Seit IC-Haus BiSS im Jahre 2002 als Open-Source-Schnittstelle eingeführt hat, hat sich der BiSS-C-Standard bei über 600 Lizenznehmern weltweit etabliert. Ausgelegt insbesondere für die schnelle, isochrone Datenübertragung mit bis zu 10MBit/s in Motor-Feedback-Systemen erfreut sich BiSS weiterhin steigender Beliebtheit, u.a. bei Herstellern von Sensoren, Drehgebern sowie Antrieben und Mikrocontrollern. Mit BiSS Safety wurde 2016 bereits ein TÜV-zertifiziertes Profil für die Implementierung der BiSS-Schnittstelle in sicherheitskritischen Anwendungen bei kurzen Zykluszeiten ab 31,25µs eingeführt.
Einkabeltechnologie mit Fehlerkorrektur
Nun ist auch die Einkabeltechnologie BiSS Line offengelegt, mit der für die Übertragung von Energie und Daten durch Modulation anstelle von sechs nur noch zwei oder wahlweise vier Adern benötigt werden. Die Datenübertragung mit 12,5MBit/s erfolgt dabei über bereits vorhandene Infrastrukturen unter Verwendung des etablierten Physical Layer RS-485 (halb-duplex). Übertragungsstrecken von bis zu 100m sind hierbei möglich. Die neben der Einkabeltechnologie vielleicht wichtigste Neuerung gegenüber BiSS C ist die Forward Error Correction, welche die Kommunikation via BiSS Line nun noch deutlich robuster macht.
Mehr Sicherheit
Mit BiSS Line wird der in BiSS C bereits etablierte Schutzmechanismus der zyklischen Redundanzprüfung um die ausgeklügelte Reed-Solomon-Fehlerkorrektur erweitert. Damit kann die Datenübertragung unter schwierigsten Umgebungsbedingungen sichergestellt werden. BiSS Line ist weitgehend immun gegen elektromagnetische Störfelder, die durch Motoren bzw. durch die im gleichen Kabel übertragenen PWM-Signale zur Ansteuerung von Motoren erzeugt werden. Selbst Burstfehler mit einer blockweisen Störung von bis zu vier Symbolen können korrigiert werden. Damit ermöglicht BiSS Line eine sichere Datenübertragung für ein breites Spektrum an industriellen Anwendungen. Durch die Forward Error Correction erhöht sich darüber hinaus die Datenverfügbarkeit.
Vollständige Kompatibilität
BiSS Line ist vollständig kompatibel zu allen Features der BiSS-Schnittstelle inklusive der bidirektionalen Control Communication, die einen Registerzugriff auf den Speicher des Slaves ermöglicht, z.B. zur Sensorkalibrierung oder zum Auslesen eines elektronischen Datenblatts. Dadurch lassen sich bestehende BiSS-C-Komponenten sehr einfach in BiSS Line integrieren. Die Kompatibilität geht so weit, dass sich ein komplettes BiSS-C-System ohne großen Aufwand auf eine 2-Draht-Kommunikation mit BiSS Line umrüsten lässt. Durch die Kompatibilität kann auf bereits bestehende BiSS-C-Komponenten zurückgegriffen werden. Weniger Adern bedeuten weniger Material, was die Kosten letztendlich weiter reduziert und zusätzlich zu kompakteren Übertragungsstrecken und Systemen führt. Dies ist ein entscheidender Faktor u.a. für Robotik-Anwendungen und Motorregelkreise.
Hohe Flexibilität
Nicht alle Sensoren verfügen über ein BiSS-C-Interface. Diesem Umstand begegnet der Brückenbaustein iC-BL mit seinem großen Funktionsspektrum und vielseitigen I/O Port. Als BiSS C, SSI, SPI und I2C Master sowie als SPI Slave lassen sich mit dem iC-BL als BiSS Line Slave sensorseitig unterschiedlichste Technologien in BiSS Line einbinden. Steuerungsseitig wird die BiSS-Line-Kommunikation mit dem BiSS Line Master iC-BL über das integrierte BiSS C oder SPI Slave Interface koordiniert, sodass sichere Übertragungsstrecken in vielen Applikationen realisiert werden können. Unterstützt wird die Flexibilität durch einen großzügigen Versorgungsspannungsbereich (5, 7…30V), einen on-chip DC/DC-Wandler zur Erzeugung einer stabilisierten Sensorversorgung (2,5, 3,3 oder 5V bei max. 200mA) sowie einem nichtflüchtigen OTP-Speicher für die Bausteinkonfiguration – und das alles in einem kompakten 5x5mm QFN28-Gehäuse.
Vielseitige Applikationen
Die Vielseitigkeit des I/O Ports wird noch einmal durch parallele Zuordnung mehrerer Schnittstellen deutlich. Zusätzliche Sensordaten lassen sich so sehr einfach in die Datenübertragung integrieren, z.B. von einem I2C-Temperatursensor oder einem SPI-Beschleunigungssensor für gefragte Industrie-4.0-Anwendungen wie Condition Monitoring und Predictive Maintenance. Durch die bidirektionale Sensor- und Aktordatenübertragung vom BiSS Line Master hin zum BiSS Line Slave und umgekehrt, lässt sich BiSS Line auch als robuster Übertragungskanal zwischen mehreren Mikrocontrollern implementieren. Die RS485-Transceiver für die differentielle Kommunikation bringt der iC-BL bereits mit. Auch komplexere Systeme mit mehreren BiSS Line Slaves können so realisiert werden.
Fazit
BiSS Line als Einkabeltechnologie ist bereit für die aktuellen Anforderungen im Zuge der industriellen Digitalisierung. Um Kabelkosten zu reduzieren und Systeme noch kompakter auslegen zu können, werden Energie und Daten gemeinsam über ein differentielles Adernpaar (2-Wire) übertragen. Die Datenverfügbarkeit wird dabei durch Forward Error Correction sichergestellt. Zur Implementierung von BiSS Line in beliebige Master/Slave-Geräte und Plattformen bietet sich der BiSS-Line-Brückenbaustein iC-BL von iC-Haus an; er stellt leistungsfähige Master-Schnittstellen für BiSS/SSI/SPI/I2C und eine SPI-Slave-Schnittstelle bereit und versorgt angeschlossene Sensoren mit einer konfigurierbaren Spannung von 5, 3,3, 2,5V. Evaluierungskits und Software stehen zur einfachen Inbetriebnahme bereit.
