У попередніх розділах ми познайомилися з технологією мікролокальних мереж збору інформації типу MicroLAN: принципами організації мереж, а також з їх апаратними складовими Нижче ми наведемо приклад конкретного використання цієї технології для цілей температурного моніторингу На основі цієї технології ми постаралися створити просту в експлуатації, дешеву, гнучку і надійну систему збору та обробки інформації про температуру протяжного обєкта (будівлі, цеху, дільниці теплотраси і тп) При цьому ми прагнули виключити надмірність конфігурації мережі, тобто створити мережу максимально простий топології і з мінімальним набором компонент Говорячи про мінімальному наборі компонент, ми маємо на увазі компоненти службового характеру, такі як адресовані ключі Ці компоненти не поставляють інформацію про температуру обєкта, але, проте, навантажують лінію, скорочуючи кількість підключених до цієї лінії постачальників інформації датчиків температури

631                                                                              Найпростіша топологія MicroLAN

Описана в розділі 5 оптимальна топологія допускає підключення декількох тисяч датчиків Але при цьому в мережі присутні адресовані ключі, тимчасові параметри протоколу посилюються, ускладнюється програмне забезпечення Водночас проста топологія без розгалужень обмежує кількість датчиків максимальним числом 142 (табл 51)

Маючи на увазі, що типові телефонні кабелі мають, як правило, не менше 4-х жив, можна в одному кабелі здійснити кілька комунікаційних ліній І справа тут не в тому, що можливі взаємні перешкоди У Зрештою, можна застосувати екрановані кручені пари Завдання в тому, де взяти додаткові СОМ-порти для забезпечення кожної з ліній своїм майстром шини Операційні системи типових IBM-сумісних компютерів можуть обслуговувати до чотирьох послідовних портів На практиці таких портів в компютері всього два Найчастіше один з них зайнятий мишею Таким чином, для організації моніторингової мережі залишається один порт, тобто одна лінія для послідовного обміну даними Мереж з великою кількістю датчиків на такій базі не побудуєш Крім того, для електричного узгодження рівнів напруги СОМ-порту і датчика необхідно застосовувати спеціальний адаптер (наприклад, DS2480 [3]) Підключати лінії до порту принтера теж невигідно з ряду причин По-перше, не у всіх моделях компютерів порти принтера влаштовані однаково По-друге, вони не можуть забезпечити обмін інформацією з великою кількістю датчиків По-третє, порт принтера часто буває зайнятий власне принтером (особливо в системах збору й обробки інформації, де інформацію потрібно оперативно виводити на друк)

Оптимальне рішення полягає в тому, щоб створити власний апаратний інтерфейс, що доповнює типовий набір пристроїв введення / виводу компютера і відповідає стандартам однопровідного обміну MicroLAN Авторами розроблений такий інтерфейс, який розширює доступ до простору введення / виводу компютера і дозволяє збільшити число ліній мережі до 32 Для цього необовязково збільшувати і кількість кабелів теж в 32 рази Як ми вже згадували, типові телефонні кабелі мають, як мінімум, чотири жили Якщо використовувати одну з них для підведення живлення, другий в якості загального проводу, третій як лінії даних, то залишилася, четверту, можна використовувати як ще одну лінію дані Підключивши ці дві лінії дані до різних входів згаданого інтерфейсу, можна в одному кабелі організувати обмін по двох лініях, кожна з яких може нести на собі до 98 датчиків (при максимально допустимої протяжності 286м і живлячій напрузі 5В), тобто кількість датчиків на даному кабелі подвоюється Приклад такого включення датчиків наведений на малюнку 61

Оскільки в нашому інтерфейсі немає часових обмежень, подібних описаним в розділі 5 для універсального асинхронного приймально-передавача, ми розрахували максимальну ємність кабелю, виходячи з того, що шина повинна підтягуватися до рівня логічної одиниці за 15 мкс, а не за 1302 мкс, як це побутов прийнято при обліку параметрів УАПП СОМпорта Результати такого розрахунку наведено в табл 61 Видно, що порівняно з даними таблиці 52 допустима ємність кабелю, що навантажує лінію, збільшилася приблизно на 15% Збільшилася також і максимальна довжина лінії (табл 62)

Таким чином, використовуючи 32-бітовий інтерфейс та цифрові датчики температури фірми Dallas Semiconductor, можна побудувати гнучку мережу температурного моніторингу дуже простий топології: центральний процесор і кілька (до 32) ліній звязку з підключеними до них інтелектуальними датчиками температури Кожна з ліній незалежна від інших, тому в рамках однієї мережі можна створювати лінії різної довжини і з різним вмістом датчиків Автори провели випробування мережі з такою топологією і протяжністю ліній до 50м В якості ліній звязку використовувався звичайний телефонний чотирижильний неекранований кабель (Не кручена пари) з погонной ємністю 44пФ / м Мережа показала надійну роботу, зокрема, в умовах виробничої будівлі з високим рівнем промислових перешкод

