Rodzaje urządzeń i połączeń między nimi stosowanych w systemach pomiarowych: Karty DAQ do systemów komputerowych magistrala systemu komputerowego,

Transkrypt

1 Rodzaje urządzeń i połączeń między nimi stosowanych w systemach pomiarowych: Karty DAQ do systemów komputerowych magistrala systemu komputerowego, np. PCI, ISA, PCMCIA, PXI, Urządzenia pomiarowe autonomiczne interfejs IEC-625, RS232C, USB, IEEE-1394, Urządzenia systemów modułowych specyficzny interfejs danego systemu, np. VXI, Camac, FieldBus, FieldPoint itd. INTERFEJS połączenie między elementami systemu lub systemami, przez które przepływa informacja ogół środków zapewniających dopasowanie mechaniczne, elektryczne i informacyjne wszystkich jednostek funkcjonalnych współpracujących w systemie oraz organizujących wymianę informacji między nimi. Elementy systemu interfejsu kable, złącza, nadajniki i odbiorniki linii, funkcje interfejsowe z opisem logicznym, zależności czasowe oraz zasady sterowania. Wymiana danych odbywa się przez kanał transmisyjny, którym może być np. przewód, światłowód, fale radiowe. Funkcje interfejsu: konwersja, synchronizacja (ang. handshake), buforowanie, przerwania, zarządzanie interfejsem, korekcja błędów. 6

2 STANDARD INTERFEJSU Poszczególne bloki funkcjonalne można połączyć w jeden system pomiarowy, jeżeli spełniają one warunki kompatybilności, tzn. zgodności: konstrukcyjnej gniazd przyłączeniowych oraz rozmieszczenia w nich sygnałów, parametrów elektrycznych sygnałów, kodów i protokołów komunikacyjnych, metod transmisji danych. Klasyfikacja interfejsów szeregowe transmitują dane kodowane bit po bicie, do sprzęgania urządzeń w systemach rozproszonych ; równoległe transmitują bity słowa równolegle, stosowane w systemach modułowych, gdzie odległości są małe; szeregowo równoległe pojedyncze znaki przesyłane są znak po znaku, a bity danego znaku równolegle. małego zasięgu - transmisja równoległa, duża szybkość (dziesiątki MB/s). średniego zasięgu - transmisja szeregowo równoległa, średnia szybkość (setki kb/s). dużego zasięgu - transmisja szeregowa niewielka szybkość (dziesiątki kb/s). 7

3 Magistrala interfejsu zespół linii sygnałowych łączących urządzenia systemu pomiarowego służący do przesyłania informacji między nimi. Szyna magistrali podzbiór linii magistrali do przesyłania określonego rodzaju informacji. Szyna niemultiplikowana - do informacji tylko jednego rodzaju. Szyna multiplikowana - wielofunkcyjna - do przesyłania informacji różnego rodzaju. Szyny: równoległa łączy wszystkie jednostki systemu ze sobą, gwiazdowa łączy jedną jednostkę systemu z pozostałymi, lokalna łączy dwie sąsiednie jednostki systemu, danych przesyłanie wyników pomiarów, słów stanu, tekstów programujących, adresowa wysyłanie adresów jednostek, rozkazów przesyłanie informacji służących do zarządzania interfejsem, sterowania koordynacja pracy wszystkich jednostek systemu (np. zerowania, przerwań, synchronizacji, wyzwalania), zasilania doprowadza napięcia zasilające. 8

4 Metody koordynacji transmisji informacji: 1. TRANSMISJA SYNCHRONICZNA - nadawanie i odbieranie poszczególnych znaków słowa odbywa się w określonych przedziałach czasu, np. synchronicznie z taktem zegara. Zaletą jej jest prostota, wadami konieczność jednakowej i stałej szybkości nadawania i odbioru informacji przez jednostki funkcjonalne systemu, brak pewności, czy nadana informacja została odebrana przez odbiorcę, wrażliwość na zakłócenia impulsowe na linii synchronizacji. Nadajnik DANE ZEGAR Odbiornik DANE t ZEGAR ODBIÓR T z T Z - okres impulsów zegarowych 9

