IEC–625

Rodzaje urządzeń i połączeń między nimi
stosowanych w systemach pomiarowych:
• Karty DAQ do systemów komputerowych –
magistrala systemu komputerowego, np. PCI,
ISA, PCMCIA, PXI,
•
•
Urządzenia pomiarowe autonomiczne –
interfejs IEC-625, RS232C, USB, IEEE-1394,
Urządzenia systemów modułowych –
specyficzny interfejs danego systemu, np. VXI,
Camac, FieldBus, FieldPoint itd.
INTERFEJS – połączenie między elementami
systemu lub systemami, przez które przepływa
informacja – ogół środków zapewniających
dopasowanie mechaniczne, elektryczne i informacyjne wszystkich jednostek funkcjonalnych
współpracujących w systemie oraz organizujących
wymianę informacji między nimi.
Elementy systemu interfejsu – kable, złącza,
nadajniki i odbiorniki linii, funkcje interfejsowe z
opisem logicznym, zależności czasowe oraz
zasady sterowania. Wymiana danych odbywa się
przez kanał transmisyjny, którym może być np.
przewód, światłowód, fale radiowe.
Funkcje interfejsu: konwersja, synchronizacja
(ang. handshake), buforowanie, przerwania,
zarządzanie interfejsem, korekcja błędów.
6
STANDARD INTERFEJSU
Poszczególne bloki funkcjonalne można połączyć
w jeden system pomiarowy, jeżeli spełniają one
warunki kompatybilności, tzn. zgodności:
• konstrukcyjnej gniazd przyłączeniowych oraz
rozmieszczenia w nich sygnałów,
• parametrów elektrycznych sygnałów,
• kodów i protokołów komunikacyjnych,
• metod transmisji danych.
Klasyfikacja interfejsów
• szeregowe – transmitują dane kodowane bit
po bicie, do sprzęgania urządzeń w systemach
rozproszonych ;
• równoległe
–
transmitują
bity
słowa
równolegle,
stosowane
w
systemach
modułowych, gdzie odległości są małe;
• szeregowo – równoległe – pojedyncze znaki
przesyłane są znak po znaku, a bity danego
znaku równolegle.
małego zasięgu - transmisja równoległa, duża
szybkość (dziesiątki MB/s).
średniego zasięgu - transmisja szeregowo –
równoległa, średnia szybkość (setki kB/s).
dużego zasięgu - transmisja szeregowa
niewielka szybkość (dziesiątki kB/s).
7
Magistrala interfejsu – zespół linii sygnałowych
łączących urządzenia systemu pomiarowego –
służący do przesyłania informacji między nimi.
Szyna magistrali – podzbiór linii magistrali do
przesyłania określonego rodzaju informacji.
Szyna niemultiplikowana - do informacji tylko
jednego rodzaju.
Szyna multiplikowana - wielofunkcyjna - do
przesyłania informacji różnego rodzaju.
Szyny:
równoległa – łączy wszystkie jednostki
systemu ze sobą,
gwiazdowa – łączy jedną jednostkę systemu
z pozostałymi,
lokalna – łączy dwie sąsiednie jednostki
systemu,
• danych – przesyłanie wyników pomiarów,
słów stanu, tekstów programujących,
• adresowa – wysyłanie adresów jednostek,
• rozkazów – przesyłanie informacji służących
do zarządzania interfejsem,
• sterowania – koordynacja pracy wszystkich
jednostek systemu (np. zerowania, przerwań,
synchronizacji, wyzwalania),
• zasilania – doprowadza napięcia zasilające.
8
Metody koordynacji transmisji informacji:
1. TRANSMISJA SYNCHRONICZNA - nadawanie
i odbieranie poszczególnych znaków słowa
odbywa się w określonych przedziałach czasu, np.
synchronicznie z taktem zegara. Zaletą jej jest
prostota, wadami konieczność jednakowej i stałej
szybkości nadawania i odbioru informacji przez
jednostki funkcjonalne systemu, brak pewności,
czy nadana informacja została odebrana przez
odbiorcę, wrażliwość na zakłócenia impulsowe na
linii synchronizacji.
