Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY MODULÁRAMKÖRÖK VEZETÉKES KOMMUNIKÁCIÓJA STUBÁN NORBERT ADJUNKTUS

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY MODULÁRAMKÖRÖK VEZETÉKES KOMMUNIKÁCIÓJA STUBÁN NORBERT ADJUNKTUS"— Előadás másolata:

1 BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY MODULÁRAMKÖRÖK VEZETÉKES KOMMUNIKÁCIÓJA STUBÁN NORBERT ADJUNKTUS Utoljára módosítva:

2 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 2 AZ ELŐADÁS FELÉPÍTÉSE Párhuzamos kommunikáció Párhuzamos port a PC-n PATA csatoló Soros kommunikáció (aszinkron) RS-232 RS-422 RS-485 Szinkron átvitel I 2 C USB USB On The Go

3 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 3 PÁRHUZAMOS KOMMUNIKÁCIÓ 1981: IBM bemutatja a PC-t. A párhuzamos port széria tartozék, mint a lassabb soros port alternatívája (150 kBps vs. 20 kBps) 1994: újragondolják, megnövelik a sebességet, szabványosítják: IEEE 1284 (1MBps) 4 control vezeték 5 status vezeték 8 adat vonal 8 GND A PC PÁRHUZAMOS PORTJA (LTP PORT)

4 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 4 PÁRHUZAMOS KOMMUNIKÁCIÓ 1986 Western Digital: IDE vagy ATA-1 interfész kifejlesztése az első 5.25” HDD támogatására (ST-506, 5MB, by Seagate) IDE: Integrated Drive Electronics ATA: Advanced Technology Attachment (ez a korrekt elnevezés) Merevlemezek, CD meghajtók csatolására Max sebesség: 133 MBps = 1 Gbps (ATA133) 40 lábú csatlakozó (ATA66 és felette: +40 GND vezeték) 16 bit adat, 5V jelszint, nem differenciális jelvezetés 1 Host (alaplapon), 1 vagy 2 eszközhöz csatlakozhat (daisy chain) A SATA felváltotta Napjainkban a párhuzamos kommunikáció visszaszorulóban van A PATA CSATOLÓ (IDE/ATA busz)

5 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 5 SOROS KOMMUNIKÁCIÓ 2003: SATA (Serial Advanced Data Attachment) Hot swap 1 cm széles kábel  kevesebb hely, jobb légkeringés a házban Differenciális jelátvitel, 500 mV amplitúdó, erős árnyékolás  kiváló zavarvédettség 1.5 Gbps, 3 Gbps, 6 Gbps (SATA I, II, rev 3.0) SATA 6Gb/s: 2008 aug: fizikai réteg specifikációjának jóváhagyása Nincs ilyen gyors HDD  SSD-hez kell 1m max kábelhossz 600 MBps valójában eSATA: külső meghajtóhoz robosztusabb A SATA CSATOLÓ SATA adat kábel

6 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 6 SOROS KOMMUNIKÁCIÓ SATA: Serial Advanced Data Attachment Táp és adat csatalkozók A SATA CSATOLÓ

7 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 7 SOROS KOMMUNIKÁCIÓ 1969: EIA (Electronics Industries Association) RS-232-C szabvány Előírja: Feszültség szinteket Jelalakot Csatlakozókat és pin hozzárendeléseket Sebességet nem definiál, de max 20 kbps ajánl. Ma 115 kbps az általános. RS-232 SZABVÁNY Duplex kapcsolat 2 vezetéken (Tx+Rx+GND) Néha szimplex is elég (pl. postai mérleg, GPS vevő)

8 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 8 SOROS ASSZINKRON KOMMUNIKÁCIÓ Vezérlő hardver: UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) Mai mikrokontrollerekbe integrálva van Párhuzamos adat betöltés, soros adatkiírás az RS-232 interfésznek megfelelő bitekkel, időzítéssel A kimenet TTL (0-5V), de az RS V Megoldás: feszültségszint illesztő hardver: MAX232 Charge pump: 5V  ±8.5V RS-232 SZABVÁNY Áthidalható távolság kb 15m Kapacitás limitált Alacsony kapacitású kábellel: 300m E felett más protokoll szükséges! MAX232

