1.Protokoły w systemach ATE - warstwowy model komunikacyjny (rysunek) (Paweł Szy.)

Transkrypt

1 1.Protokoły w systemach ATE - warstwowy model komunikacyjny (rysunek) (Paweł Szy.) Kontroler Urzdzenie Aplikacja pomiarowa Aplikacja Akcje urzdzenia Rozkazy SCPI Komunikaty SCPI Analiza polece SCPI I generacja odpowiedzi IEEE kontroler Składnia i struktury danych IEEE urzdzenie IEEE1174 RS-232 GPIB IEEE488.1 VXI Połczenia fizyczne IEEE1174 GPIB VXI Poziom 1: zasig, il. urzdze, reguły dostpu do zmiennych, adresacja urzdze Poziom 2: protokół wymiany komunikatów kontroler zadaje pytanie, odpowiednie urzdzenie SLAVE odpytywane przez kontroler odpowiada Poziom 3: posługiwanie si tym samym jzykiem: ta sama semantyka; SCPI standardowe programowanie urzdze Poziom 4: aplikacje 2.Sygnalizacja błdów w urzdzeniach SCPI. (Przemek) Protokół wymiany komunikatów okrela zachowanie urzdzenia w przypadku naruszenia reguł komunikacji. Rozpoznawane s dwa rodzaje błdów: Querry Error błd zapytania. Sygnalizowane jest to na drugim bicie rejestru zdarze standardowych układy statusowego (bit QYE Querry Error bit). Przyczynami błdów mog by np. brak znacznika koca, blokada wzajemna Command Terror błd rozkazu. Sygnalizowane jest to na pitym bicie rejestru zdarze standardowych układy statusowego (bit CME Command Error bit). Przyczynami błdów mog by np. błdy składniowe (syntax) Wystpienie błdu sygnalizowane ustawieniem bitów 2,3,4 lub 5 w Rejestrze zdarze standartowych powoduje równie generacj komunikatów o błdach, które wstawiane s do kolejki błdów. Błdy z kolejki mona odczyta poleceniem SYSTem:ERRor? Niektóre błdy, jak na przykład przekroczenie zakres pomiarowego, sygnalizowane mog by zarówno w Rej. zdarze standartowych, jak i w Rej. znaczników urzdzenia. W rejestrze zdarze standartowych błd przekroczenia zakresu sygnalizowany jest jako jeden z błdów urzdzenia (bit 3). W rejestrze znaczników urzdzenia błdowi temu moe by przydzielonych kilka bitów, oddzielnie dla kadej funkcji przyrzdu

2 3.Model urzdzenia SCPI (rysunek). (Przemek) 4.Synchronizacja pracy urzdze z aplikacj kontroln w standardzie SCPI (Paweł Szy.) *OPC? - wpisanie do bufora wyjciowego 1 w momencie zakoczenia wszystkich rozkazów *OPC - ustawienie pierwszego bitu w rejestrze zdarze standartowych w momencie zakoczenia wszystkich rozkazów poprzedzajcych ten rozkaz. *WAI - wstrzymuje wykonanie nastpnych rozkazów do zakoczenia wszystkich rozkazów poprzedzajcych. W praktyce wysyłamy do urzdzenia cig rozkazów zbudowany :... ;... ;... ;... ; *OPC gdzie... jest rozkazem jednostkowym.

3 5.Przedstaw na rysunku i wyjanij działanie układu wyzwalania operacji (pomiarów) w urzdzeniach SCPI (Paweł Szy.) Stan jałowy Układ zainicjowany Warstwa n Warstwa 2 Warstwa 1 Zakoczenie zaprogramowanej liczby zdarze Oczekiwanie na wyzwolenie Zakoczenie zaprogramowanej liczby zdarze wyzwalajcych Wykonanie operacji W układzie wyzwalania pomiarów wystpuj dwa stany charakterystyczne : jałowy oraz oczekiwanie na wyzwolenie W stanie jałowym układ nie reaguje na wyzwolenie., dopiero po wprowadzeniu go do stanu oczekiwanie na wyzwolenie wyzwolenia s akceptowane i powoduja wykonanie pomiarów zgodnie z zaprogramowanymi parametrami. ródło wyzwolania: -w przypadku pracy lokalnej: automatyczne, rczne, ze ródła zewnetrznego podłczanego do miernika przez gniazdko Ext Trig -w przypadku pracy zdalenej: programowe, zewnetrzne lub natychmiastowe. 6. Podaj min.6 rozkazów z grupy Common Commands SCPI i okrel operaje jakie wykonuj. (Gosia) *CLS zerowanie rejestrów systemu statusowego *ISDN? pytanie o typ urzdzenia (identyfikacja) *OPC (operation Complete) ustawienie pierwszego bitu w rej. zdarze standartowych po wykonaniu si wszystkich rozkazów poprzedzajcych ten rozkaz *STB? odczytuje podstawowy rej. statusowy *TST? - autotest *SAV zapamitanie w pamici konfiguracji urzdzenia *OPT? (option) zapytanie o opcje chyba wystarczy...nic wicej na wykładzie szczególnego nie było...

