Magistrale szeregowe

Transkrypt

1 Magistrale szeregowe

2 Magistrale 2/21 pamięci zewn. ukł.obsługi PAO dekodery adresów kontrolery przerwań timery RTC procesor magistrala systemowa pamięć programu (ROM) pamięć danych (RAM) urz. operatorskie urz. komunikacyjne urz. obiektowe magistrale komunikacyjne panel operatorski inne systemy urządzenia kontr-pomiar.

3 Magistrale komunikacyjne - I2C 3/21 I 2 C - międzyscalakowa synchroniczna magistrala szeregowa Philips a (I 2 C = IIC = Inter-Integrated Circuit) Zastosowania: komunikacja w rozproszonych systemach automatyki i pomiarów; sterowanie urządzeniami peryferyjnymi; nowoczesny sprzęt powszechnego uŝytku. Budowa: CL - linia zegara o f MAX =100kHz (pierwotnie), 400kHz (standard 1.0 z 1992r.) 1MHz-3,4MHz (rozszerzenie 2.0 standardu z 1998r.); DA - linia danych; wspólna masa; linie CL i DA są sterowane przez wyjścia typu OC (OD) - konieczna jest polaryzacja opornikami do Vcc; do jednej magistrali moŝe być dołączonych do 32 urządzeń.

4 Magistrale komunikacyjne - I2C 4/21 Charakterystyczne bity: CL CL CL CL DA DA DA DA bit startu D bit danych A bit potwierdzenia E bit stopu Transmisja polega na transmisji bajtów: CL DA D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A

5 Magistrale komunikacyjne - I2C 5/21 Transmisja jest realizowana między urządzeniem nadrzędnym (), dostarczającym sygnału CL i podrzędnym (slave), obsługującym tylko DA. MoŜliwe typy urządzeń dołączonych do jednej gałęzi I 2 C: CL DA Vcc nad/odb slave nad/odb slave odb nad/odb slave nad/odb slave nad/odb

6 Magistrale komunikacyjne - I2C 6/21 Przy transmisji slave bit A generuje slave gdy został poprawnie zaadresowany i odebrał daną. Transmisję rozpoczyna bitem. Transmisję kończy bitem E lub nowym bitem. CL DA DA slave D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A E D7 D6 D5

7 Magistrale komunikacyjne - I2C 7/21 Przy transmisji slave bit A generuje gdy odebrał daną i ma zamiar odbierać następne dane od slave. Nie podanie przez bitu A zmusza slave do przerwania nadawania. Transmisję kończy bitem E lub nowym bitem. CL DA slave DA D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 A jest potwierdzenie od D7 D6 D5 brak potwierdzenia od

8 Magistrale komunikacyjne - I2C 8/21 Adresowanie urządzeń Podstawowe mechanizmy adresowania pozwalają zaadresować do 128 urządzeń na jednej magistrali. KaŜde z urządzeń musi mieć nadany sprzętowo 7-bitowy adres. Urządzenia mogą mieć róŝny charakter: albo slave i realizować transmisję jako: nadajniki, odbiorniki lub nadajniki-odbiorniki. Aby slave mógł uczestniczyć w transmisji, musi najpierw zostać zaadresowany przez aktywnego a. Master wysyła adres wywoływanego slave-a razem z bitem R/W określającym kierunek transmisji następnych bajtów.

9 Magistrale komunikacyjne - I2C 9/21 Typowe protokoły transmisji: 1. slave R/W x N slave adres 0 A adres wewn. slave A bajt danych A X + slave slave slave 2. slave R/W slave adres 1 A bajt danych A bajt danych 1 X + + slave x (N-1) slave N slave

10 Magistrale komunikacyjne - I2C 10/21 Przykładowa gałąź magistrali I 2 C: CL 4k7 VCC DA D A O O C I C O A C L _ I N T PCF8583 RTC+240B CMORAM VCC D A C L R C A A A VCC 10k PCF B EEPROM 100n VCC D A C L T E T A A A PCF B CMORAM VCC D A C L T E T A A A k7 PCF B CMORAM ADR= ADR= ADR= ADR=

11 Magistrale komunikacyjne - D2BU 11/21 D 2 BU (D 2 BU = DDBU = Digital Data Bus) Cechy D 2 BU: szybkość do 100kb/s; zasięg do 150m; moŝliwość zaadresowania do 4096 urządzeń; do 50 urządzeń w jednej gałęzi magistrali; jako łącze występuje najczęściej skrętka; moŝliwość przejęcia sterowania magistralą przez którekolwiek z urządzeń mające funkcję D 2 BU ; usunięcie lub wyłączenie urządzenia nie wpływa na komunikację pomiędzy pozostałymi urządzeniami; magistrala słuŝy do komunikacji pomiędzy urządzeniami, wewnątrz których zastosowano I 2 C.