DANE
Nadajnik
Odbiornik
ZEGAR
DANE
t
ZEGAR
ODBIÓR
Tz
TZ - okres impulsów zegarowych
9
2. TRANSMISJA ASYNCHRONICZNA – poszczególne znaki lub słowa wysyłane mogą być w dowolnych odstępach czasowych, ale dzięki sygnalizowaniu początku i końca transmisji każdego
słowa następuje synchronizacja nadawania
i odbioru w uczestniczących w transmisji jednostkach systemu.
Odmiany transmisji asynchronicznej:
• metoda „START-STOP” (bez potwierdzenia)
stosowana w transmisji szeregowej,
• przesyłanie z potwierdzeniem (handshake)
dwuprzewodowym,
• przesyłanie z potwierdzeniem (handshake)
trójprzewodowym.
Zaletą
transmisji
asynchronicznej
jest
dostosowanie szybkości transmisji do możliwości
współpracujących bloków funkcjonalnych.
W przypadku transmisji bez potwierdzenia
odbioru następuje dopasowanie szybkości odbioru
do szybkości nadawania.
W przypadku transmisji z potwierdzeniem –
następuje
również
dopasowanie
szybkości
nadawania do możliwości odbiorcy. Dzięki sygnalizowaniu przez odbiorcę nadawcy odebrania
każdego wysyłanego słowa znacznie zwiększa się
poprawność transmisji.
10
Transmisja asynchroniczna
z potwierdzeniem dwuprzewodowym
DIO
DAV
DAC
Nadajnik
Odbiornik
DIO
DAV
t
τ1
TA
DAC
TP
TC
DIO – szyna danych (Data Input Output),
DAV – dane ważne (DAta Valid),
DAC – dane odebrane (Data ACcepted),
TA - czas aktywnej transmisji danych,
TC - czas trwania cyklu przesyłania,
TP - czas przetwarzania w odbiorniku
Metoda ta umożliwia optymalne pod względem
czasowym przesyłanie informacji między nadajnikiem i jednym odbiornikiem. Jeżeli w transmisji
uczestniczy więcej odbiorników, mogą wystąpić
zakłócenia spowodowane różnicą ich właściwości
dynamicznych.
11
W systemach, w których równocześnie może być
czynna większa liczba odbiorników stosuje się
trójprzewodową odmianę metody z potwierdzeniem.
Transmisja asynchroniczna
z potwierdzeniem trójprzewodowym
DIO
RFD
DAV
DAC
Nadajnik
Odbiornik
DIO
RFD
DAV
t
τ1
TA
DAC
TP
TC
DIO – szyna danych (Data Input Output),
RFD – gotowy do odbioru danych (Ready For Data),
DAV – dane ważne (DAta Valid),
DAC – dane odebrane (Data ACcepted),
Metodę tę stosuje się m.in. w interfejsie GPIB
(IEC-625/IEEE-488) będącym ogólnoświatowym
standardem interfejsu pomiarowego.
12
INTERFEJS GPIB
1975
IEEE-488
1987
IEEE-488.1
IEEE-488.2
1976
IEC-625
IEC-625.1
IEC-625.2
PN-83/T-06536
KONTROLER
NADAJNIK
ODBIORNIK
NADAJNIK
ODBIORNIK
N/O
K/N/O
NADAJNIK
ODBIORNIK
N
O
DIO1…DIO8
Szyna danych (8 linii)
DAV, NRFD, NDAC
Szyna synchronizacji (3 linie)
ATN, IFC, SRQ, REN, EOI
Szyna sterowania (5 linii)
Struktura systemu pomiarowego
z interfejsem IEC-625
13
Standard IEC-625 definiuje sposób przesyłania
informacji między poszczególnymi urządzeniami
dołączonymi do wspólnej szyny 16-bitowej.