4 7.Narysuj struktur "Systemu rejestrów statusu SCPI" oraz okrel funkcje poszczególnych jego czci. (by ToTek aka Ksie aka Por.Borewicz) Wszystkie urzdzenia SCPI posiadaj jednolit organizacj rejestrów statusu. System rejestrów statusu rejestruje róne zdarzenia i warunki w trzech grupach rejestrów : Rejestr bajtu statusu, Rejestr zdarze standartowych, Rejestr znaczników urzdzenia.. Bajt statusowy zawiera informacje zbiorcze bdce podsumowaniem informacji zawartych w rejestrach pozostałych grup. Rejestr zdarze: Słuy do zapamitywania wystpienia okrelonych sytuacji i warunków w urzdzeniu. W przypadku rejestru zdarze w Znacznikach urzdzenia s to zazwyczaj specyficzne dla danego urzdzenia błdy, w przypadku Standardowego zdarzenia znaczniki informuj o sytuacjach typowych dla programowanych urzdze pomiarowych. Rejestr zdarze z punktu widzenia kontrolera systemu przeznaczony jest tylko do odczytu. Raz ustawiony bit w rejestrze pozostaje w stanie 1 nawet po ustpieniu przyczyny, która spowodowała jego ustawienie. Rejestr maski: Okrela, które bity w odpowiadajcy mu rejestrze zdarze zostan logicznie zsumowane w celu utworzenia pewnej zastpczej informacji zapisywanej na okrelonym bicie rejestru zbiorczego wchodzcego w skład rejestru statusu. Rejestry maski mog by zarówno zapisywane jak i odczytywane. Odczyt rejestru maski nie powoduje jego wyzerowania. Bajt statusu: Składa si z rejestru zbiorczego oraz z rejestru maski. Rejestr zbiorczy podaje sumaryczn informacj o stanie urzdzenia. Poszczególnym składowym Systemy rejestrów statusu przyporzdkowano w rejestrze zbiorczym tylko jeden bit. Rejestr zbiorczy jest buforem, bowiem nie zapamituje on informacji. Wyzerowanie rej. Zdarze lub oprónienie bufora wyjciowego spowoduje automatycznie wyzerowanie odpowiadajcych im bitów. Szczególne znaczenie w bajcie statusu ma rejestr maski. Pozwala on wybra te zdarzenia, których wystpienie spowoduje ustawienie dania Obsługi na bicie 6 rejestru zbiorczego.

5 Rejestr znaczników urzdzenia: Informuje o jakoci wyników pomiarów i sprawnoci waniejszych układów w przyrzdzie. 8.Typy parametrów w rozkazach SCPI (Gosia) - typ numeryczny (tutaj mona rozróni dzisitny: NR1 liczby całkowite, NR2 liczby rzeczywiste, NR3 format wykładniczy oraz o rónych podstawach: jak np. #10, #H, #Q, #B) - typ łacuchowy (... ); dodatkowo mona rozróni podziedzin : typ znakowy (a-z, A-Z,0-9,_) - typ dykretny (IMMediate, EXTernal, BUS) - typ boolowski ( true == On, false == Off) Dodatkowo niektóre ksizki podaj jeszcze takie typy jak: - listy (@101, 102, 107) - bloki binarne o okrel. Bd nieokrel. długoci 9.Hierarchiczna struktura rozkazów SCPI - działanie interpretera rozkazów. (Mateusz) Rozkazy w urzdzeniach SCPI maj posta hierarchiczn, oznacza to, e aby urzdzenie wiedziało, o jaki rozkaz nam chodzi, musimy wypisa kolejno podsystem, w którym on si znajduje oraz wszystkie wzły, do których on naley. Przykładowy rozkaz, ustawia pomiar napicia prdu zmiennego o zakresie 10V z rozdzielczoci 1mV: SENSe:VOLTage:AC 10, Poniej został przedstawiony fragment drzewa podsystemu [SENSe]. Ilustracje hierarchicznej struktury rozkazów mona znale take w dokumentacjach urzdze SCPI. Rys. Drzewiasta struktura rozkazów SCPI Działanie interpretera rozkazów polega na sprawdzaniu poprawnoci rozkazów oraz ich tłumaczeniu. Przychodzce znaki z kontrolera gromadzone s w buforze wejciowym.

6 Interpreter rozkazów oprónia bufor łczc kolejne znaki w komunikaty programowe, sprawdza, czy s one syntaktycznie poprawne i czy s legalne dla urzdzenia, a take rozpoznaje, czy z rozkazem wie si odpowied. Rys. Schemat funkcjonalny urzdzenia SCPI. Jeeli komunikat jest poprawny, to nastpuje jego zdekodowanie, czyli przetwarzanie na całkowicie zaleny do urzdzenia "komunikat zdekodowany", przekazywany do układu sterowania wykonywaniem rozkazów. Jeeli komunikat jest błdny lub niewłaciwy, to sterowanie wymian komunikatów sygnalizuje błd rozkazu w układzie statusowym urzdzenia. W dokumentacji urzdze SCPI pocztkowa cz słowa kluczowego stanowica skrót, pisana jest duymi literami, a jego uzupełnienie do pełnej nazwy małymi literami. Interpretery rozkazów nie s jednak wraliwe na wielko liter, wane jest natomiast to, aby wpisywa albo legalny skrót słowa kluczowego, albo całe słowo. 10. Ogólna charakterystyka interfejsu GPIB: konfiguracja, rodzaj łcza, parametry (max liczba urzdze, szybko i zasig transmisji), reguła dostpu do łcza, konfiguracja urzdze do komunikacji. (Basia) Konfiguracja: Istniej dwie podstawowe konfiguracje: gwiazdowa i magistralowa. kontroler kontroler Urzdzenia wykonawcze Gwiazda magistrala

7 Rodzaj łcza: System GPIB oparty jest na magistrali zawierajcej 16 linii: 8 linii dla transmisji danych i 8 dla sygnałów sterujcych. Jest to wic łcze równoległe umoliwiajce jednoczesne przesłanie wszystkich bitów bajtu po przyporzdkowanej kademu bitowi linii. Parametry: - Maksymalna liczba urzdze: 15 - Szybko transmisji: kilkaset kbajtów / s. - Zasig transmisji: 20m (maks. Odległo midzy dwoma kolejnymi urzdzeniami to 2m). - Reguła dostpu do łcza: Kade urzdzenie wykonawcze musi mie unikatowy adres numeryczny, jednoznacznie wyróniajcy je w systemie. Adres ten umoliwia selekcj urzdze do odbioru i nadawania danych. Odbiera moe wiele urzdze, ale nadawa tylko jedno. Wymiana danych pomidzy nadawc a odbiorcami odbywa si bez porednictwa kontrolera, ale moe on w kadej chwili wyznaczy innego nadawc i nowych odbiorców. Konfiguracja urzdze do komunikacji: Komunikacj w systemie zarzdza kontroler, który konfiguruje system do komunikacji ( wyznacza urzdzenie nadajce dane i urzdzenia odbierajce dane), obsługuje zgłoszenia dania obsługi i wykonuje podstawowe operacje, jak zerowanie interfejsów i urzdze, przełczenie na prac zdaln itp. 11. Adresacja urzdze w GPIB : a) typy komunikatów adresowych, b) co to s rozkazy adresowane. (Damian Sz.) Urzdzenia maj unikatowy adres numeryczny. Zakres adresów 0 do 31 (ale 31 zarezerwowany do rozadresowania odbiorców lub nadawcy). Odbiera dane moe wiele urzdze, ale nadawa tylko jedno. Urzdzenia mona wyznaczy do odbioru lub nadawania (zaadresowa) lub pozbawi je tego prawa (rozadresowa). Nadawc i odbiorców wyznacza kontroler. a) typy komunikatów adresowych (tego nie jestem do koca pewien o co chodzi) : Komunikaty zarzdzajce adresacj MLA/MTA (My Listen/Talk Address) - wysyła kontroler sam do siebie, aby ustawi si w stan odbierania lub nadawania (Listen lub Talk) LAD/TAD (Device Listen/Talk Address) - wysyła kontroler do okrelonego urzdzenia, aby ustali je w stanie odbierania lub nadawania UNL/UNT (UnListen/UnTalk) - wysyła kontroler do wszystkich urzdze, aby anulowa stan odbierania/nadawania b) rozkazy adresowane (AC Addressed Commands) rozkazy przeznaczone tylko dla urzdze wczeniej zaadresowanych do odbioru. Przykład: rozkaz GET powodujcy wyzwolenie pomiaru w wybranych urzdzeniach.