Рис 61 Використання вільних провідників для збільшення числа датчиків, підключених до кабелю (І 32-входовий інтерфейс, використовуються тільки два входи Л1 і Л2 До чотирижильний кабель 1 датчики, підключені до лінії Л1 2 датчики, підключені до лінії Л2)

Таблиця 61 Максимальна ємність кабелю (нф) при максимальному числі підключених датчиків (див табл 51)

Номінал подтягивающего резистора, кОм

Робоча напруга, В 40 50 60

1,5

10,94

14,33

17,61

1,8

9,12

11,96

14,65

2,2

7,47

9,76

12,00

2,7

6,06

7,97

9,78

3,3

4,98

6,53

7,99

3,9

4,19

5,50

6,76

4,7

3,49

4,58

5,63

Таблиця 62 Максимальна довжина кабелю (м) при його ємності 50пФ / м

Номінал подтягивающего резистора, кОм

Робоча напруга, В 40 50 60

1,5

218

286

352

1,8

182

239

293

2,2

149

195

240

2,7

121

159

195

3,3

99

130

159

3,9

83

110

135

4,7

69

91

112

632                                                       32-бітовий інтерфейс

Інтерфейс, що забезпечує звязок компютера із зовнішнім обладнанням, повинен задовольняти певним вимогам По-перше, він повинен володіти достатнім швидкодією, щоб встигати відпрацьовувати протягом часових інтервалів циклів обміну системної шини компютера по-друге, його приймачі повинні мати високоомні входи, щоб не перевантажувати шину, а передавачі повинні видавати достатній вихідний струм, щоб забезпечити роботу зовнішніх пристроїв по-третє, передавачі та приймачі повинні мати відключається вихід

Практика показує, що для користувача найбільш зручно, якщо інтерфейс оформлений у вигляді стандартної плати розширення, що встановлюється в слот системної плати компютера Маючи на увазі, що системні плати всіх сучасних IBM-сумісних компютерів мають у своєму складі слоти стандарту ISA, ми свій інтерфейс розробляли саме під цей стандарт

При розробці подібних пристроїв завжди виникає питання про кількість каналів вводу / виводу, забезпечуваних пристроєм Часто кількість каналів обмежується використовуваним розємом Переслідуючи мету простоти конструкції та доступності комплектуючих, ми зупинилися на використанні в якості вхідного / вихідного розєму стандартного 34-контактного IDC розєму, застосовуваного для звязку флоппі-дисководів з контролерами Цей вибір обмежив число байтових каналів вводу / виводу чотирма Якщо використовувати кожен біт в якості незалежного каналу з послідовним протоколом обміну, то число каналів зросте до 32

Принципова схема інтерфейсу наведена на рис 62 Він являє собою чотири незалежні двонапрямлених восьмібітових каналу введення / виводу, які можуть бути використані і як тридцять два однобітових каналу для передачі і прийому інформації в послідовному коді На мікросхемі МС1 зібраний буферний підсилювач сигналів системної шини, виходи якого підключені до входів чотирьох буферних передавачів (МС2 МС5), а чотирма молодшими розрядами також до входів тригера-формувача керуючого слова (МС12) Виходи передавачів через резистори номіналом 100 Ом зєднані з вихідним розємом універсального паралельного інтерфейсу (УПІ) До розєму ж підключені і входи чотирьох приймачів (МС6 МС9) Резистори на виходах передавачів включені для того, щоб уникнути конфліктів при читанні інформації у разі, коли на одну лінію від передавача і зовнішнього пристрою приходять сигнали різних логічних рівнів При наявності резисторів приймач завжди прочитає інформацію, що приходить від зовнішнього стройства, а не від передавача УПІ

На мікросхемах МС10, МС11, МС13 і МС14 зібраний дешифратор адреси У адресному просторі введення / виводу компютера УПІ може займати один з чотирьох діапазонів адрес: 360h-364h 368h-36Ch 3E0h-3E4h 3E8h-3ECh Конфігурування на потрібний діапазон проводиться відповідною установкою перемичок J1 і J2 У кожному діапазоні перші чотири адреси це адреси чотирьох каналів вводавивода, а останній, старший адресу адреса керуючого слова Установка режиму роботи кожного з каналів (на прийом або передачу) проводиться записом відповідного коду за адресою керуючого слова При включенні компютера або подачі сигналу RESET всі канали інтерфейсу встановлюються в режим прийому інформації

Замість мікросхем серії 1533 можна використовувати аналогічні мікросхеми серії 555

Пропонований УПІ може бути використаний не тільки для роботи з датчиками Dallas Semiconductor, а й з будь-якими

Рис 6-2 Електрична принципова схема

32-входовий універсального інтерфейсу

датчиками, що мають цифровий (кодовий) вихід стандарту ТТЛ, а також іншими пристроями

Джерело: карнач АС, Белошенко ВА, Тітієвський ВІ, Мікролокальние мережі: інтелектуальні датчики, Однопровідна інтерфейс, системи збору інформації Донецьк: ДонФТІ НАНУ України, 2000 199с з іл