5 2. TRANSMISJA ASYNCHRONICZNA poszczególne znaki lub słowa wysyłane mogą być w dowolnych odstępach czasowych, ale dzięki sygnalizowaniu początku i końca transmisji każdego słowa następuje synchronizacja nadawania i odbioru w uczestniczących w transmisji jednostkach systemu. Odmiany transmisji asynchronicznej: metoda START-STOP (bez potwierdzenia) stosowana w transmisji szeregowej, przesyłanie z potwierdzeniem (handshake) dwuprzewodowym, przesyłanie z potwierdzeniem (handshake) trójprzewodowym. Zaletą transmisji asynchronicznej jest dostosowanie szybkości transmisji do możliwości współpracujących bloków funkcjonalnych. W przypadku transmisji bez potwierdzenia odbioru następuje dopasowanie szybkości odbioru do szybkości nadawania. W przypadku transmisji z potwierdzeniem następuje również dopasowanie szybkości nadawania do możliwości odbiorcy. Dzięki sygnalizowaniu przez odbiorcę nadawcy odebrania każdego wysyłanego słowa znacznie zwiększa się poprawność transmisji. 10

6 Transmisja asynchroniczna z potwierdzeniem dwuprzewodowym DIO Nadajnik DAV DAC Odbiornik DIO t DAV DAC τ 1 T A T C T P DIO szyna danych (Data Input Output), DAV dane ważne (DAta Valid), DAC dane odebrane (Data ACcepted), T A - czas aktywnej transmisji danych, T C - czas trwania cyklu przesyłania, T P - czas przetwarzania w odbiorniku Metoda ta umożliwia optymalne pod względem czasowym przesyłanie informacji między nadajnikiem i jednym odbiornikiem. Jeżeli w transmisji uczestniczy więcej odbiorników, mogą wystąpić zakłócenia spowodowane różnicą ich właściwości dynamicznych. 11

7 W systemach, w których równocześnie może być czynna większa liczba odbiorników stosuje się trójprzewodową odmianę metody z potwierdzeniem. Transmisja asynchroniczna z potwierdzeniem trójprzewodowym DIO Nadajnik RFD DAV DAC Odbiornik DIO RFD t DAV DAC τ 1 T A T C T P DIO szyna danych (Data Input Output), RFD gotowy do odbioru danych (Ready For Data), DAV dane ważne (DAta Valid), DAC dane odebrane (Data ACcepted), Metodę tę stosuje się m.in. w interfejsie GPIB (IEC-625/IEEE-488) będącym ogólnoświatowym standardem interfejsu pomiarowego. 12

8 INTERFEJS GPIB 1975 IEEE IEC IEEE IEC IEEE IEC PN-83/T KONTROLER NADAJNIK ODBIORNIK K/N/O NADAJNIK ODBIORNIK N/O NADAJNIK N ODBIORNIK O DIO1 DIO8 Szyna danych (8 linii) DAV, NRFD, NDAC Szyna synchronizacji (3 linie) ATN, IFC, SRQ, REN, EOI Szyna sterowania (5 linii) Struktura systemu pomiarowego z interfejsem IEC

9 Standard IEC-625 definiuje sposób przesyłania informacji między poszczególnymi urządzeniami dołączonymi do wspólnej szyny 16-bitowej. Urządzenia współpracujących poprzez IEC-625 to: odbiorniki: urządzenia odbierające informacje (np. generatory, zasilacze), nadajniki: urządzenia nadające informację (np. multimetry, oscyloskopy), kontrolery: urządzenia sterujące procesem pomiarowym (np. komputer PC). Linie IEC-625 dzielą się na trzy grupy: Linie danych (DIO1...DIO8) - do przesyłania danych lub komunikatów wieloliniowych między urządzeniami. Linie synchronizacji - do sterowania transmisją danych na liniach DIO: DAV dane ważne (DAta Valid), NRFD brak gotowości (Not Ready For Data), NDAC dane nie odebrane (Not Data ACcepted) Linie sterowania interfejsem: IFC - zerowanie interfejsu (InterFace Clear), REN - zdalne możliwe (Remote ENable), ATN - uwaga (ATteNtion), SRQ - żądanie obsługi (Service ReQuest), EOI - koniec lub identyfikacja (End Or Identify). 14