Urządzenia współpracujących poprzez IEC-625 to:
• odbiorniki: urządzenia odbierające informacje
(np. generatory, zasilacze),
• nadajniki: urządzenia nadające informację
(np. multimetry, oscyloskopy),
• kontrolery: urządzenia sterujące procesem
pomiarowym (np. komputer PC).
Linie IEC-625 dzielą się na trzy grupy:
Linie danych (DIO1...DIO8) - do przesyłania
danych lub komunikatów wieloliniowych między
urządzeniami.
Linie synchronizacji - do sterowania transmisją
danych na liniach DIO:
• DAV – dane ważne (DAta Valid),
• NRFD – brak gotowości (Not Ready For Data),
• NDAC – dane nie odebrane (Not Data
ACcepted)
Linie sterowania interfejsem:
• IFC - zerowanie interfejsu (InterFace Clear),
• REN - zdalne możliwe (Remote ENable),
• ATN - uwaga (ATteNtion),
• SRQ - żądanie obsługi (Service ReQuest),
• EOI - koniec lub identyfikacja (End Or Identify).
14
Każde urządzenie przyłączone poprzez
interfejs IEC-625 ma możliwość pracy jako
urządzenie zdalnie sterowane przez komputer lub
jako
samodzielny,
autonomiczny
przyrząd
pomiarowy sterowany ręcznie z płyty czołowej.
Maksymalna liczba urządzeń bezpośrednio
dołączonych do magistrali wynosi 15. Każde z
urządzeń posiada swój indywidualny adres od 0 do
30. Transmisja komunikatów i danych między
urządzeniami odbywa się sekwencyjnie bajtami w
sposób asynchroniczny poprzez dwukierunkową
szynę danych. Szybkość transmisji dostosowana
jest do możliwości odbioru przez najwolniejsze z
urządzeń (maksymalnie 1 MB/s).
Kabel interfejsowy składa się z co najmniej
24 przewodów umieszczonych w zewnętrznym
ekranie i zakończony jest obustronnie złączem 25stykowym typu Cannon (w IEEE-488 złącze 24
stykowe typu Amphenol). Maksymalna całkowita
długość kabla w systemie wynosi 20 m, zaś
długość połączenia między urządzeniami – 4 m
(wskazane 2 m). W przypadku gdy długość
pojedynczego kabla przekracza 4 [m], mogą
wystąpić zakłócenia w pracy systemu.
15
Struktura okablowania systemu pomiarowego
o konfiguracji magistralowej:
a) liniowa
b) gwiazdowa
O
konfiguracji
okablowania
decyduje
użytkownik (połączenie w gwiazdę, liniowe lub ich
kombinacje). Należy przy tym wyraźnie odróżnić
konfigurację okablowania od konfiguracji systemu,
która jest zawsze typu magistralowego.
16
Urządzenie systemu IEC-625 musi realizować:
• funkcje urządzenia (np. pomiar napięcia w
woltomierzu),
• funkcje interfejsowe – przyjmowanie,
interpretacja, generowanie, wysyłanie
komunikatów,
• funkcje dopasowania sygnałów (np.
poziomów napięcia z magistrali).
Funkcje interfejsowe urządzeń:
SH – sterownie wysyłaniem komunikatów (Source
Handshake),
T – nadajnik (Talker), TE – nadajnik rozszerzony,
AH – sterownie odbieraniem komunikatów
(Acceptor Handshake),
L – odbiornik (Lister), LE – odbiornik rozszerzony,
SR – żądanie obsługi (Service Request),
RL – zdalne/lokalne (Remote/Local),
PP – kontrola równoległa (Parallel Poll),
DC – zerowanie urządzenia (Device Clear),
DT – wyzwalanie urządzenia (Device Trigger),
C – kontroler (Controller),
17
Struktura funkcjonalna urządzeń i rodzaje
komunikatów w IEC-625
18
Podział komunikatów w IEC-625
KT - kontroler
P - przyrząd
FU - funkcja urzadzenia
FI - funkcja interfejsowa
19
Zwiększenie szybkości transmisji w IEC-625 - protokół
szybkiej transmisji HS488 (ang. high-speed
handshake protocol) - National Instruments 1993r.
