Связь между двумя MK по входам/выходам

April 26, 2014 by admin Комментировать »

С появлением дешёвых миниатюрных MK, подобных Microchip PIC10Fxxx, PIC12F629/675, PIC16F628, Atmel ATtiny25/45/85, ATtiny2313, ATmega48, реальной становится задача построения разветвлённых микроконтроллерных сетей. Действительно, одну большую задачу можно разбить на несколько более мелких и поручить их выполнение отдельным периферийным MK. Например, к одному MK подключаются термодатчики, к другому — фотодатчики, к третьему — карта памяти MMC/SD, к четвёртому — «интеллектуальный» ЖКИ и т.д.

Информационная сеть обычно представляется в виде «звезды» или «общей шины», в узлах которой располагаются MK. Центральный MK будет собирать данные, поступающие от удалённых узлов, обрабатывать их и передавать во внешнюю среду через один из стандартных интерфейсов.

Частным случаем сетевого соединения является связь двух MK по принципу «точка — точка». Предполагается, что каждому из двух MK «есть что сказать» напарнику, т.е. общение будет двухсторонним, с приёмом и передачей цифровых сигналов (Рис. 3.6, a…n),

а) связь MK(1) и MK(2) через интерфейс UART с перекрёстным соединением сигналов RxD, TxD. Оба MK должны быть настроены на одну и ту же скорость передачи данных. Питание допускается от двух отдельных источников или от одного общего. Резисторы R1, R2 ставятся при больших расстояниях между MK или при больших скоростях обмена. Физически они должны располагаться ближе к выводам передачи данных, т.е. ближе к линиям TxD MK(1), MK(2);

б) передача противофазных и одиночных сигналов между двумя MK по витым парам проводов (уменьшение синфазных помех и экранирование);

в) передача сигналов от MK(1) к MK(2) при их разном питании через 8-канальный буферный повторитель DD1. Возможно применение других повторителей и инверторов из серии 74LS;

г) двухсторонняя связь между двумя MK по одному проводу. Направление передачи задаёт «ведущий» MK(2) установкой НИЗКОГО/ВЫСОКОГО уровня на выводе 5 микросхемы DD1. Схему удобно применять для стыковки двух MK с разными напряжениями питания;

д) разное питание MK(1) и MK(2). Схема применяется в тех случаях, когда нельзя инвертировать сигнал, иначе элементы VT2, R3 можно удалить;

е) транзистор VT2 снижает напряжение питания MK(2) до +3.3 В. Согласование уровней производится инверторами VT1, VT3, которые восстанавливают фазу сигнала ТхО MK(1);

ж) параллельный интерфейс обеспечивает быстродействующее соединение двух MK. Используется байтовый протокол обмена данными на аппаратном уровне, с записью данных в программные регистры. Такой интерфейс имеется далеко не у всех типов MK. Например, в семействе Microchip PIC18 он называется PSP (ParaUel Slave Port);

з) соединение двух MK через двухпроводный интерфейс, аналогичный I2C. В процессе работы «ведомый» и «ведущий» MK могут программно поменяться друг с другом. Электрическая связь осуществляется, как правило, на внутриблочном уровне при расстояниях 40…70 см;

 Рис. 3.6. Организация связи двух MK по входам и выходам (продолжение):

и)         увеличение длины соединительного тракта с применением микросхем преобразователей уровней «UART-RS232» DA1, £И2(могутбыть разных изготовителей). Конденсаторы C1…C8, как правило, однотипные. Их рекомендуемые ёмкости указываются в даташитах на микросхемы;

к) беспроводная связь между двумя MK по радиоканалу с использованием канала UART. Промышленные модули   должны работать на одной и той же частоте в разрешённых участках диапазона 303…916 МГц. Резисторы R2, R3 одинаковые.

л) беспроводная связь через канал сотовой связи. Мобильные телефоны должны иметь разъёмы с выведенными на них сигналами интерфейсов MBus или FBus. Протокол работы задаётся АТ-командами, которые посылает каждый из МК через канал UART. После установления связи MK общаются друг с другом в режиме «точка-точка». Вместо двух телефонов можно поставить два промышленных модуля GSM/GPRS, например, SIM300CZ фирмы SIM Technology;

 Рис. 3.6. Организация связи двух MK по входам и выходам (окончание):

м) объединение выходов нескольких MK по принципу «монтажное ИЛИ». Во избежание логических конфликтов на общей шине необходимо программным путём организовать обратную связь между MK(5) и MK(l)…MK(4) с адресацией вызова;

н) одновременная передача информации к удалённым MK(2)…MK(5) в сети «звезда». Оптопара VU1 служит не для гальванической развязки сигналов, а для буферизации выхода MK( 1). Её применение вместо обычно транзисторного каскада связано с положительным опытом автора статьи, эксплуатировавшего ранее подобные устройства на практике;

о) регистр хранения DD1 обеспечивает стробируемую связь между MK(1) и MK(2). Входом записи «С» управляет MK(1), а входом разрешения «Е» — MK(2). При ВЫСОКОМ уровне на линии «Е» все выходы микросхемы DD1 переводятся в Z-состояние, поэтому в MK(2) задействуются внутренние «pull-uр» резисторы. Они не обязательны, если линии MK(2) периодически перестраиваются на выход или на них извне подаются другие сигналы, как в цепи «Q2»;

п) гальваническая опторазвязка между MK(1) и MK(2). Протокол связи придумывает сам программист, например, байт запроса — два байта ответа. Скорость передачи данных зависит от быстродействия оптопары VU1. Для распространённых оптопар типа PC817 (фирма Sharp) «крейсерскими» тактовыми частотами считаются единицы-десятки килогерц.

Источник: Рюмик, С. М., 1000 и одна микроконтроллерная схема. Вып. 2 / С. М. Рюмик. — М.:ЛР Додэка-ХХ1, 2011. — 400 с.: ил. + CD. — (Серия «Программируемые системы»).

Оставить комментарий

Устройство витков выходе генератора импульсов микросхемы мощности нагрузки напряжение напряжения питания приемника пример провода работы радоэлектроника сигнал сигнала сигналов сопротивление схема теория транзистора транзисторов управления усиления усилитель усилителя устройства частоты