10 Każde urządzenie przyłączone poprzez interfejs IEC-625 ma możliwość pracy jako urządzenie zdalnie sterowane przez komputer lub jako samodzielny, autonomiczny przyrząd pomiarowy sterowany ręcznie z płyty czołowej. Maksymalna liczba urządzeń bezpośrednio dołączonych do magistrali wynosi 15. Każde z urządzeń posiada swój indywidualny adres od 0 do 30. Transmisja komunikatów i danych między urządzeniami odbywa się sekwencyjnie bajtami w sposób asynchroniczny poprzez dwukierunkową szynę danych. Szybkość transmisji dostosowana jest do możliwości odbioru przez najwolniejsze z urządzeń (maksymalnie 1 MB/s). Kabel interfejsowy składa się z co najmniej 24 przewodów umieszczonych w zewnętrznym ekranie i zakończony jest obustronnie złączem 25- stykowym typu Cannon (w IEEE-488 złącze 24 stykowe typu Amphenol). Maksymalna całkowita długość kabla w systemie wynosi 20 m, zaś długość połączenia między urządzeniami 4 m (wskazane 2 m). W przypadku gdy długość pojedynczego kabla przekracza 4 [m], mogą wystąpić zakłócenia w pracy systemu. 15

11 Struktura okablowania systemu pomiarowego o konfiguracji magistralowej: a) liniowa b) gwiazdowa O konfiguracji okablowania decyduje użytkownik (połączenie w gwiazdę, liniowe lub ich kombinacje). Należy przy tym wyraźnie odróżnić konfigurację okablowania od konfiguracji systemu, która jest zawsze typu magistralowego. 16

12 Urządzenie systemu IEC-625 musi realizować: funkcje urządzenia (np. pomiar napięcia w woltomierzu), funkcje interfejsowe przyjmowanie, interpretacja, generowanie, wysyłanie komunikatów, funkcje dopasowania sygnałów (np. poziomów napięcia z magistrali). Funkcje interfejsowe urządzeń: SH sterownie wysyłaniem komunikatów (Source Handshake), T nadajnik (Talker), TE nadajnik rozszerzony, AH sterownie odbieraniem komunikatów (Acceptor Handshake), L odbiornik (Lister), LE odbiornik rozszerzony, SR żądanie obsługi (Service Request), RL zdalne/lokalne (Remote/Local), PP kontrola równoległa (Parallel Poll), DC zerowanie urządzenia (Device Clear), DT wyzwalanie urządzenia (Device Trigger), C kontroler (Controller), 17

13 Struktura funkcjonalna urządzeń i rodzaje komunikatów w IEC

14 Podział komunikatów w IEC-625 KT - kontroler P - przyrząd FU - funkcja urzadzenia FI - funkcja interfejsowa 19

15 Zwiększenie szybkości transmisji w IEC protokół szybkiej transmisji HS488 (ang. high-speed handshake protocol) - National Instruments 1993r. ATN τ 1 τ 1 τ 1 DIO niektóre gotowe wszystkie gotowe niektóre przyjęły wszystkie przyjęły DAV NRFD NDAC Normalna transmisja tryb handshake pierwszy bajt przesłany normalnie ATN τ 1 τ 11 τ 12 DIO DAV NRFD sygnał HS488 brak zmiany NRFD drugi bajt przesłany z użyciem HS488 NDAC Protokół szybkiej transmisji HS488 20

16 Zwiększenie liczby urządzeń w systemie pomiarowym 1. Wyposażenie komputera - kontrolera systemu w więcej niż jedną kartę interfejsową. Każda z kart interfejsowych tworzy własny fragment magistrali interfejsowej, do którego można dołączyć od 1 do 14 urządzeń IEC-625. Komputer - kontroler systemu z kilkoma kartami interfejsu IEC

17 2. Zastosowanie ekspandera- specjalnego urządzenia dołączonego do magistrali interfejsowej pierwotnej - tworzącego nowy odcinek magistrali interfejsu tzw. magistralę wtórną (rozszerzoną), która umożliwia dołączenie do niej kolejnych 14 urządzeń. a) b) System pomiarowy IEC-625 z ekspanderem a) konfiguracja fizyczna b) konfiguracja logiczna 22