8 12. Na czym polega synchronizacja transferu bajtów na magistrali IEEE488 (wystarczy okreli zasad oraz poda co reprezentuj sygnały synchronizujce). (Olek) Synchronizacja transferu bajtów umoliwia wysyłanie danych do wielu urzdze jednoczenie. O szybkoci transmisji decyduje najwolniejsze z urzdze. Sygnały synchronizujce: NRFD 1 istnieje, co najmniej jedno urz. nie gotowe do odbioru. (suma na drucie) DAV 1 nowy bajt danych na mag. NDAC 1 istnieje, co najmniej jedno urz., które nie potwierdziło przyjcia danej (suma na drucie) Zasada przesyłu: 1)Oczekiwanie dopóki NRFD=0 (tzn. wszystkie urz. s gotowe do odbioru). 2)Wystawienie nowej danej; odczekanie chwili do ustalenia stanu na mag.; wysłanie sygnału DAV=1. 3)Gdy wszystkie urz. potwierdz przyjcie danej (NDAC=0) kontroler czyni DAV=0 nieaktywnym 4) Powrót do 1), a do przesłania wszystkich danych. 13. Okrel znaczenie sygnałów ATN, SRQ oraz EOI magistrali GPIB. Podaj, które z nich s dla kontrolera wejciem, a które wyjciem. (Olek) Opis kierunku we/wy z punktu widzenia kontrolera. ATN (Attention - wy) okrela tryb pracy ATN=0 mag. wykorzystywana do transmisji danych ( tryb przesyłania danych) ATN=1 mag. wykorzystywana do transmisji instrukcji sterujcych (adresy, rozkazy) SRQ (Service request we) SRQ=1 w systemie jest, co najmniej jedno urz. dajce obsługi EOI (End Or Identity we / wy) EOI ATN Znaczenie 1(wy dla urz. aktualnie nadajcego) 0 Wprowadzony bajt danych jest ostatni w bloku danych 1(wy) 1 Rozpoczcie kontroli równoległej (identyfikacja urz. dajcego obsługi) 14. Podział funkcjonalny komunikatów w interfejsie GPIB. (Jacek) Drug płaszczyzn systematyki komunikatów w interfejsie GPIB jest podział funkcjonalny, w ramach którego wyrónia si: 1. Rozkazy uniwersalne (UC - Universal Commands) - Rozkazy przeznaczone dla wszystkich urzdze w systemie, niezalenie od ich zaadresowania. 2. Rozkazy adresowane (AC - Addressed Commands) - Rozkazy przeznaczone tylko dla urzdze wczeniej zaadresowanych do odbioru. 3. Adresy (AD - Addresses) - Komunikaty umoliwiajce wyznaczenie urzdzenia nadajcego i urzdze odbierajcych. 4. Komunikaty synchronizacji (HS - Handshake) - Komunikaty kontrolujce transfer bajtu przez magistral danych. 5. Komunikaty zalene od urzdzenia - dane (DD - Device Depended) - Dane: ich znaczenie moe by inne w rónych przyrzdach, dlatego nazywaj si komunikatami zalenymi od urzdzenia. 6. Komunikaty statusowe (ST - Status) - Komunikaty udostpniajce informacj o stanie urzdzenia, takie jak: danie obsługi SRQ, bajt statusu, bit RQS w urzdzeniu, bajt

