1、SSI接口
编码器数据传输一般采用串行通讯的方式，常用的协议有Biss，SSI，EnDat，Hiperface以及起止式异步协议。SSI全称为同步串行接口( Synchronous Serial interface )，是一种广泛使用的位置传感器之间的串行接口和一个控制器。
SSI是RS-422上的单向串行协议。单向时钟由主频产生，并从80khz指定到2mhz。接收数据也是单向的，SSI不支持传播延迟补偿。SSI接口的电气连接标准是差分四线制，即时钟＋、时钟－、数据＋、数据－，如图所示。虽然SSI 接口在电气特性上可以直接采用 RS422／485 的通信方式，但对于SSI 协议的逻辑控制，需要根据相应的时序编写软件程序实现逻辑操作。
SSI协议时序图如图 所示，SSI 协议采用主动接收方式，由SSI 数据接收模块主动发送同步时钟，从最高位(MSB)开始传送。数据发送方在检测到同步时钟的第一个下降沿时，在t1( t1＞0.45us )时间内准备需要发送的数据，随后在同步时钟的每一个上升沿发送一位数据，至数据发送完后，拉低数据输出端，延时t 3（13us ＜ t 3*＜* 25us）时间之后，拉高数据输出端，等待下一次同步时钟的到来，再次发送数据。发送同步时钟的个数取决于数据发送方需要传送数据的位数。另外，当通信双方不传输数据时，同步时钟信号和数据信号均保持高电平。
T =1 ~ 10us ，t 1＞0.25us ，t 2>0.35us ，t 3=12 ~ 25us ，n为传输位数。其中， SSI通信接口数据通讯的速率由同步时钟信号的频率所决定，本课题所研究SSI 通信接口同步时钟频率80kHz-2MHz。
在工控系统中，绝对值编码器SSI信号的正确读取是非常重要的，而单片机一般没有对应的SSI接口。过去多数情况下，微控制器都是用CPLD或者FGPA实现SSI绝对值编码器数据读取。该方法的缺点是需要增加CPLD或者FGPA相关电路的器件成本和电路尺寸，实现成本较高。也有采用2个IO口模拟SSI通信协议来实现编码器数据读取，但这种模拟方法会给软件上增加成本。此外，还可以利用单片机集成的SPI，对SSI通信协议进行模拟，来实时读取输出信号。
2、SSI接口硬件设计
以STM32系列MCU作为接收信号的芯片，基于SPI的绝对值编码器SSI接口读出方法的设计框图。SSI接口出来的是两组422差分数字信号，经过SN65HVD78逻辑电平转换电路，转换成两组可以让STM32系列芯片识别的单端信号，与芯片SPI接口的两个端子MISO和SCK对接，通过软件解析SPI接收到的SSI信号，从而完成对编码器输出信号的读取工作。
由于SPI每一帧数据是8位或者16位的，需要根据绝对值编码器的位数选择合适的数据帧格式进行设置。由于只需要接收SSI的信号，可以配置SPI为单工只接收通信模式。设置SPI为主机模式，发送的时钟脉冲频率配置在SSI时钟脉冲频率范围内，并通过CPOL=1以及CPHA=0来设置SPI工作在第1种时序模式。实现编码器读取：