18 Do magistrali wtórnej można dołączyć kolejny ekspander, tworząc konfigurację szeregową. Ekspandery można także podłączyć równolegle, bezpośrednio do magistrali pierwotnej. Do każdego z nich można dołączyć maksymalnie 14 urządzeń. System pomiarowy IEC-625 z kilkoma ekspanderami dołączonymi równolegle Wady systemu pomiarowego z ekspanderami: ograniczona do 31 liczba adresów, która limituje liczbę urządzeń adresowanych jednym bajtem, spowolnienie pracy systemu z powodu obsługi dużej liczby urządzeń przez jeden kontroler. 23

19 Zwiększenie zasięgu systemu pomiarowego IEC Zastosowanie ekstenderów - specjalnych urządzeń IEC-625, których funkcją w systemie pomiarowym jest przedłużenie magistrali interfejsu na odległość nawet do kilku kilometrów. Dodatkowo dokonują one konwersji słów równoległych na szeregowe przy nadawaniu i konwersji odwrotnej przy odbiorze. Do każdego odcinka magistrali systemu pomiarowego, a więc zarówno do magistrali pierwotnej jak i wydzielonej, można dołączyć po 14 urządzeń. System pomiarowy IEC-625 z ekstenderami Gdy linią transmisyjną w systemie pomiarowym jest kabel światłowodowy, długość linii może sięgać 2 km, a szybkość transmisji jest podobna do szybkości w systemie bez ekstenderów. 24

20 2. Wykorzystanie linii telefonicznej komputer modem RS232C Linia telefoniczna RS232C Konwerter RS232/GPIB modem Urządzenie IEC-625 IEC 625 Urządzenie IEC-625 Rozproszony system pomiarowy z konwerterem RS-232/GPIB i transmisją przez sieć telefoniczną 3. Wykorzystanie sieci komputerowej Urządzenie IEC-625 Urządzenie IEC-625 komputer Konwerter GPIB/ENET IEC 625 (2) IEC 625 (1) Konwerter GPIB/ENET Urządzenie IEC-625 Urządzenie IEC-625 Sieć Ethernet komputer komputer System pomiarowy z konwerterami GPIB/ENET w sieci komputerowej 25

21 SYSTEMY POMIAROWE Z INTERFEJSEM SZEREGOWYM Najczęściej stosowane w systemach pomiarowych standardy interfejsów szeregowych: RS-232C, RS-449, RS-422A, RS-423A, RS-530, RS- 485, HART, IEC , PROFIBUS, CAN, MicroLAN, USB, IEEE System interfejsu szeregowego RS-232 (ang. Recommended Standard) z 1962r. definiuje sposób nawiązania i przeprowadzenia łączności między dwoma urządzeniami końcowymi (terminalami) DTE (ang. Data Terminal Equipmenf). Każde z dwóch urządzeń DTE jest połączone z linią telefoniczną za pomocą modemu, oznaczonego symbolem DCE (ang. Data Communication Equipment). System RS-232C (1969r.) jest standardem interfej-su szeregowego do wymiany informacji cyfrowych między urządzeniami DTE. Polska norma PN-75/T Urządzenia transmisji danych STYK S2". S2 DTE1 DCE1 RS-232C S1 S1 Kanał teletransmisyjny DCE2 S2 RS-232C DTE2 Struktura układu transmisyjnego z interfejsem RS-232C 26

22 Kabel interfejsu RS-232C jest zakończony standardowym gniazdem 25-stykowym typu DB-25P Canon lub gniazdem 9-stykowym typu DB-9. Drugi koniec kabla posiada wtyk 25- lub 9-stykowy. Urządzenia DTE mają na obudowie złącza typu wtyk (z bolcami) a urządzenia DCE złącza typu gniazdo (z otworami). Magistrala interfejsu RS-232C zawiera: 4 linie danych: TxD - dane nadawane (ang. Transmitted Data), RxD - dane odbierane (ang. Received Data), STxD - dane nadawane w kanale powrotnym (secondary channel), SRxD - dane odbierane w kanale powrotnym. 11 linii sterujących: DTR (ang. Data Terminal Ready) - gotowość terminalu DTE do dalszej współpracy z DCE, DSR (ang. Data Set Ready) - gotowość modemu DCE do dalszej współpracy z terminalem DTE, RTS (ang. Request To Send) - żądanie nadawania danych zgłaszane przez terminal DTE, CTS (ang. Clear To Send) - gotowość do nadawania zgłaszana przez modem DCE terminalowi DTE, DCD (ang. Data Carrier Detected) - sygnał wykrycia przez modem DCE1 fali nośnej modemu odległego DCE2 - tą linią modem DCE1 przekazuje terminalowi DTE1 sygnał o nawiązaniu połączenia z DCE2, 27