9 złoony ze znaczników RQS pobierany podczas kontroli równoległej, komunikat END EOI=1" ATM=0) sygnalizujcy wyprowadzenie ostatniego bajtu w bloku danych. 7. Komunikaty wtórne (SE - Secondary) Adres wtórny lub rozkaz wtórny. 15. Co to jest kontrola szeregowa w GPIB? Jak jest wykonywana. (Jacek) Kontrola szeregowa słuy do identyfikowania urzdzenia zgłaszajcego danie obsługi i polega na sekwencyjnym odczycie bajtu statusowego z poszczególnych urzdze mogcych zgłasza danie obsługi i składa si z nastpujcych operacji: 1. Wysłanie przez kontroler rozkazu SPE (Serial Poll Enable) zapowiadajcego kontrol szeregow. 2. Zaadresowanie do nadawania pierwszego urzdzenia z listy urzdze mogcych zgłasza danie obsługi. 3. Zaadresowane do nadawania urzdzenie odsyła do kontrolera tylko swój bajt statusowy, po czym zeruje znacznik dania obsługi RQS i przestaje pobudza lini SRQ. 4. Kontroler testuje bit 7 bajtu statusowego, który jest znacznikiem RQS urzdzenia. Jeeli RQS=1, to znaczy, e urzdzenie da obsługi. 5. Kontroler sprawdza stan linii SRQ. Jeeli SRQ=l, to znaczy, e w systemie jest jeszcze, co najmniej jedno urzdzenie dajce obsługi. Jeeli SRQ=0, to znaczy, e zidentyfikowano ju wszystkie urzdzenia dajce obsługi i mona zakoczy kontrol szeregow poprzez wysłanie rozkazu SPD (Serial PolI DisabIe). Po odebraniu tego rozkazu zaadresowane do nadawania urzdzenia nie bd ju odsyła bajtu statusowego, lecz "zwykłe" dane. 6. Kontroler adresuje do nadawania kolejne urzdzenie z listy urzdze mogcych zgłasza danie obsługi. 7. Powtórzenie operacji 3, 4, Kontrola równoległa (Dawid) Kontrola równoległa polega na pobraniu przez kontroler znaczników dania obsługi (urzdze, które mog zgłasza takie danie) na drodze jednego tylko odczytu bajtu z magistrali danych. Wymaga to oczywicie wczeniejszego przygotowania systemu do kontroli równoległej, co nazywane jest konfiguracj systemu do kontroli równoległej. Konfiguracja systemu do kontroli równoległej polega na przypisaniu poszczególnym urzdzeniom (mogcym zgłasza danie obsługi) wybranej linii magistrali danych, na która to lini urzdzenie wyprowadzi swój znacznik RQS podczas kontroli równoległej. Rozmiar magistrali danych ogranicza liczb urzdze biorcych udział w kontroli równoległej do 8. Kontrola równoległa przeprowadzana jest nastpujco: 1. Po wykryciu stanu aktywnego na linii SRQ, kontroler wysyła rozkaz IDY (Identify). Rozkazem tym jest uaktywnieni linii EOI przy ATN=1. 2. Wykonanie rozkazu polega na wyprowadzeniu znacznika RQS przez urzdzenie skonfigurowane do kontroli równoległej. Znacznik ten wyprowadzany jest na przypisan danemu urzdzeniu lini magistrali danych. Po wyprowadzeniu RQS urzdzenie zeruje znacznik dania obsługi, a by nie pobudza dalej linii SRQ. 3. Kontroler odczytuje bajt z magistrali danych, który zawiera specyficzn informacj statusow: jest to bowiem zestaw znaczników RQS urzdze biorcych udział kontroli równoległej. Równoczesne pojawienie si sygnałów EOI = 1 i ATN = 0 koczy prac równoległ.

10 Kontrola równoległa jest opcjonalna, dlatego te rzadko jest implementowana przez urzdzenia. 17. Ogólna charakterystyka systemu MODBUS: konfiguracja, reguła dostpu do łcza, rodzaje stacji i ich funkcje w systemie, standardy łcza transmisyjnego (warstwa fizyczna) i zwizane z nimi parametry (zasig, liczba stacji, szybko transmisji), tryby transmisji. (Arek) System Modus to sie w topologii Magistrali zrealizowana przy uyciu protokołu RS-485. Nazwa wziła si od Modicon BUS. W skład sieci wchodzi stacja zwana MASTER i co najmniej jedna stacja SLAVE. MASTER SLAVE SLAVE SLAVE SLAVE Stacja typu MASTER jest odpowiedzialna za prac całego systemu, wysyła komunikaty do konkretnych stacji lub te do wszystkich za pomoc adresu rozgłoszeniowego ( o numerze 0 ). Układ Slave przez cały czas odbiera komunikaty od Mastera i w sytuacji, gdy wiadomo jest adresowana do niego wykonuje zlecon zadanie i tylko wtedy ma moliwo odesłania odpowiedzi do mastera. Liczba stacji Slave w systemie moe wynosi maksymalnie 247 ( numeracja od 1 do 247), jednake przy wykorzystaniu do transmisji protokołu RS-485, dopuszcza si maksymalnie 32 stacje podłczone do segmentu o długoci max. 1200m. System ModBUSs mona równie zrealizowa w oparciu o protokół RS-232, jednak wówczas wymagane jest zastosowanie tzw. HUBów, których port górny jest połczony z kontrolerem ( Masterem ) a porty dolne łczone ze stacjami SLAVE lub kolejnymi HUBami za pomoc ich portów górnych. Maksymalna prdko transmisji wynosi, według specyfikacji protokołu wynosi bitów/s W systemie obowizuj dwa tryby transmisji : - ASCII transmisja znakowa Format ramki: [START 7 bit danych parzysto STOP ] Lub [START 7 bit danych STOP STOP ] - RTU Real Time Unit Format ramki: [START 8 bit danych parzysto STOP ] Lub [START 8 bit danych STOP STOP ]

11 18. Co to jest odpowiedz szczególna (exception response) w protokole MODBUS? (Michał J.) Kiedy jednostka slave odpowiada masterowi, pole funkcji w ramce (2 znaki w trybie ASCII lub osiem bitów w trybie RTU) wykorzystuje do potwierdzenia lub sygnalizacji błdu. Potwierdzenie pozytywne realizowane jest przez umieszczenie na polu funkcji kodu wykonanego rozkazu. W przypadku stwierdzenia błdu jednostka slave umieszcza na polu funkcji szczególn odpowied, któr stanowi kod funkcji z ustawionym na 1 najstarszym bitem. Oprócz szczególnej odpowiedzi sygnalizujcej błd jednostka slave umieszcza kod błdu na polu danych ramki odpowiedzi. Pozwala to masterowi okreli rodzaj lub powód błdu. Dodane: Szczególna odpowied nie jest generowana, gdy polecenie zostało rozesłane przez master-a w trybie broadcast (nawet, gdy wystpił jaki błd) 19. W jaki sposób zaznacza si pocztek i koniec ramki w MODBUS RTU? (Rafał) W protokole MODBUS RTU wiadomoci rozpoczynaj si odstpem czasowym trwajcym minimum 3,5 x (czas trwania pojedynczego znaku), w którym panuje cisza na łczu. Format Ramki w trybie RTU Zancznik pocztku Adres Funkcja Dane Kontrola CRC Znacznik koca T1-T2-T3-T4 8 bitów 8 bitów n x 8 bitów 16 bitów T1-T2-T3-T4 Dostpnymi znakami transmitowanymi w ramkach pól ramki s 0-9, A-F. Ramk tworzy przerwa czasowa trwajca conajmniej 3,5x(długo znaku) po tym odstpie mona wysyła nastpn ramk, traktujc go jako jej przerw pocztkow. Cała ramka musi zosta przesłana w postaci cigłej, tzn. odstp pomidzy kolejnymi znakami tworzcymi ramk nie moe by wikszy od 1,5 x (długo znaku). Nowa wiadomo na magistrali nie moe pojawi si przed upływem koniecznej przerwy 3,5x(długo znaku). //Wiadomo została przepisana z ksiki od Mielczarka. Format znaku : start 8 bitów Parzysto Stop Start 8 bitów Stop Stop 20. Na czym polega przygotowanie bajtu do transmisji w systemie MODBUS ASCII? Wyjanij dlaczego cały bajt nie jest przesyłany w ramach jednego znaku. (Michał T.) W trybie ASCII kady bajt wiadomoci przesyłany jest w postaci dwóch znaków ASCII. Jeden znak dzielony jest na dwie czci i zapisanie ich hexadecymalnie. Podstawowa zalet tego trybu transmisji jest to, e pozwala on na długie odstpy midzy znakami (do 1s) bez powodowania błdów. Format znaku przesyłanego w trybie ASCII jest nastpujcy: system kodowania heksadecymalny, znaki ASCII 0-9, A-F. Jeden znak heksadecymalny zawarty jest w kadym znaku ASCII wiadomoci jednostka informacyjna: ograniczona znakami start na pocztku i stop na kocu 10-bitowa. Podział bajtu na dwa znaki umoliwia zastosowanie ograniczonej iloci znaków ASCII do przesłania samego bajtu (ograniczamy si tylko do 0-9, A-F w polu danych). Z