9 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 9 SOROS ASSZINKRON KOMMUNIKÁCIÓ UART és RS-232 vonal

10 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 10 SOROS ASSZINKRON KOMMUNIKÁCIÓ EIA-422 szabvány Maximális távolság: Maximális sebesség: Differenciális jel (5V) Multirdrop (1 meghajtó, több vevő) Nagy zaj érzéketlenség Csavart érpáron megy és jön a jel, gyakran árnyékolják is 1 érpárt ír elő a szabvány, de lehet több is Alkalmazás video stúdiókban a kontrol jelek továbbítására Iparban (zajvédettebb) A számítástechnikában egy RS-232 kompatibilis verzióját használta a Machintosh miniDIN-8-as csatlakozóval, amíg ki nem lett váltva az Intel Universal Serial Bus-ával 1998-ban RS-422 SZABVÁNY

11 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 11 SOROS ASSZINKRON KOMMUNIKÁCIÓ Előnyei Nem sugároz (elvileg) Immunitás a zavaró térrel szemben A CSAVART ÉRPÁR H: külső tér : áram : térerő gradiens

12 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 12 SOROS ASSZINKRON KOMMUNIKÁCIÓ RS-422 továbbfejlesztése: EIA-485 szabvány Alkalmazás: kamera vezérlés zártláncú megfigyelő hálózatokban épület informatikai rendszerekben, kártyaolvasók, beléptető rendszerek (nagy vezetékhossz előnyös) SCSI-2 és 3 fizikai rétege Kereskedelmi repülőgépek kis sebességű fedélzeti busza (sok ülés eszközei osztoznak ugyanazon buszon) Több autóipari kommunikációs busz fizikai rétege (Modbus, Profibus) Nagy zajvédettség  EM ellenálló  iparban is alkalmazzák Színház és diszkó világítástechnikában a DMX és a XLR alapja RS-485 SZABVÁNY

13 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 13 SOROS ASSZINKRON KOMMUNIKÁCIÓ Max. távolság: 1200m Max. sebesség: Half-duplex Multipoint (több meghajtó, több vevő) 32 eszköz kommunikálhat fél-duplexben ugyanazon a csavart érpáron Busz végén lezáró ellenállás  impedancia illesztett Csillag és gyűrű topológiák nem ajánlottak a reflexiók miatt, de EIA485 hubok /repeater-ek kaphatóak, ezekkel az Ethernethez hasonló igen nagy hálózatok alakíthatóak ki (ethernetnél nagyobb távolságokkal) Master-Slave elrendezés Alap esetben minden Node nagy impedanciás állapotban van. A Master ragadja magához buszt, ha kommunikálni akar. Más protokollok esetében mindenki adhat bármikor  hasonló az Ethernethez  ütközések lesznek, amit detektálni kell RS-485 SZABVÁNY

14 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 14 SOROS ASSZINKRON KOMMUNIKÁCIÓ A szabvány szerint a differenciális vonal 2 vezetékből áll: A ≡ '−' ≡ TxD-/RxD- ≡ invertáló pin B ≡ '+' ≡ TxD+/RxD+ ≡ nem invertáló pin A szabvány specifikál egy C jelű vonalat is, amely a közös földet reprezentálja RS-485 SZABVÁNY BABA

15 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 15 Mikrokontroller és PC közti kapcsolat RS-485 interfészen

16 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 16 SOROS ASSZINKRON KOMMUNIKÁCIÓ RS-232, RS-422, RS-485 SZABVÁNYOK PARAMÉTEREI RS232RS422RS485 Differenciálisnemigen A meghajtók max száma1132 A vevők max száma11032 Működés half/full duplex half duplex Hálózat topológiapoint-to-pointmultidropmultipoint Max távolság15 m1200 m Max sebességszabvány szerint20 kbs10 Mbs35 Mbs Max m(1 kbs)100 kbs Vevő bemeneti impedanciája3..7 kΩ ≧ 4 kΩ ≧ 12 kΩ Vevő érzékenysége±3 V±200 mV Vevő bemeneti tartomány±15 V±10 V–7..12 V