23 SQD (ang. Signal Quality Detector) - sygnał od modemu DCE1 do terminalu DTE1, informujący czy transmisja danych z DCE2 do DCE1 przebiega bez zakłóceń, SRTS, SCTS, SRLSD - sygnały sterujące transmisją w kanale powrotnym - odpowiedniki sygnałów sterujących w kanale głównym: RTS, CTS i DCD, CH/CI - wybór szybkości transmisji przez terminal DTE, przełączanie między dwiema szybkościami transmisji, RI (ang. Ring Indicator) - wskaźnik wywołania - DCE1 informuje DTE1 o odebraniu wywołania od DCE2. 3 linie synchronizacji: DA - sygnał podstawy czasu wytworzony w DTE, do taktowania nadawania danych przez DTE na linii TxD, DB - sygnał podstawy czasu wytworzony w DCE, do taktowania nadawania danych przez DTE na linii TxD, DD - sygnał podstawy czasu wytworzony w DCE, do taktowania odbierania danych przez DTE na linii RxD. 2 linie masy: SG (ang. Signal Ground) - masa sygnałowa, PG (ang. Protective Ground) - masa ochronna. Wszystkie linie (oprócz linii masy) są jednokierunkowe. Na liniach danych obowiązuje logika ujemna, a na sterujących dodatnia. Dopuszczalne napięcia na liniach: stan niski: -15 V U -3 V, stan wysoki: +3 V U +15 V. Dopuszczalna długości magistrali RS-232C wynosi 15m 28

24 Transmisja w systemie interfejsu RS-232C Rodzaje transmisji ze względu na kierunek przepływu danych między terminalami DTE1 i DTE2: simpleks - jednokierunkowa, przekazywaniu danych tylko od DTE1 do DTE2 lub tylko odwrotnie, półdupleks dwukierunkowa, nie jednoczesna - umożliwia naprzemienne przesyłanie danych w obydwóch kierunkach, dupleks dwukierunkowa jednoczesna - umożliwia jednoczesne przesyłanie danych w obydwóch kierunkach. Nadawanie Odbiór DTE DCE DTE DCE DSR DTR RTS CTS TxD DCD RxD Przebiegi sygnałów między DTE i DCE przy transmisji półdupleksowej Do transmisji danych w sposób dupleksowy lub półdupleksowy wystarcza zwykle jeden kanał transmisyjny i dwie linie danych: TxD oraz RxD. 29

25 Transmisja danych w systemie interfejsu RS-232C polega na szeregowym, przesyłaniu kolejnych bitów. Rozróżnia się dwa rodzaje transmisji: asynchroniczną znakową, synchroniczną. Transmisja asynchroniczna znakowa polega na kolejnym przesyłaniu znaków (alfanumerycznych i sterujących), przy czym każdy znak danych zawiera od 5 do 8 bitów i jest poprzedzony bitem START, a zakończony bitem kontrolnym i bitami STOP. Bity danych wraz z bitem kontrolnym i bitami synchronizacji (startu i stopu) tworzą jednostkę informacyjną SDU (ang. Serial Data Unit). początek bit startu bit kontrolny koniec cisza cisza Pole danych, od 5 do 8 bitów 1 lub 2 bity stopu Format jednostki informacyjnej w transmisji asynchronicznej znakowej Odwrotność czasu trwania jednego bitu określa szybkość transmisji w bitach na sekundę. W prostych metodach modulacji 1b/s = 1bod. 30

26 Transmisja synchroniczna polega na przekazywaniu znaków zgrupowanych w bloki zwane ramkami, o zawartości do 2 kilobajtów (KB). Cechy transmisji synchronicznej: jednakowa częstotliwość sygnałów taktujących (zegarowych) w nadajniku i odbiorniku, transmisja danych w jednostkach zwanych ramkami, o zmiennej objętości, z wyróżnieniem początku i końca ramki, wykrywanie i ewentualna korekcja błędów transmisji, automatyczna retransmisja sekwencji danych z błędami ARO (ang. Automatic Repeat request). Podczas transmisji synchronicznej w RS-232C zwykle nie ma impulsów synchronizacyjnych przekazywanych równolegle do bitów danych. Częstotliwość zegara w odbiorniku uzyskuje się z fali nośnej odbieranego sygnału w układzie synchronizacji elementowej. Ramka informacji składa się z nagłówka ramki, segmentu danych i sekwencji końca ramki. Sekwencja końca ramki zawiera zawsze pole kontrolne wykorzystywane do detekcji błędów. Znaki są transmitowane szeregowo, bez oddzielnych bitów identyfikujących początek lub koniec znaku. Protokoły transmisji - określają zasady transmisji synchronicznej wraz z detekcją i ewentualną korekcją błędów transmisji. 31