12 Magistrale komunikacyjne - D2BU 12/21 Przykład ramki magistrali D2BU: - bit startu, P - bit parzystości, A - bit potwierdzenia, E - bit stopu Zastosowania D2BU: łączenie niewielkiej liczby urządzeń rozmieszczonych na nieduŝym obszarze (np. rozproszone lokalnie układy automatyki, sprzęt audio-wideo).

13 Magistrale komunikacyjne - D2BU 13/21 Przykład wykorzystania D2BU:

14 Magistrale komunikacyjne - CAN 14/21 CAN (Controller Area Network) opracowanie firm Bosch i Intel Cechy magistrali: asynchroniczna, o duŝej liczbie nadajników i odbiorników (do 2032 w wersji 2.0A; do 500mln w wersji 2.0B); usunięcie lub wyłączenie urządzenia nie wpływa na komunikację pomiędzy pozostałymi urządzeniami; szybkość do 1Mb/s przy 40m; zasięg do 1000m przy 40kb/s; nośnik: skrętka symetryczna; bity są kodowane napięciami róŝnicowymi; niewraŝliwa na zakłócenia elektromagnetyczne.

15 Magistrale komunikacyjne - CAN 15/21 Gałąź CAN: tandardowa ramka danych CAN:

16 Magistrale komunikacyjne - CAN 16/21 Zastosowania: technika motoryzacyjna (wtrysk paliwa, AB, poduszki powietrzne, systemy oświetlenia, klimatyzacja, zabezpieczenia), technika lotnicza, roboty przemysłowe, sterowniki przemysłowe (iemens). J odmiana amerykańska, niekompatybilna elektrycznie z CAN, stosowana m.in. przez Chrysler, General Motors, Ford ABU - podobny do CAN system Volkswagena VAN - podobny do CAN system Peugeot i Renault

17 Magistrale komunikacyjne - PI 17/21 PI (erial Peripherial Interface) opracowanie Motoroli Cechy magistrali: transmisja synchroniczna, pełnodupleksowa; szybkość typowo 1,5Mb/s, maksymalnie do 6..10Mb/s; trzy linie transmisyjne + linia wyboru układu podrzędnego; 4 tryby transmisji, zaleŝnie od polaryzacji i wykorzystania zboczy zegara; podział na układy i slave; jest odpowiedzialny za generację sygnałów zegarowego i wyboru; moŝliwe jest dołączenie wielu i slave do jednej magistrali; brak mechanizmów adresowania. Zastosowania PI: obsługa szeregowych pamięci konfiguracji, przetworników A/C i C/A, komunikacja wieloprocesorowa.

18 Magistrale komunikacyjne - PI 18/21 Przykład magistrali PI: Przykład ramki komunikacji z pamięcią EEPROM:

19 Magistrale komunikacyjne - MBU 19/21 MBU (ystem Management Bus) opracowanie Intela z lat 80-tych Cechy MBU: koncepcyjnie zbliŝony do I2C; magistrala składa się z linii MBDAT i MBCLK; kompatybilny z I2C przy częstotliwości taktowania do 100kHz; określony jest limit czasu wykonania operacji - 25ms; taktowanie moŝe być z przedziału 10kHz-100kHz.

20 Magistrale komunikacyjne - Microwire 20/21 Microwire opracowanie National emiconductor Cechy magistrali: koncepcyjnie zbliŝona do PI; transmisja synchroniczna, pełnodupleksowa, zgodna z trybem 0 PI; maksymalna szybkość transmisji 650kb/s; magistrala składa się z linii: I (wejście), O (wyjście) i C (zegar); brak sygnałów wyboru układu podrzędnego. Zastosowania: komunikacja z pamięciami EEPROM, przetwornikami A/C i C/A, specyficzne układy wykorzystywane w torach radiowych, sprzęcie telekomunikacyjnym i urządzeniach audio.

21 Magistrale komunikacyjne - 1-Wire 21/21 1-Wire opracowanie Dallas emiconductor/maxim Cechy magistrali: jednoprzewodowa magistrala - połączenie zasilania i linii transmisyjnej; transmisja synchroniczna, półdupleksowa; szybkość transmisji 16,3kb/s (tryb standard) i 115,2kb/s (tryb overdrive); ograniczony czas trwania bitu (60µs); występują układy i slave; układy mają unikalne identyfikatory - moŝliwość adresowania slave-ów. Zastosowania: rodzina układów ibutton, mierniki temperatury, pamięci RAM, ROM, EPROM i EEPROM, zegary RTC, przetworniki A/C, interfejsy do innych łączy szeregowych (Rxxx, UB), monitory zasilania, potencjometry cyfrowe.