ATN
τ1
τ1
τ1
DIO
DAV
niektóre
gotowe
NRFD
wszystkie
gotowe
NDAC
wszystkie
przyjęły
niektóre
przyjęły
Normalna transmisja – tryb handshake
ATN
pierwszy bajt
przesłany normalnie
τ1
τ11 τ12
DIO
DAV
NRFD
sygnał
HS488
NDAC
brak zmiany
NRFD
drugi bajt przesłany
z użyciem HS488
Protokół szybkiej transmisji HS488
20
Zwiększenie liczby urządzeń w systemie pomiarowym
1. Wyposażenie komputera - kontrolera systemu
w więcej niż jedną kartę interfejsową. Każda z kart
interfejsowych tworzy własny fragment magistrali
interfejsowej, do którego można dołączyć od 1 do 14
urządzeń IEC-625.
Komputer - kontroler systemu
z kilkoma kartami interfejsu IEC-625
21
2. Zastosowanie ekspandera- specjalnego urządzenia
dołączonego do magistrali interfejsowej pierwotnej tworzącego nowy odcinek magistrali interfejsu tzw.
magistralę wtórną (rozszerzoną), która umożliwia
dołączenie do niej kolejnych 14 urządzeń.
a)
b)
System pomiarowy IEC-625 z ekspanderem
a) konfiguracja fizyczna
b) konfiguracja logiczna
22
Do magistrali wtórnej można dołączyć kolejny ekspander, tworząc konfigurację szeregową. Ekspandery
można także podłączyć równolegle, bezpośrednio do
magistrali pierwotnej. Do każdego z nich można
dołączyć maksymalnie 14 urządzeń.
System pomiarowy IEC-625 z kilkoma ekspanderami
dołączonymi równolegle
Wady systemu pomiarowego z ekspanderami:
• ograniczona do 31 liczba adresów, która limituje
liczbę urządzeń adresowanych jednym bajtem,
• spowolnienie pracy systemu z powodu obsługi
dużej liczby urządzeń przez jeden kontroler.
23
Zwiększenie zasięgu systemu pomiarowego IEC-625
1. Zastosowanie ekstenderów - specjalnych urządzeń
IEC-625, których funkcją w systemie pomiarowym jest
przedłużenie magistrali interfejsu na odległość nawet do
kilku kilometrów. Dodatkowo dokonują one konwersji
słów równoległych na szeregowe przy nadawaniu i
konwersji odwrotnej przy odbiorze. Do każdego odcinka
magistrali systemu pomiarowego, a więc zarówno do
magistrali pierwotnej jak i wydzielonej, można dołączyć
po 14 urządzeń.
System pomiarowy IEC-625 z ekstenderami
Gdy linią transmisyjną w systemie pomiarowym jest
kabel światłowodowy, długość linii może sięgać 2 km,
a szybkość transmisji jest podobna do szybkości
w systemie bez ekstenderów.
24
2. Wykorzystanie linii telefonicznej
Urządzenie
IEC-625
Konwerter
RS232/GPIB
komputer
IEC–625
RS232C
RS232C
modem
modem
Urządzenie
IEC-625
Linia telefoniczna
Rozproszony system pomiarowy z konwerterem
RS-232/GPIB i transmisją przez sieć telefoniczną
3. Wykorzystanie sieci komputerowej
Urządzenie
IEC-625
Urządzenie
IEC-625
IEC–625 (1)
komputer
Konwerter
GPIB/ENET
Konwerter
GPIB/ENET
IEC–625 (2)
Urządzenie
IEC-625
Urządzenie
IEC-625
Sieć Ethernet
komputer
komputer
System pomiarowy z konwerterami GPIB/ENET
w sieci komputerowej
25
SYSTEMY POMIAROWE Z INTERFEJSEM
SZEREGOWYM
Najczęściej stosowane w systemach pomiarowych
standardy interfejsów szeregowych:
RS-232C, RS-449, RS-422A, RS-423A, RS-530, RS485, HART, IEC 1158-2, PROFIBUS, CAN, MicroLAN,
USB, IEEE-1394.