12 pozostałych znaków ASCII wybrano dodatkowo znaki kontrolne: 3AH ( : ) jako znacznik pocztku ramki oraz sekwencja znaków 0DH i 0AH (CR LF) jako znacznik koca ramki. Wystpienie którego ze znaków nie bdcego znakiem kontrolnym lub kodem cyfry hexadecymalnej sygnalizuje błd transmisji. Rozwizanie to zapewnia nam przeroczysto informacyjn protokołu. Tak zakodowane znaki s przesyłane magistral w postaci jednostek informacyjnych majcych jeden z dwóch poniszych formatów: Bit Startu 7 bitów pola danych Bit parzystoci Bit Stopu Bit Startu 7 bitów pola danych Bit Stopu Bit Stopu 21. Format ramki w systemie MODBUS. (Michał T.) a) Ramka w trybie ASCII Kady bajt wiadomoci przesyłany jest w postaci 2 znaków ASCII, np.: Bajt do wysłania: (kod ASCII > 48 = 30h) A (kod ASCII > 65 = 41h) Obie połówki bajtu s kodowane jako cyfry hexdecymalne (0 do F), a te z kolei jako znaki ASCII 30H...39H ( ) i 41H...46H ( A... F ). Z pozostałych znaków ASCII wybrano dodatkowo znaki kontrolne: 3AH ( : ) jako znacznik pocztku ramki oraz sekwencja znaków 0DH i 0AH (CR LF) jako znacznik koca ramki. Wystpienie którego ze znaków nie bdcego znakiem kontrolnym lub kodem cyfry hexadecymalnej sygnalizuje błd transmisji. Rozwizanie to zapewnia nam przeroczysto informacyjn protokołu. Odstp czasu midzy odbiorem kolejnych znaków ramki nie moe przekracza 1 sekundy, jeeli bdzie wikszy zostanie zasygnalizowany błd. Format ramki w trybie ASCII jest nastpujcy: Znacznik Adres Rozkaz Dane Kontrola Znacznik koca pocztku LRC 1 znak : 2 znaki 2 znaki 2n znaków 2 znaki 2 znaki CR LF Urzdzenie po wykryciu znacznika pocztku ramki : sprawdza, czy pole adresowe zawiera jego adres własny lub adres rozgłoszeniowy ( 0 ). Zakres adresów wynosi 0 do 247. Jeeli tak, to odczytuje pole rozkazu oraz zwizan z nim zawarto pola danych. Cz informacyjn ramki ( bez znaku : ) zabezpiecza pole kontrolne LRC (Longitudinal Redundancy Check). Ramka koczy si par znaków CR i LF. b) Ramka w trybie RTU (Real Time Unit) tryb binarny W trybie RTU wiadomoci rozpoczynaj si odstpem czasowym trwajcym min 3.5 x T (czas trwania pojedynczego znaku), zwykle 4 x T, w którym panuje cisza na łczu. Dopuszczalnymi znakami transmitowanymi w ramach pól ramki s 30H...39H ( ) i 41H...46H ( A... F ). Format ramki w trybie RTU jest nastpujcy: t >= 4T Adres Rozkaz Dane Kontrola CRC t >= 4T 8 bitów 8 bitów n x 8 bitów 16 bitów

