Задание: Выдано 08.04.20 Срок сдачи 15.04.20
Ответить на вопросы. Отвечаем письменно, ответы должны быть полные. Фотографируем и присылаем в VK в лачку.
1. Какое устройство в промышленности выступает в роли промышленного компьютера?
2. Перечислите стандартные протоколы передачи данных, позволяющие организовать обмен данными между устройствами и обеспечить взаимодействие уровней системы управления.
3. Перечислите основные интерфейсы
4. Полнодуплексный интерфейс – это ………
5. Порт- это ….. вывод(ножка) контроллера
6. Что обозначает бодрейт (baudrate) и что измеряется в бодах?
7. Что обозначает сэмплирование сигнала?
8. Решить задачу. Смотреть по тексту. Задача: Как создать соединение точка-точка?
9. Как увеличить расстояние передачи информации?
10. Дифференциальная передача данных – это…..
11. Какой провод не используется электроникой интерфейса при определении логического уровня, принимаемого из линии?
12. В каком случае помехозащищенность возрастает?
13. Начертить сигнал правильно согласованной сети. Выбрать на рис.2
14. Законспектировать тему «Электрическая схема интерфейса». Начертить чертёж.
15. Выполнить презентацию по теме: «Микроконтроллеры в современных системах промышленной автоматизации». Задание по Вариантам!!! 12-15 страниц.
Информацию взять здесь. https://www.rlocman.ru/review/article.html?di=148761
Будьте внимательны, на каждую серию есть файлы(инструкции) открываются в PDF
Вариант 1 Микроконтроллеры серии ADUCM360
Вариант 2 Микроконтроллеры серии ХС800
Вступление
Роботы, системы контроля производством, сборочные и упаковочные машины, комплексы по транспортировке материалов и деталей содержат большое количество контролирующих приборов и исполнительных механизмов. Промышленная сеть обеспечивает связь между приборами систем управления и передачу информации между промышленными компьютерами. Промышленная сеть включает в себя множество стандартных протоколы передачи данных, позволяющих организовать обмен данными между устройствами, выпущенными разными производителями и обеспечить взаимодействие уровней системы управления.
В роли промышленного компьютера может выступать программируемый логический контроллер или персональный компьютер, предназначенный для специальных условий работы. Сегодня, когда микроконтроллеры, специализированные микросхемы, надежные компоненты схем с высокими характеристиками стали достаточно дешевыми, имеет смысл отдельным модулям на основе микроконтроллеров поручать решение локальных задач. Промышленная сеть позволяет компьютерам использовать данные модулей, которые входят в систему управления.
Организация сети, связывающей промышленные компьютеры и модули, имеющие каждый свою функцию, значительно увеличивает производительность системы, повышает надежность работы, позволяет организовать резервирование, облегчает ремонт, модификацию оборудования, расширение и наращивание сети. Правила кодирования информации и порядок приема-передачи данных регламентирует протокол обмена. Для организации обмена данными требуется физическая среда в частности кабельная линия. Выбор передачи по кабельной линии уменьшает возможность утечки информации в сравнении с передачей по радио, при использовании в спецтехнике не нарушается работа сети из-за постановки радиопомех.
Общая шина это самый часто встречающийся тип топологии сети. Преимущества общей шины – простота и низкая стоимость, облегченное изменение конфигурации. Общая шина позволяет отключать или подключать устройства в горячем режиме, другими словами без отключения питания. Общая шина подходит для объединения объектов, находящихся на удалении друг от друга.
При слаженной работе всей системы, необходимо организовать связь между несколькими устройствами на базе микроконтроллеров. Исходя из конструктивных соображений рассмотрим следующие виды связи.
Первый метод связи - последовательный канал и линия связи на основе интерфейса RS-485.
На бумаге, как известно, всегда все работает, а вот на практике вскрываются неприятные особенности, притом нигде не описанные. Как правило, выполняем всё по инструкции, а потом не одну неделю отлавливливаем глюки.
Попытаемся собрать начальную информацию об устройствах.
Универсальный асинхронный приемопередатчик (UART)
Возможно, связь через асинхронный последовательный порт уходит в прошлое, однако сложно найти контроллер, не имеющего в составе своей периферии UART. Поэтому хоронить его рановато. Раз так, то будет нелишним сказать пару слов о том, как оно работает. Описание конкретной реализации последовательного порта есть в datasheet на каждый контроллер, поэтому рассмотрим общий для всех.
UART можно разделить на приемник (Receiver) и передатчик (Transmitter). В состав UART входят: тактовый генератор связи (бодрейт-генератор), управляющие регистры, статусные регистры, буферы и сдвиговые регистры приемника и передатчика.
Бодрейт-генератор задает тактовую частоту приемопередатчика для данной скорости связи. Управляющие регистры задают режим работы последовательного порта и его прерываний. В статусном регистре устанавливаются флаги по различным событиям. В буфер приемника попадает принятый символ, в буфер передатчика помещают передаваемый. Сдвиговый регистр передатчика - это обойма, из которой в последовательный порт выстреливаются биты передаваемого символа (кадра).
Сдвиговый регистр приемника по биту накапливает принимаемые из порта биты. По различным событиям устанавливаются флаги и генерируются прерывания (завершение приема/отправки кадра, освобождение буфера, различные ошибки).
UART - полнодуплексный интерфейс, то есть приемник и передатчик могут работать одновременно, независимо друг от друга. За каждым из них закреплен порт - одна ножка контроллера. Порт приемника обозначают RX, передатчика - TX. Последовательной установкой уровней на этих портах относительно общего провода ("земли") и передается информация. По умолчанию передатчик устанавливает на линии единичный уровень. Передача начинается посылкой бита с нулевым уровнем (старт-бита), затем идут биты данных младшим битом вперед (низкий уровень - "0", высокий уровень - "1"), завершается посылка передачей одного или двух битов с единичным уровнем (стоп-битов).
Электрический сигнал кадра посылки выглядит так:
Перед началом связи между двумя устройствами необходимо настроить их приемопередатчики на одинаковую скорость связи и формат кадра.
Скорость связи или бодрейт (baudrate) измеряется в бодах - число передаваемых бит в секунду (включая старт и стоп-биты). Задается эта скорость в бодрейт-генераторе делением системной частоты на задаваемый коэффициент. Типичный диапазон скоростей: 2400 … 115200 бод.
Формат кадра определяет число стоп-битов (1 или 2), число бит данных (8 или 9), а также назначение девятого бита данных. Все это зависит от типа контроллера.
Приемник и передатчик тактируются, как правило, с 16-кратной частотой относительно бодрейта. Это нужно для сэмплирования сигнала. Приемник, поймав падающий фронт старт-бита, отсчитывает несколько тактов и следующие три такта считывает (семплирует) порт RX. Это как раз середина старт-бита. Если большинство значений семплов - "0", старт-бит считается состоявшимся, иначе приемник принимает его за шум и ждет следующего падающего фронта. После удачного определения старт-бита, приемник точно также семплирует серединки битов данных и по большинству семплов считает бит "0" или "1", записывая их в сдвиговый регистр. Стоп-биты тоже семплируются, и если уровень стоп-бита не "1" - UART определяет ошибку кадра и устанавливает соответствующий флаг в управляющем регистре.
Поскольку бодрейт устанавливается делением системной частоты, при переносе программы на устройство с другим кварцевым резонатором, необходимо изменить соответствующие настройки UART.