System interfejsu szeregowego RS-232 (ang.
Recommended Standard) z 1962r. definiuje sposób
nawiązania i przeprowadzenia łączności między dwoma
urządzeniami końcowymi (terminalami) DTE (ang. Data
Terminal Equipmenf). Każde z dwóch urządzeń DTE
jest połączone z linią telefoniczną za pomocą modemu,
oznaczonego symbolem DCE (ang. Data Communication Equipment).
System RS-232C (1969r.) jest standardem interfej-su
szeregowego do wymiany informacji cyfrowych między
urządzeniami DTE. Polska norma PN-75/T-05052
„Urządzenia transmisji danych STYK S2".
S1
S2
DTE1
S1
DCE1
RS-232C
S2
DCE2
Kanał
teletransmisyjny
DTE2
RS-232C
Struktura układu transmisyjnego z interfejsem RS-232C
26
Kabel interfejsu RS-232C jest zakończony standardowym gniazdem 25-stykowym typu DB-25P Canon
lub gniazdem 9-stykowym typu DB-9. Drugi koniec
kabla posiada wtyk 25- lub 9-stykowy. Urządzenia DTE
mają na obudowie złącza typu wtyk (z bolcami)
a urządzenia DCE złącza typu gniazdo (z otworami).
Magistrala interfejsu RS-232C zawiera:
4 linie danych:
TxD - dane nadawane (ang. Transmitted Data),
RxD - dane odbierane (ang. Received Data),
STxD - dane nadawane w kanale powrotnym
(secondary channel),
SRxD - dane odbierane w kanale powrotnym.
11 linii sterujących:
DTR (ang. Data Terminal Ready) - gotowość terminalu
DTE do dalszej współpracy z DCE,
DSR (ang. Data Set Ready) - gotowość modemu DCE
do dalszej współpracy z terminalem DTE,
RTS (ang. Request To Send) - żądanie nadawania
danych zgłaszane przez terminal DTE,
CTS (ang. Clear To Send) - gotowość do nadawania
zgłaszana przez modem DCE terminalowi DTE,
DCD (ang. Data Carrier Detected) - sygnał wykrycia
przez modem DCE1 fali nośnej modemu odległego
DCE2 - tą linią modem DCE1 przekazuje terminalowi
DTE1 sygnał o nawiązaniu połączenia z DCE2,
27
SQD (ang. Signal Quality Detector) - sygnał od modemu DCE1 do terminalu DTE1, informujący czy transmisja danych z DCE2 do DCE1 przebiega bez zakłóceń,
SRTS, SCTS, SRLSD - sygnały sterujące transmisją w
kanale powrotnym - odpowiedniki sygnałów sterujących
w kanale głównym: RTS, CTS i DCD,
CH/CI - wybór szybkości transmisji przez terminal DTE,
przełączanie między dwiema szybkościami transmisji,
RI (ang. Ring Indicator) - wskaźnik wywołania - DCE1
informuje DTE1 o odebraniu wywołania od DCE2.
3 linie synchronizacji:
DA - sygnał podstawy czasu wytworzony w DTE, do
taktowania nadawania danych przez DTE na linii TxD,
DB - sygnał podstawy czasu wytworzony w DCE, do
taktowania nadawania danych przez DTE na linii TxD,
DD - sygnał podstawy czasu wytworzony w DCE, do
taktowania odbierania danych przez DTE na linii RxD.
2 linie masy:
SG (ang. Signal Ground) - masa sygnałowa,
PG (ang. Protective Ground) - masa ochronna.
Wszystkie linie (oprócz linii masy) są jednokierunkowe.
Na liniach danych obowiązuje logika ujemna, a na
sterujących dodatnia. Dopuszczalne napięcia na liniach:
stan niski:
-15 V ≤ U ≤ -3 V,
stan wysoki: +3 V ≤ U ≤ +15 V.