27 Transmisja danych pomiarowych w systemie interfejsu RS-232C na znacznie większą odległość (do 1500 m) jest możliwa dzięki zastosowaniu układu pętli prądowej 20 ma" (ang. 20 ma loop). W pętli prądowej każda linia magistrali interfejsu jest zastąpiona przez kabel dwuprzewodowy, którym jest transmitowany sygnał cyfrowy zgodnie z konwencją: 1 logiczna to prąd 20 ma w linii, 0 logiczne to brak prądu w linii. Dopuszczalna szybkość transmisji w systemie z pętlą prądową zależy od długości i jakości linii transmisyjnej i wynosi od 38 kb/s dla linii 500 m do 9600 b/s dla linii 4 km. System pomiarowy z interfejsem RS-232C i modemem telefonicznym Transmisja przez łącze komutowane DTE KOMPUTER TxD RxD DTR DSR RTS CTS DCD RI SG TxD RxD DTR DSR RTS CTS DCD RI SG DCE MODEM Sygnały sterujące między modemem i terminalem przy transmisji asynchronicznej przez łącze komutowane 32

28 Transmisja przez łącze dzierżawione DTE KOMPUTER TxD RxD DSR DTR RTS CTS DCD RI SG TxD RxD DSR DTR RTS CTS DCD RI SG DCE MODEM Sygnały sterujące między modemem i terminalem przy transmisji asynchronicznej przez łącze dzierżawione System pomiarowy modemu zerowego z interfejsem RS-232C Systemem modemu zerowego system, w którym połączono bezpośrednio dwa urządzenia DTE bez modemów. Przy łączeniu wyprowadzeń interfejsu RS-232C obowiązują następujące zasady: wyjścia są łączone z wejściami, linia z jednego wyjścia może być dołączona jednocześnie do kilku wejść, wyjścia nie mogą być zwierane z sobą. 33

29 DTE 1 KOMPUTER TxD RxD RTS CTS DCD DSR DTR SG TxD RxD RTS CTS DCD DSR DTR SG DTE 2 MIERNIK System pomiarowy modemu zerowego do transmisji asynchronicznej znakowej a) DTE 1 KOMPUTER TxD RxD CTS DCD DSR DTR SG TxD RxD CTS DCD DSR DTR SG DTE 2 MIERNIK b) RxD TxD DTE 1 KOMPUTER CTS DCD DSR DTR SG CTS DCD DSR DTR SG DTE 2 MIERNIK System pomiarowy modemu zerowego do transmisji asynchronicznej znakowej: a) transmisja dupleksowa, kabel 3-przewodowy; b) transmisja simpleksowa, kabel 2-przewodowy 34

30 Wymianę danych między urządzeniami DTE opisuje norma IEEE-1174, powstała na podstawie standardu RS-232C. Magistrala systemu IEEE-1174 liczy 5 linii, z czego dwie to linie danych (TxD i RxD), dwie linie sterujące (RFR i CTS) i jedna linia masy SG. Linia sygnałowa CTS pełni taką samą funkcję jak w standardzie RS-232C, natomiast linia RFR (ang. Ready For Receive) sygnalizuje gotowość do odbioru danych i zastępuje linię RTS standardu RS-232C. a) DTE 1 KOMPUTER TxD RxD RFR CTS SG TxD RxD RFR CTS SG DTE 2 MIERNIK b) DTE 1 KOMPUTER TxD RxD RFR CTS SG XOFF/XON DANE TxD RxD RFR CTS SG DTE 2 MIERNIK System pomiarowy z interfejsem szeregowym IEEE do dupleksowej transmisji asynchronicznej: a) transmisja sterowana sprzętowo (RFR i CTS), b) transmisja sterowana programowo za pomocą komunikatów XON lub XOFF 35