13 Urzdzenia stale monitoruj magistral. Po odebraniu zawartoci pola adresu sprawdzaj, czy to ich własny adres. Jeeli tak to kontynuuj interpretacj pozostałych pól ramki. Ramk koczy przerwa czasowa trwajca min 3.5 x T. Po tym czasie mona wysła nastpna ramk. Odstp pomidzy poszczególnymi znakami tworzcymi ramk nie moe by wikszy ni 1.5 x T, w przeciwnym wypadku urzdzenie wykryje błd. Zawarto ramki zabezpiecza 16 bitowe pole kontrolne CRC (Cyclical Redundancy Check). Jako pierwszy jest przesyłany mniej znaczcy bajt CRC, jako drugi starszy bajt CRC bdcy jednoczenie ostatnim bajtem ramki. 22. Zabezpieczenie transmisji przed błdami w systemie MODBUS W systemie Modbus do zabezpieczania transmisji przed błdami wykorzystuje si jednobajtow sum kontroln LRC (Longitudinal Redundancy Check). Suma ta jest umieszczana w ramce sieci Modbus po czci informacyjnej. Przy wyznaczaniu sumy kontrolnej LRC najpierw sumuje si arytmetycznie, z pominiciem przeniesie, wszystkie bajty komunikatu, po czym tworzy si uzupełnienie dwójkowe wyniku poprzez np. zanegowanie wszystkich bitów i dodanie 1 na pozycji najmniej znaczcego bitu. Po odebraniu polecenia kade urzdzenie slave oblicza sum kontroln dla odebranego komunikatu i porównuje jej warto z wartoci otrzyman. Jeli jest ona poprawna, weryfikuje zgodno adresu z polecenia ze swoim. Jeli polecenie jest adresowane do niego wykonuje go. Natomiast niezgodno sum wiadczy o wystpieniu błdu. W takiej sytuacji adne z urzdze slave nie wysyła odpowiedzi. Dla transakcji realizowanych z pojedynczym wzłem podrzdnym ustala si pewien maksymalny czas oczekiwania na odbiór odpowiedzi. Jego przekroczenie powoduje przerwanie transakcji. Układ master uznaje wysłane polecenie za niebyłe i wysyła go jeszcze raz. 23. Przygotowano 10 bajtów do wysłania stanowicych cz informacyjn ramki (adres + rozkaz+ pole danych). Przyjmujemy, e czas transmisji jednego znaku wynosi 1 ms i jest taki sam dla trybów ASCII i RTU. Wylicz i podaj w milisekundach czas transmisji w trybie ASCII oraz w trybie RTU protokołu MODBUS, Uwaga : w trybie RTU naley oddzielnie poda długo ramki i długo minimalnej przerwy pomidzy ramkami. (Damian Sz.) ASCII (kady bajt jako 2 znaki) pocztek adres funkcja dane LRC koniec : (1znak) 2 znaki 2 znaki 2n znaków 2 znaki 2 znaki x = 25 znaków do przesłania = 25ms pocztek adres funkcja dane CRC(16bit) koniec 3,5xT 1 znak 1 znak n znaków 2 znaki 3,5 znaku W RTU odległo midzy kolejnymi ramkami musi wynosi minimum 3,5 długoci przesyłu jednego znaku. Przesył ramki : = 12 znaków czyli 12 ms Przerwa min. 3,5 x 1ms. Czsto przyjmuje si, e s to cztery długoci znaku, czyli 4 ms.

14 24. Dokonaj podziału zakłóce ze wzgldu na kanał sprzenia. Podaj jak w teorii obwodów modeluje si poszczególne kanały sprzenia zakłóce. (Michał S.) Drogi sprzgania zakłóce do obwodów: - sprzenie pojemnociowe (oddziaływanie zmiennego pola elektrycznego na obwody ) - sprzenie indukcyjne (oddziaływanie zmiennego pola magnetycznego na obwody ) - sprzenie konduktancyjne ( przewodnociowe, czyli po przewodach) - sprzenie na wspólnej impedancji Na rys. 1- układ zakłócajcy 2- układ zakłócany A jakby co to lewa cz kadego rysunku to obwód zakłócajcy. Od góry od lewej: - sprzenie pojemnociowe - sprzenie indukcyjne - sprzenie konduktancyjne 25. W jaki sposób naley zabezpiecza obwody przed oddziaływaniem zmiennego pola elektrycznego? (Paweł.) C U 1 ~ Z 2G U N

15 Zmienne pole elektryczne moemy zamodelowa jako sprzenie w obcieniu pojemnociowym. Moemy si przed nim zabezpieczy ekranujc linie. Ekran naley uziemi przynajmniej w jednym punkcie. Mona uziemia w wielu punktach. Bez uziemienia ekran jest nieskuteczny. W przypadku uziemienia w wielu punktach naley uwaa na sprzenia w obwodzie indukcyjnym. 26. W jaki sposób naley zabezpiecza obwody przed oddziaływaniem zmiennego pola magnetycznego? (Paweł P.) Zmienne pole magnetyczne moemy zamodelowa jako sprzenie w obwodzie indukcyjnym. Aby zabezpieczy obwód przed działaniem zmiennego pola magnetycznego naley zwikszy odległo midzy elementem zakłócajcym i zakłócanym (zmniejszenie indukcyjnoci B),skrcenie przewodów toru transmisji, w ten sposób zmniejszamy powierzchni S odbierajcy zakłócenia, mona równie ustawi ródło i odbiornik w odpowiednim połoeniu. Cos& Un=wBScos& w-na to nie mamy wpływu 27. Gdzie naley uziemia ekran w instalacji z uziemionym ródłem i izolowanym od ziemi obcieniem, a gdzie w instalacji z uziemionym obcieniem i izolowanym od ziemi ródłem? (Paweł.) W obydwu przypadkach ekran naley uziemi w miejscu gdzie które z elementów instalacji jest uziemiany. W pierwszym przypadku przy ródle, w drugim przy obcieniu. Eliminuje to wpływ moliwych wystpie rónicy potencjałów pomidzy masami ródła a obcienia (uziemiamy w jednym miejscu) a take wpływ zakłóce jakie powstaj na impedancji wystpujcej(?) pomidzy ekranem a torem transmisyjnym jeli wystpi uziemienie w miejscu przeciwnym). 28. Wyjanij na czym polega tłumienie zakłóce w układach symetrycznych. (Basia) Zakłócenia eliminuje si poprzez ekranowanie linii transmisyjnych oraz układu. Ekranowanie jest skuteczne tylko wtedy, gdy oba koce ekranu linii połczone s z mas układów i to blisko elementów nadajcych i odbierajcych sygnały. Skuteczne ekranowanie jest wtedy, gdy ekran podłczony jest z obu stron na przykrótkich odcinkach przewodu. Przy wysokich czstotliwociach, korzystne jest podłczenie do masy tylko z jednej strony, by nie stwarza ptli masy. 29. Ogólna charakterystyka interfejsu RS232: przeznaczenie, podstawowe parametry, rodzaj transmisji. (Wojtek) - znakowa asynchroniczna transmisja szeregowa - stworzony dla komunikacji komputera z modemem, dzi obsługa urzdze pomiarowych, peryferyjnych (mysz, klaw.), połczenie bezporednie komputerów - odległo do 100m - 1bd=1b/sek 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600 (30m), 19k (15m), 115k (<1m) bd - transmisja simpleksowa, półdupleksowa i dupleksowa - log V, log 1 (-15)-(-5)