Dopuszczalna długości magistrali RS-232C wynosi 15m
28
Transmisja w systemie interfejsu RS-232C
Rodzaje transmisji ze względu na kierunek
przepływu danych między terminalami DTE1 i DTE2:
• simpleks - jednokierunkowa, przekazywaniu
danych tylko od DTE1 do DTE2 lub tylko odwrotnie,
• półdupleks – dwukierunkowa, nie jednoczesna umożliwia naprzemienne przesyłanie danych w
obydwóch kierunkach,
• dupleks – dwukierunkowa jednoczesna - umożliwia
jednoczesne przesyłanie danych w obydwóch
kierunkach.
Nadawanie
DTE
DCE
Odbiór
DTE
DCE
DSR
DTR
RTS
CTS
TxD
DCD
RxD
Przebiegi sygnałów między DTE i DCE przy transmisji
półdupleksowej
Do transmisji danych w sposób dupleksowy lub
półdupleksowy wystarcza zwykle jeden kanał
transmisyjny i dwie linie danych: TxD oraz RxD.
29
Transmisja danych w systemie interfejsu RS-232C
polega na szeregowym, przesyłaniu kolejnych bitów.
Rozróżnia się dwa rodzaje transmisji:
• asynchroniczną znakową,
• synchroniczną.
Transmisja asynchroniczna znakowa polega na
kolejnym przesyłaniu znaków (alfanumerycznych
i sterujących), przy czym każdy znak danych zawiera
od 5 do 8 bitów i jest poprzedzony bitem START,
a zakończony bitem kontrolnym i bitami STOP. Bity
danych wraz z bitem kontrolnym i bitami synchronizacji
(startu i stopu) tworzą jednostkę informacyjną SDU
(ang. Serial Data Unit).
początek
bit startu
bit
kontrolny
koniec
cisza
cisza
Pole danych, od 5 do 8 bitów
1 lub 2 bity
stopu
Format jednostki informacyjnej w transmisji
asynchronicznej znakowej
Odwrotność czasu trwania jednego bitu określa
szybkość transmisji w bitach na sekundę. W prostych
metodach modulacji 1b/s = 1bod.
30
Transmisja synchroniczna polega na przekazywaniu
znaków zgrupowanych w bloki zwane ramkami,
o zawartości do 2 kilobajtów (KB). Cechy transmisji
synchronicznej:
• jednakowa częstotliwość sygnałów taktujących
(zegarowych) w nadajniku i odbiorniku,
• transmisja danych w jednostkach zwanych
ramkami, o zmiennej objętości, z wyróżnieniem
początku i końca ramki,
• wykrywanie i ewentualna korekcja błędów
transmisji,
• automatyczna retransmisja sekwencji danych z
błędami ARO (ang. Automatic Repeat reQuest).
Podczas transmisji synchronicznej w RS-232C zwykle
nie ma impulsów synchronizacyjnych przekazywanych
równolegle do bitów danych. Częstotliwość zegara w
odbiorniku uzyskuje się z fali nośnej odbieranego
sygnału w układzie synchronizacji elementowej.
Ramka informacji składa się z nagłówka ramki,
segmentu danych i sekwencji końca ramki. Sekwencja
końca ramki zawiera zawsze pole kontrolne
wykorzystywane do detekcji błędów. Znaki są
transmitowane szeregowo, bez oddzielnych bitów
identyfikujących początek lub koniec znaku.
Protokoły transmisji - określają zasady transmisji
synchronicznej wraz z detekcją i ewentualną korekcją
błędów transmisji.
31
Transmisja danych pomiarowych w systemie interfejsu
RS-232C na znacznie większą odległość (do 1500 m)
jest możliwa dzięki zastosowaniu układu „pętli prądowej
20 mA" (ang. 20 mA loop). W pętli prądowej każda linia
magistrali interfejsu jest zastąpiona przez kabel
dwuprzewodowy, którym jest transmitowany sygnał
cyfrowy zgodnie z konwencją: 1 logiczna to prąd 20 mA
w linii, 0 logiczne to brak prądu w linii.