31 Inne systemy interfejsu szeregowego Systemy interfejsu RS-449 i RS-530 określają parametry funkcjonalne i mechaniczne interfejsu szeregowego. Parametry obwodów elektrycznych do tych dwóch standardów są zawarte w interfejsach RS-423A, RS-422A i RS-485. Ustaleniom zawartym w jednym standardzie RS-232C odpowiadają ustalenia zawarte w parze nowszych standardów, czyli np. RS-449 i RS- 423A lub RS-530 i RS-485 Podstawowe parametry najważniejszych interfejsów szeregowych RS-232C RS-423A RS-422A RS-485 Max liczba nadajników Max liczba odbiorników Max 20 kb/s 100 kb/s 10 Mb/s 10 Mb/s szybkość Max zasięg 15 m 1200 m 1200 m 1200 m Inne standardy: HART umożliwia transmisję z szybkością do 1,2kb/s na odległość do 2000 m; IEC (H1) umożliwia transmisję z szybkością do 32 kb/s na odległość do 1900 m; IEC (H2) umożliwia transmisję danych z szybkością 2,5 Mb/s na odległość do 500 m. 36

32 INTERFEJSY CZUJNIKÓW INTELIGENTNYCH Czujnik inteligentny (ang. smart sensors) - przetwornik wielkości mierzonej na cyfrowy sygnał wyjściowy - jest układem scalonym zawierającym sensor wielkości fizycznej, układ pomiarowy, przetwornik analogowocyfrowy, pamięć, interfejs szeregowy i układ sterujący. System interfejsu CAN Interfejs szeregowy CAN (ang. Controller Area Network) umożliwia podłączenie wielu czujników, układów sterujących (zwykle mikroprocesorowych) i układów wykonawczych do jednej magistrali szeregowej i wymianę danych między nimi przez tę magistralę. Właściwości systemu CAN: duża szybkość transmisji danych (do 1Mb/s), duża odporność na zakłócenia i uszkodzenia, elastyczność systemu co do liczby i rodzajów podłączanych modułów. System pomiarowo-kontrolny z interfejsem CAN 37

33 W systemie interfejsu CAN wszystkie moduły mogą pełnić funkcje zarówno nadajników jak i odbiorników. Moduły CAN nie mają adresów i dlatego komunikaty dostępne na magistrali muszą być odbierane przez wszystkie moduły. Liczba modułów w systemie nie jest ograniczona przez liczbę adresów System interfejsu MicroLAN MicroLAN - standard systemu pomiarowego z interfejsem szeregowym. W systemie jest możliwa komunikacja pomiędzy jednym układem typu master (mikrokontroler lub komputer PC) i wieloma elementami typu slave (czujniki i inne układy). System MicroLAN składa się z: układu nadrzędnego (bus master) i oprogramowania, połączeń (linia dwuprzewodowa), zespołu elementów typu slave, takich jak czujniki inteligentne, przetworniki a/c i układy pamięci. Układem nadrzędnym master może być mikrokontroler lub komputer PC wyposażony w port szeregowy RS- 232C, poprzez który jest sterowna linia MicroLAN. Standard określa 3 szybkości transmisji: 16,3kb/s na magistrali o długości do 300m, 142 kb/s na magistrali krótkiej do 10m, zmienną, dostosowaną do długości magistrali. 38

34 Standard PROFIBUS PROFIBUS (ang. Process Fieid Bus) - rodzina lokalnych sieci przemysłowych, obejmująca trzy wersje: DP, FMS i PA. Sieć PROFIBUS FMS służy do komunikacji pomiędzy sterownikami urządzeniami inteligentnymi. Kontrolę dostępu do magistrali mają jedynie stacje aktywne. Stacje pasywne nie mają możliwości inicjowania dostępu do magistrali. Zasada działania sieci PROFIBUS W standardzie PROFIBUS FMS i DP, jako warstwę fizyczną stosuje się sieć RS-485. Maksymalna długość kabla (od 100 m do 1200 m) zależy od szybkości transmisji (9,6, 19,2, 93,75, 187,5, 500 i 1500 kbit/s, dla PROFIBUS DP dodatkowo 12Mbit/s). Maksymalna liczba stacji wynosi