З появою дешевих мініатюрних MK, подібних Microchip PIC10Fxxx, PIC12F629/675, PIC16F628, Atmel ATtiny25/45/85, ATtiny2313, ATmega48, реальною стає завдання побудови розгалужених мікроконтролерних мереж Дійсно, одну велику задачу можна розбити на декілька більш дрібних і доручити їх виконання окремим периферійним MK Наприклад, до одного MK підключаються термодатчики, до іншого – фотодатчики, до третього – карта памяті MMC / SD, до четвертого – «інтелектуальний» РКІ і тд

Інформаційна мережа зазвичай представляється у вигляді «зірки» або «загальної шини», у вузлах якої розташовуються MK Центральний MK буде збирати дані, які від віддалених вузлів, обробляти їх і передавати в зовнішнє середовище через один зі стандартних інтерфейсів

Окремим випадком мережевого зєднання є звязок двох MK за принципом «точка – точка» Передбачається, що кожному з двох MK «є що сказати» напарникові, тобто спілкування буде двостороннім, з прийомом і передачею цифрових сигналів (Мал 36, a .. n),

а) звязок MK (1) і MK (2) через інтерфейс UART з перехресним зєднанням сигналів RxD, TxD Обидва MK повинні бути налаштовані на одну і ту ж швидкість передачі даних Харчування допускається від двох окремих джерел або від одного спільного Резистори R1, R2 ставляться при великих відстанях між MK або при великих швидкостях обміну Фізично вони повинні розташовуватися ближче до висновків передачі даних, тобто ближче до ліній TxD MK(1), MK(2)

б) передача протифазних і одиночних сигналів між двома MK по крученим парам проводів (зменшення синфазних перешкод і екранування)

в) передача сигналів від MK (1) до MK (2) при їх різному харчуванні через 8-канальний буферний повторювач DD1 Можливе застосування інших повторювачів і інверторів з серії 74LS

г) двосторонній звязок між двома MK по одному дроту Напрямок передачі задає «ведучий» MK (2) установкою низький / високий рівня на виводі 5 мікросхеми DD1 Схему зручно застосовувати для стикування двох MK з різними напругами харчування

д) різне харчування MK (1) і MK (2) Схема застосовується в тих випадках, коли не можна інвертувати сигнал, інакше елементи VT2, R3 можна видалити

е) транзистор VT2 знижує напруга живлення MK (2) до +33 В Узгодження рівнів проводиться инверторами VT1, VT3, які відновлюють фазу сигналу Тхо MK (1)

ж) паралельний інтерфейс забезпечує швидкодійне зєднання двох MK Використовується байтовий протокол обміну даними на апаратному рівні, із записом даних в програмні регістри Такий інтерфейс мається далеко не у всіх типів MK Наприклад, в сімействі Microchip PIC18 він називається PSP (ParaUel Slave Port)

з) зєднання двох MK через двопровідний інтерфейс, аналогічний I2C У процесі роботи «ведений» і «провідний» MK можуть програмно помінятися один з одним Електричний звязок здійснюється, як правило, на внутрішньоблокові рівні при відстанях 40 .. 70 см

Рис 36 Організація звязку двох MK по входах і виходах (продовження):

і) збільшення довжини зєднувального тракту із застосуванням мікросхем перетворювачів рівнів «UART-RS232» DA1, £ И2 (могутбить різних виробників) Конденсатори C1 .. C8, як правило, однотипні Їх рекомендовані ємності вказуються в даташітах на мікросхеми

к) бездротовий звязок між двома MK по радіоканалу з використанням каналу UART Промислові модулі повинні працювати на одній і тій же частоті в дозволених ділянках діапазону 303 .. 916 МГц Резистори R2, R3 однакові

л) бездротовий звязок через канал стільникового звязку Мобільні телефони повинні мати розєми з виведеними на них сигналами інтерфейсів MBus або FBus Протокол роботи задається АТ-командами, які посилає кожен з МК через канал UART Після встановлення звязку MK спілкуються один з одним в режимі «точка-точка» Замість двох телефонів можна поставити два промислових модуля GSM / GPRS, наприклад, SIM300CZ фірми SIM Technology

Рис 36 Організація звязку двох MK по входах і виходах (закінчення):

м) обєднання виходів кількох MK за принципом «монтажне АБО» Щоб уникнути логічних конфліктів на загальній шині необхідно програмним шляхом організувати зворотний звязок між MK (5) і MK (l) .. MK (4) з адресацією виклику

н) одночасна передача інформації до віддалених MK (2) .. MK (5) у мережі «зірка» Оптопара VU1 служить не для гальванічної розвязки сигналів, а для буферизації виходу MK (1) Її застосування замість зазвичай транзисторного каскаду повязано з позитивним досвідом автора статті, що експлуатувало раніше подібні пристрої на практиці

о) регістр зберігання DD1 забезпечує стробований звязок між MK (1) і MK (2) Входом записи «С» управляє MK (1), а входом дозволу «Е» – MK (2) При високому рівні на лінії «Е» всі виходи мікросхеми DD1 переводяться в Z-стан, тому в MK (2) задіюються внутрішні «pull-uр» резистори Вони не обовязкові, якщо лінії MK (2) періодично перебудовуються на вихід або на них ззовні подаються інші сигнали, як в ланцюзі «Q2»

п) гальванічна опторазвязка між MK (1) і MK (2) Протокол звязку придумує сам програміст, наприклад, байт запиту – два байти відповіді Швидкість передачі даних залежить від швидкодії оптопари VU1 Для поширених оптопар типу PC817 (фірма Sharp) «крейсерськими» тактовими частотами вважаються одиниці-десятки кілогерц

Джерело: Рюмік, С М, 1000 і одна мікроконтролерна схема Вип 2 / С М Рюмік – М: ЛР Додека-ХХ1, 2011 – 400 с: Ил + CD – (Серія «Програмовані системи»)