17 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 17 SOROS KOMMUNIKÁCIÓ Aszinkron Az átvitt jel önmagát szinkronizálja a jelfolyamba épített többlet információval. Például az RS-232 start és stop bitjei. Példák: RS-232, RS-422, RS-485 Szinkron átvitel Külön órajel gondoskodik a szinkronizációról +1 vezeték szükséges Példák: I 2 C, SPI ASZINKRON VS. SZINKRON ÁTVITEL

18 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 18 SOROS SZINKRON KOMMUNIKÁCIÓ Inter IC Bus (Philips) Mai mikrokontrollerek többségébe integrálva van Alkalmazás: Digitális kimenetű szenzorok, (pl, hőmérő, páratartalom mérő, nyomásmérő) illesztésére Memóriák (EEPROM), ADC, DAC, real time clock illesztésére OLED/LCD kontrol PC alaplapi kommunikáció: SMBus (System Management Bus) fizikai rétege (ventilátor sebesség, processzor hőmérséklet, tápfesz értékek stb) SPD (Serial Presence Detect) SDRAM, DDR, DDR2 SDRAM modulokon. A memória modulban van egy kis NVRAM (256 bájt) a modul jellemzőivel: időzítési parméterek (CAS latency), gyártó, sorozatszám, stb. Ezt I 2 C-n keresztül olvassa ki a BIOS minden bootoláskor I 2 C BUSZ

19 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 19 SOROS SZINKRON KOMMUNIKÁCIÓ Alapjai ’80-as évek elejéről származnak 1992-ben szabványosította a Philips. 1998: v2.0 high-speed mode 3.4Mbps, csökkentett feszültségű és áramú verziók 2000: v2.1 a 2.0 „tisztított” verziója 2007: v3.0: fast mode plus (Fm+) napjainkban is fejlődő protokoll Nevéből is adódik: áramkörön belül, kis távolságokra Eredetileg akkumulátor kontroll interfésznek fejlesztették ki. Half-duplex, multi master busz 400 pF max vonal kapacitás  max eszközök száma, vezeték hossz Minden eszköznek egyedi címe van 3 sebesség: Standard: 100 kbps Fast mode 400 kbps High speed: 3.4 Mbps I 2 C BUSZ

20 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 20 SOROS SZINKRON KOMMUNIKÁCIÓ 2 jelvezeték + GND SCL: Serial CLock: kétirányú órajel vezeték SDA: Serial DAta: soros adat vonal Más vezeték nem szerepel a szabványban, de kiegészíthető táppal és árnyékolással  Acces Bus szabvány Nyugalmi állapotban a vonalak magas szintűek  Rp fontos Rs opcionális (ESD védelemre, a hot-swap eszközökhöz) I 2 C BUSZ

21 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 21 SOROS SZINKRON KOMMUNIKÁCIÓ Multimaster, de egyszere csak 1 aktív Master lehet, ő vezérli a forgalmazást Start és Stop bit (Start: SCL magas szintje mellett SDA lefut) Clock streching (Slave alacsonyan tartja a SCL-t, amíg fel nem dolgozza a kapott adatot  Master addig nem küld újra) Legnagyobb előnyei: 2 vezetéket igényel csak hot-swap (perifériák futás közben cserélhetőek) I 2 C BUSZ SDA SCL

22 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 22 SOROS KOMMUNIKÁCIÓ – USB Az USB a leggyakrabban használt átviteli szabvány USB Universal Serial Bus

23 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 23 SOROS KOMMUNIKÁCIÓ – USB A: Host vagy Master Perifériák fognak csatlakozni az Host-omhoz Vezérli a buszt és az adatforgalmat Észreveszi, ha periféria csatlakozik B: Device vagy Slave Az én eszközöm egy Host-hoz fog csatlakozni Nem képes az adatforgalom inicializálására, csak a Host kéréseire válaszolgat Alkalmazás specifikus (Pl háttértér, kommunikációs eszköz, HID (human Interface Device), stb) Valószínűleg speciális (Windows) drive-eket igényel Tápellátás a kábelről (BUS Power), vagy saját forrásból USB eszköz állapotok