16 30. Podaj sygnały w łczu rs-232 i krótko wyjanij ich funkcje. (Mikołaj gr. 3, Paweł N.) TxD transmitted data linia transmisji danych (nadawanie) RxD reveived data linia transmisji danych (odbieranie) DTR data terminal ready sygnał gotowoci do komunikacji (chcemy si połczy) DSR data set ready potwierdzenie nawizania połczenia (nazwa nie pasuje, ale tak mam w zeszycie) Na stronie mamy: DSR gotowo danych (DCE) RTS request to send zgłoszenie dania nadawania Z tej samej strony: RTS danie nadawania (włczenie nadajnika) CTS client to send potwierdzenie e, łcze jest wolne i mona nadawa Z tej samej strony: CTS zwolnienie dla nadawania (gotowo nadawania) DCD data carrier detected wykrycie nonej danych, czyli obecnoci sygnału na linii, np. do testowania zajtoci łcza, ale sygnał ju zapomniany (zazwyczaj nie uywany) RI ring indicator kto chce si z nami połczy, dzwoni do nas 31. Wymie rejestry kontrolera szeregowego interfejsu znakowego w komputerze PC i okrel ich funkcj. (Arek) TBR rejestr bufora nadajnika RBR rejestr bufora odbiornika MSR rejestr stanu modemu stan sygnałów DSR, CTS, DCD, RI i informacja o ich zmianach LSR rejestr stanu transmisji informuje o zajciu bufora danych MCR rejestr sterowania modemem ustala sygnały DTR i RTS, umoliwia wprowadzenie sygnału przerwania na lini IRQ3 lub IRQ4. LCR rejestr parametrów transmisji ustawia format jednostki informacyjnej IDR rejestr identyfikacji przerwa IER rejestr aktywacji przerwa maskowanie przerwa wystpujcych w sterowniku (nie wiem czy te nastpne te powinny by ) <bez nazwy> - mniej znaczcy bajt dzielnika czstotliwoci <bez nazwy> - bardziej znaczcy bajt dzielnika czstotliwoci 3. Jakie parametry transmisji ustawia si za porednictwem rejestru LCR (Lin Control Register) w kontrolerze interfejsu szeregowego komputera PC? (Damian P.) Rejestr parametrów transmisji (LCR) okrela format jednostki informacyjnej tj. dlugo pola danych, ilo bitów stopu oraz, czy wystpuje bit kontrolny i jaki jest jego rodzaj (bit parzystoci lub nieparzystoci). Ponadto jeden z bitów pozwala na przerwanie nadawania i wymuszenie stanu 0 na wyjciu TxD (jest to tak nazywany sygnał BREAK). Bit siódmy (LCR&), jak ju powiedziano, stanowi rozszerzenie adresu. Bit Funkcja Warto i znaczenie bitu 1 0 Długo pola danych 00 5 bitów 01 6 bitów 10 7 bitów 11 8 bitów 2 Liczba bitów stopu 0 1 bit stopu

17 4 3 Czy wystpuje kontrola parzystoci, rodzaj kontroli 5 Wymuszenie stanu bitu kontrolnego na 0 lub 1 w zalenoci od rodzaju kontroli 1 2 bity stopu x0 brak bitu kontrolnego 01 bit kontroli nieparzystoci (odd parity) 11 bit kontroli parzystoci (even parity) 0 bit kontrolny okrelany zgodnie z zasad parzystoci lub nieparzystoci, zalenie od stanu bitów LCR(4) i LCR(3) 1 jeeli LCR(4)=0 i LCR(3)=1 to stan bitu kontrolnego wynosi zawsze 1. Jeeli LCR(4)=1 i LCR(3)=1, to stan bitu kontrolnego wynosi zawsze 0 6 Przerwanie transmisji (sygnał BREAK) 0 normalna transmisja 1 wymuszenie stanu 0 na wyjciu TxD 7 Rozszerzenie adresu 33. Jakie znaczniki zgrupowane s w rejestrze LSR (Lin Status Register) w kontrolerze interfejsu szeregowego komputera PC? (Damian P.) Rejestr stanu transmisji (LSR) informuje czy zajty jest bufor danych oraz rejestr przesuwajcy nadajnika, czy w buforze odbiornika znajduje si gotowy do odczytania znak, jakie wystpiły błdy zwizane z odbiorem znaku oraz, e na wejciu szeregowym został wykryty sygnał BREAK. Odczyt rejestru LSR kasuje bity okrelajce rodzaj błdu oraz bit sygnalizujcy wykrycie sygnału BREAK. Bit Funkcja Warto i znaczenie bitu 0 Informacja o skompletowaniu odbieranego znaku 1 znak w buforze odbiornika gotowy do odczytu 1 Sygnalizacja błdu OE 1 nie odczytanie odebranego znaku przed skompletowaniem znaku nastpnego 2 Sygnalizacja błdu PE 1 błd parzystoci (nieparzystoci) 3 Sygnalizacja błdu FE 1 ilo bitów w ramce niezgodna z ustalonym formatem 4 Sygnalizacja wystpienia sygnału BREAK 1 odebranie sygnału BREAK na wejciu RxD 5 Informacja o zajtoci bufora nadajnika 1 bufor nadajnika gotowy do przyjcia nastpnego znaku 6 Sygnalizacja wysłania znaku 1 opróniony rejestr przesuwajcy nadajnika, cała jednostka informacyjna wysłana 7 Bit niewykorzystywany Warto bitu stale równa Wymie ródła przerwa w kontrolerze interfejsu szeregowego komputera PC oraz poda co naley zrobi aby odblokowa przerwania. (Paweł P.) RINTR skompletowanie znaku w RBR (buforze odbiornika) TINTR oprónienie bufora nadajnika (TBR) EINTR wystpienie błdu zwizane z odbiornikiem(pe(parity error),fe(frame error),oe(over error)), wystpienie sygnału BREAK MINTR zmiana sygnału kontrolnego(dsr,ctr,dcd lub Ri) odbieranego z modemu Aby odblokowa przerwanie naley ustawi odpowiednie bity rej. IER na 1