Dopuszczalna szybkość transmisji w systemie z
pętlą prądową zależy od długości i jakości linii
transmisyjnej i wynosi od 38 kb/s dla linii 500 m do
9600 b/s dla linii 4 km.
System pomiarowy z interfejsem RS-232C
i modemem telefonicznym
Transmisja przez łącze komutowane
DTE
KOMPUTER
TxD
RxD
DTR
DSR
RTS
CTS
DCD
RI
SG
TxD
RxD
DTR
DSR
RTS
CTS
DCD
RI
SG
DCE
MODEM
Sygnały sterujące między modemem i terminalem przy
transmisji asynchronicznej przez łącze komutowane
32
Transmisja przez łącze dzierżawione
DTE
KOMPUTER
TxD
RxD
DSR
DTR
RTS
CTS
DCD
RI
SG
TxD
RxD
DSR
DTR
RTS
CTS
DCD
RI
SG
DCE
MODEM
Sygnały sterujące między modemem i terminalem przy
transmisji asynchronicznej przez łącze dzierżawione
System pomiarowy modemu zerowego
z interfejsem RS-232C
Systemem modemu zerowego – system, w którym
połączono bezpośrednio dwa urządzenia DTE bez
modemów.
Przy łączeniu wyprowadzeń interfejsu RS-232C
obowiązują następujące zasady:
• wyjścia są łączone z wejściami,
• linia z jednego wyjścia może być dołączona
jednocześnie do kilku wejść,
• wyjścia nie mogą być zwierane z sobą.
33
DTE 1
KOMPUTER
TxD
RxD
RTS
CTS
DCD
DSR
DTR
SG
TxD
RxD
RTS
CTS
DCD
DSR
DTR
SG
DTE 2
MIERNIK
System pomiarowy modemu zerowego do transmisji
asynchronicznej znakowej
a)
DTE 1
KOMPUTER
b)
DTE 1
KOMPUTER
TxD
RxD
CTS
DCD
DSR
DTR
SG
TxD
RxD
CTS
DCD
DSR
DTR
SG
RxD
TxD
CTS
DCD
DSR
DTR
SG
CTS
DCD
DSR
DTR
SG
DTE 2
MIERNIK
DTE 2
MIERNIK
System pomiarowy modemu zerowego do transmisji
asynchronicznej znakowej:
a) transmisja dupleksowa, kabel 3-przewodowy;
b) transmisja simpleksowa, kabel 2-przewodowy
34
Wymianę danych między urządzeniami DTE opisuje
norma IEEE-1174, powstała na podstawie standardu
RS-232C. Magistrala systemu IEEE-1174 liczy 5 linii, z
czego dwie to linie danych (TxD i RxD), dwie linie
sterujące (RFR i CTS) i jedna linia masy SG. Linia
sygnałowa CTS pełni taką samą funkcję jak w
standardzie RS-232C, natomiast linia RFR (ang. Ready
For Receive) sygnalizuje gotowość do odbioru danych i
zastępuje linię RTS standardu RS-232C.
a)
DTE 1
KOMPUTER
b)
DTE 1
KOMPUTER
TxD
RxD
RFR
CTS
SG
TxD
RxD
RFR
CTS
SG
TxD
RxD
RFR
CTS
SG
XOFF/XON
DANE
TxD
RxD
RFR
CTS
SG
DTE 2
MIERNIK
DTE 2
MIERNIK
System pomiarowy z interfejsem szeregowym IEEE1174 do dupleksowej transmisji asynchronicznej:
a) transmisja sterowana sprzętowo (RFR i CTS),
b) transmisja sterowana programowo za pomocą
komunikatów XON lub XOFF
35
Inne systemy interfejsu szeregowego
Systemy interfejsu RS-449 i RS-530 określają parametry funkcjonalne i mechaniczne interfejsu szeregowego. Parametry obwodów elektrycznych do tych
dwóch standardów są zawarte w interfejsach RS-423A,
RS-422A i RS-485. Ustaleniom zawartym w jednym
standardzie RS-232C odpowiadają ustalenia zawarte w
parze nowszych standardów, czyli np. RS-449 i RS423A lub RS-530 i RS-485
Podstawowe parametry najważniejszych interfejsów
szeregowych
RS-232C RS-423A RS-422A RS-485
Max liczba
1
1
1
32
nadajników
Max liczba
1
10
10
32
odbiorników
Max
20 kb/s 100 kb/s 10 Mb/s 10 Mb/s
szybkość
Max zasięg
15 m
1200 m 1200 m 1200 m
Inne standardy:
• HART umożliwia transmisję z szybkością do
1,2kb/s na odległość do 2000 m;
• IEC 1158-2 (H1) umożliwia transmisję z szybkością
do 32 kb/s na odległość do 1900 m;
• IEC 1158-2 (H2) umożliwia transmisję danych z
szybkością 2,5 Mb/s na odległość do 500 m.