24 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 24 SOROS KOMMUNIKÁCIÓ – USB LS: Low speed, 1.5 Mbps FS: Full speed, 12 Mbps (1.5 MBps) HS: High speed, 480 Mbps (60 MBps) SS: Super speed, 4.8 Gbps (600 MBps) 2008 augusztusban jelentették be (Intel) Csavart érpár, 90 ohm impedancia USB átviteli sebességek Szabvány szerint: max. 5 m, illetve 5 HUB láncban  30m PinNévSzínMgj. 1VCCPiros+5V 2D−FehérData − 3D+ZöldData + 4GNDFeketeGND

25 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 25 SOROS KOMMUNIKÁCIÓ – USB Tápellátás Low power devices „B”: max. 100mA-t fogyaszt „A”: max. 100mA-t szolgáltat portonként Tápfeszültség: V Példa low power host eszközre: Bus powered HUB 4 „A” porttal High power device „B”: >100mA-t eszik, Tápfeszültség: ≥4.4V „A”: 500mA-t szolgáltat a porton, tápfeszültség: 4.75V -5.25V Back Voltage Test B eszköz sosem szolgáltathat áramot A Host megméri a csatlakoztatott busz összes vezetékének a feszültségét Árammérés Jelzi, ha túl nagy az áram 1 másodpercig mér, és átlagol  tüskékkel szemben ellenálló

26 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 26 SOROS KOMMUNIKÁCIÓ – USB Túláram védelem Tüske szerű terhelések (tranziens túláram) Eszköz csatlakozáskor – puffer kondenzátorok töltődnek Üzem közben tranziens áramlökések Jellegükből adódóan jelentősen meghaladhatják az 500 mA-t Előírások: az átlagos áramérték nem lehet több 500 mA-nál „tüskeszélesség” párszor 10 us tipikusan a tüske töltése nem haladhatja meg az 50 uC-ot Q = C*dU = I*dt Statikus túláram védelem Bekapcsol, ha a tüske minimum Jelenti a Host-nak  felhasználó által nem lekezelhető hiba  reset, reboot

27 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 27 SOROS KOMMUNIKÁCIÓ – USB USB 2.0 a kiinduló pont 2001 december: USB OTG v1.0 Azóta v1.2 Full Speed Host támogatás Korlátozott Host képességek Egyetlen egy fajta miniAB aljzat Mini csatlakozók és kábelek Protokol kiegészítések: SRP Session Request Protocol (Energia managementre használják) HNP: Host negotiation protokol (A Host és Periféria státusz a kapcsolat közben felcserélhető) HUB támogatás Remote wake-up USB OTG : On The Go aljzat ugyan az 5 pólusú OTG csatlakozók

28 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 28 SOROS KOMMUNIKÁCIÓ – USB USB: 4 pin vs. USB-OTG: 5 pin Egy OTG eszköz Host-ként és Perifériaként is üzemelhet Az 4. pin meghatározza, hogy A vagy B típusú-e az eszköz Alkalmazás: PDA és Mobil telefon között Mobil telefon és Mobil telefon között Digitális kamera és nyomtató között USB OTG : On The Go USB OTG kábel vezetékei

29 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 29 SOROS KOMMUNIKÁCIÓ – USB USB OTG réteg szerkezete

30 /30 Moduláramkörök vezetékes kommunikációja 30 SOROS KOMMUNIKÁCIÓ – USB USB kapcsolat PC és mikrokontroller között Nem szükséges a protokol ismerete Célhardver minden feladatot elvégez (például FTDI: FT232R) Kívülről RS-232-nek látszik mind a PC mind a kontroller oldalon Bővebben, driverek: USB illesztése PIC mikrokontrollerhez


Letölteni ppt "BUDAPEST UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND ECONOMICS DEPARTMENT OF ELECTRONICS TECHNOLOGY MODULÁRAMKÖRÖK VEZETÉKES KOMMUNIKÁCIÓJA STUBÁN NORBERT ADJUNKTUS"

Hasonló előadás


Google Hirdetések