18 Bit maskowanie przerwania od 0 odbiornika 1 nadajnika 2 detektora błdu 3 zmiany sygnału kontrolnego 4-7 nieuywane 35. Wyjanij na czym polega połczenie dwóch urzdze DTE w interfejsie RS232 i narysuj przykłady takiego połczenia: z wykorzystaniem linii kontrolnych i bez wykorzystania linii kontrolnych Jak wykonywana jest kontrola transmisji z wykorzystaniem linii kontrolnych, a jak w łczu bez linii kontrolnych? (Paweł P.) Bezmodemowe połczenie dwóch urzdze polega na połczeniu ich specjalnym rodzajem kabla typu null-modem. Odpowiednio połczone wyprowadzenia w interfejsie emuluj modem, który normalnie znajduje si pomidzy urzdzeniami. SG TxD RxD RTS CTS DCD DSR DTR PG SG SG TxD TxD RxD RxD RTS RTS CTS CTS DCD DCD DSR DSR DTR DTR PG SG TxD RxD RTS CTS DCD DSR DTR W pierwszym przypadku nie ma kontroli czy urzdzenie po drugiej stronie jest włczone czy nie. Sygnały kontrolne s tak połczone e na stałe jest ustawione połczenie i zawsze zgoda na przesyłanie danych. 36. Ogólna charakterystyka łcza RS-423: podstawowy obwód transmisyjny, parametry (zasig, szybko transmisji, liczba nadajników i odbiorników). (by ToTek aka Ksie aka Por.Borewicz) Standard RS-423 i jego odpowiednik, x.26 (V.10), Okrelaj niezrównowaone charakterystyki elektryczne, podobne do charakterystyk interfejsu RS-232. Nowy standard pozwala jednak na przesyłanie danych z szybkoci od b/s na odległo 12 m, a na odległo do 60 m z prdkoci do b/s. Szybko transmisji danych obecnego standardu niezrównowaonego jest z grubsza ograniczona do b/s na odległoci do 15 metrów. Standardy RS-422 i RS-423 okrelaj tylko elektryczne charakterystyki interfejsu, natomiast standard towarzyszcy, RS-449, okrela funkcjonalne i mechaniczne wymagania dla implementacji. Cho w zamierzeniu te nowe standardy miałby zastpi RS-232, jak dotd tak si nie stało.

19 Parametr Rodzaj transaksji Dozwolona liczba nadajników i odbiorników RS-423A Czciowo sym 1 nadajnik 10 odbiorników Max dł. toru transmisyjnego [m] 1200 Max szybko trans. 100 kbd Wyjcie nadajnika +/- 3,6 V min +/- 6 V max Czuło odbiornika +/- 200 V min Szybko zmian napicia na wyjciu nadajnika Sterowana zewntrznie Czuło odbiornika [V] ~ 0,2 37. Ogólna charakterystyka łcza RS-422: podstawowy obwód transmisyjny, parametry (zasig, szybko transmisji, liczba nadajników i odbiorników. (Paweł N.) Standard RS-422 i jego odpowiednik, X.27 (V.11), obejmuj elektryczne charakterystyki obwodów zrównowaonych (rónicowych), czyli takich, w których dodatnie i ujemne linie sygnału s odizolowane od masy. Obwód zrównowaony jest mniej podatny na zakłócenia, oferuje wiksz szybko transmisji i wiksz długo kabli. RS-422 jest przeznaczony dla aplikacji wykorzystujcych skrtk dwuyłow na odległo do 1200 m i przy szybkoci transmisji b/s. Przy odległoci 12 m lub mniejszej mona osign szybko b/s. Takie charakterystyki umoliwiaj połczenie urzdze w obrbie zakładu bez potrzeby korzystania z drogich urzdze do transmisji danych. SPECIFICATIONS RS422 Mode of Operation DIFFERENTIAL Total Number of Drivers and Receivers on One Line 1 DRIVER 10 RECVR Maximum Cable Length 4000 FT. Maximum Data Rate 10Mb/s Maximum Driver Output Voltage -0.25V to +6V Driver Output Signal Level (Loaded Min.) Loaded +/-2.0V Driver Output Signal Level (Unloaded Max) Unloaded +/-6V Driver Load Impedance (Ohms) 100 Max. Driver Current in High Z State Power On N/A Max. Driver Current in High Z State Power Off +/-100uA Slew Rate (Max.) N/A Receiver Input Voltage Range -10V to +10V Receiver Input Sensitivity +/-200mV Receiver Input Resistance (Ohms) 4k min. 39. Nie ma takiego pytania był błd w numeracji :)

20 40. Ogólna charakterystyka interfejsu USB: podstawowe cechy, konfiguracja i parametry. (Mateusz) *** Cechy magistrala typu szeregowego, transfer danych dobywa si w formie pakietowej z wydzielonym kanałem o pamie gwarantowanym, magistrale konfiguruj si automatycznie w trakcie pracy (Hot-Plubbing), rozpoznawane jest zarówno pojawienie si nowych urzdze, jak i ich odmeldowanie, implementowany jest automatyczny przydział adresów (Auto-ID), co uwalnia uytkownika od koniecznoci jakichkolwiek manipulacji przy urzdzeniach, nie ma potrzeby identyfikowania fizycznych zakocze magistrali i instalacji terminatorów (Auto Termination) Trzy kanały rónej przepustowoci LS - Low Speed 1,5 Mb/s FS - Full Speed 12 Mb/s HS - High Speed 480 Mb/s (USB 2.0) Topologia USB ma struktur drzewiast rozrastajc si z punktu pocztkowego, który stanowi kontroler USB (Host-Adapter), nazywany ta rozdzielaczem głównym (Root Hub). Rys. Drzewo urzdze podłczonych do magistrali USB. Dopuszczalna liczba wszystkich urzdze (wliczajc w to rozdzielacze i Host-Adapter) nie moe przekracza 128. Liczba kaskadowo połczonych ze sob rozdzielaczy, (jeeli odliczymy poziom ostatni, który ich nie zawiera, oraz poziom zerowy) nie moe by wiksza od piciu. Wszelkie akcje w sieci USB inicjowane s przez kontroler. Kade urzdzenie musi czeka, a kontroler zwróci si do niego z zapytaniem o potrzeb obsługi (tzw. Polling). Urzdzenie samo nie moe wymusi obsługi. Tak zdefiniowana procedura likwiduje, co prawda moliwo kolizji, jednak pochłania stosunkowo duo pasma magistrali. Z oferowanych w trybie FS 12 Mb/s brutto pozostaje w praktyce mniej ni 1 MB/s netto.