36
INTERFEJSY CZUJNIKÓW INTELIGENTNYCH
Czujnik inteligentny (ang. smart sensors) - przetwornik
wielkości mierzonej na cyfrowy sygnał wyjściowy - jest
układem scalonym zawierającym sensor wielkości
fizycznej, układ pomiarowy, przetwornik analogowocyfrowy, pamięć, interfejs szeregowy i układ sterujący.
System interfejsu CAN
Interfejs szeregowy CAN (ang. Controller Area
Network) umożliwia podłączenie wielu czujników,
układów sterujących (zwykle mikroprocesorowych) i
układów
wykonawczych
do
jednej
magistrali
szeregowej i wymianę danych między nimi przez tę
magistralę. Właściwości systemu CAN:
• duża szybkość transmisji danych (do 1Mb/s),
• duża odporność na zakłócenia i uszkodzenia,
• elastyczność systemu co do liczby i rodzajów
podłączanych modułów.
System pomiarowo-kontrolny z interfejsem CAN
37
W systemie interfejsu CAN wszystkie moduły mogą
pełnić funkcje zarówno nadajników jak i odbiorników.
Moduły CAN nie mają adresów i dlatego komunikaty
dostępne na magistrali muszą być odbierane przez
wszystkie moduły. Liczba modułów w systemie nie jest
ograniczona przez liczbę adresów
System interfejsu MicroLAN
MicroLAN - standard systemu pomiarowego z interfejsem szeregowym. W systemie jest możliwa
komunikacja pomiędzy jednym układem typu master
(mikrokontroler lub komputer PC) i wieloma elementami
typu slave (czujniki i inne układy).
System MicroLAN składa się z:
• układu nadrzędnego (bus master) i oprogramowania,
• połączeń (linia dwuprzewodowa),
• zespołu elementów typu slave, takich jak czujniki
inteligentne, przetworniki a/c i układy pamięci.
Układem nadrzędnym master może być mikrokontroler
lub komputer PC wyposażony w port szeregowy RS232C, poprzez który jest sterowna linia MicroLAN.
Standard określa 3 szybkości transmisji:
• 16,3kb/s na magistrali o długości do 300m,
• 142 kb/s na magistrali krótkiej do 10m,
• zmienną, dostosowaną do długości magistrali.
38
Standard PROFIBUS
PROFIBUS (ang. Process Fieid Bus) - rodzina
lokalnych sieci przemysłowych, obejmująca trzy wersje:
DP, FMS i PA. Sieć PROFIBUS FMS służy do
komunikacji pomiędzy sterownikami urządzeniami
inteligentnymi. Kontrolę dostępu do magistrali mają
jedynie stacje aktywne. Stacje pasywne nie mają
możliwości inicjowania dostępu do magistrali.
Zasada działania sieci PROFIBUS
W standardzie PROFIBUS FMS i DP, jako warstwę
fizyczną stosuje się sieć RS-485. Maksymalna długość
kabla (od 100 m do 1200 m) zależy od szybkości
transmisji (9,6, 19,2, 93,75, 187,5, 500 i 1500 kbit/s, dla
PROFIBUS DP dodatkowo 12Mbit/s). Maksymalna
liczba stacji wynosi 32.
39