Vestavné systémy BI-VES Přednáška 5 Ing. Miroslav Skrbek, Ph.D. Katedra počítačových systémů Fakulta informačních technologií České vysoké učení technické v Praze Miroslav Skrbek 2010,2011 ZS2010/11 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti
Agenda Sériové komunikační rozhraní Sériové sběrnice SPI Microwire I 2 C BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 2
Literatura AT89C51AC3. Datasheet. Technická dokumentace Atmel Corporation, 2011 (www.atmel.com) Interface Circuits for TIA/EIA-485 (RS-485). Application Report. Texas Instruments Incorporated, 2008 MICROWIRE Serial Interface. Technická dokumentace National Semiconductor 1992 THE I 2C-BUS SPECIFICATION, VERSION 2.1. Technická dokumentace Philips Semiconductors. January 2000 (http://i2c2p.twibright.com/spec/i2c.pdf) BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 3
Sériové komunikační rozhraní Mikropočítač I TXD RXD (UART) Úrovně TTL TXD RXD Mikropočítač II Přenos 8 bitů Log. 1 Log. 0 Start bit Stop bit D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Paritní bit Přenos 8 bitů s paritou D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 4
RS232 Sériová komunikace na větší vzdálenost Mikropočítač I RxD Rozhraní RS232 RxD Rozhraní RS232 RxD Mikropočítač II GND RS485 Směr Směr Mikropočítač I RxD Rozhraní RS485 B GND A Rozhraní RS485 RxD Mikropočítač II BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 5
Obvody pro rozhraní RS232 MAX232 +5V Příklady: MAX232, MAX236 Obvodů tohoto typu je velké množství. Obvykle se liší počtem budičů, přídavnými povolovacími vstupy a zdrojem napětí (nábojová pumpa). Vstupy TTL Nábojová pumpa Výstupy RS232 Napájeny jsou jedním napětím 3-5V podle typu. Výstupy TTL Vstupy RS232 BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 6
9-ti bitová multi-procesorová komunikace Přenáší se 8 bitů + parita Mikropočítače se sériovým rozhraním jsou na jedné sběrnici (např. RS485) Začátek zprávy, adresa příjemce Mikropočítač Adresa 1 Mikropočítač Adresa 2 Mikropočítač Adresa 3 01h 02h 0Eh 02h 00h 00h Paritní bit nastaven na 1 Paritní bit nastaven na 0 BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 7
Rozhraní RS485 Symetrická přenosová linka Sběrnice (více zařízení na jedné lince) Maximální vzdálenost 1200m Úrovně na výstupu ±6V nezatížené ±1,5V zatížené Úrovně na vstupu ±200mV až -7V do +12V Maximální přenosová rychlost 100Kb/s do vzdálenosti 1200m 10Mb/s do vzdálenosti 1,2m BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 8
Typické zapojení Max. 1200m Řízení výstupu TTL +5V 470Ω Nastavení klidové úrovně (2x470 Ω) Rozdíl min. ±200mV +5V TTL Data Data TTL Data +5V 470 Ω Impedanční přizpůsobení R T =120Ω +5V Řízení výstupu TTL Data BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 9
Infračervená komunikace - IrDA CLK 16x baudrate Mikropočítač RxD IR SIR modulátor IR LED SIR protokol Sériová komunikace na TTL úrovních 0 1 0 1 0 1 1 1 0 IR LED BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 10
Sériové periferní sběrnice Propojení periferních obvodů, např. řadiče displejů, A/D a D/A převodníky, paralelní V/V, paměti EEPROM, RTC, senzory (tlak, teplota), Multimedia Card Šetří vývody mikropočítače (nahrazuje externí paralelní sběrnici) Komunikace na krátkou vzdálenost (v rámci jedné desky plošného spoje) Firemní standardy: SPI (Motorola), Microwire (National Semiconductor) I 2 C (Philips) BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 11
Komunikační registry SPI Master Slave MSB 8b LSB MISO MISO MSB 8b LSB MOSI MOSI Generátor hodinového signálu SS VCC SS Při každém přenosu dat generátor vygeneruje 8 taktů, které zajistí výměnu obsahu obou registrů, tedy obousměrný přenos dat. BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 12
Microwire SI SI Master SO SK SO Periferie CS SD SD Master SK CS Periferie Délka dat nespecifikována, obvykle 8 nebo 16 bitů, ale může být třeba 36 bitů. První bit sekvence musí být jednička. Časování je podobné jako SPI BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 13
I 2 C (Inter Integrated Circuit Bus) Vyvinuta v 80 letech minulého století firmou Philips k propojení mikropočítače s periferními obvody v televizoru Pouze dva vodiče (SCL, SDA) pro komunikaci na krátkou vzdálenost Přenosová rychlost původně do 100Kb/s, rozšířeno na 400Kb/s (Fast mode) a 3,4Mb/S (High-speed mode) Ke sběrnici existuje široká kolekce periferních obvodů Používá se nejen pro spotřební elektroniku, ale např. v počítačích PC pro účely PnP. Označována jako SMBus. Sběrnice typu multimaster. Priorita pro přístup na sběrnici dána adresou cílového zařízení BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 14
Časové průběhy I 2 C SDA Start Arbitrace 7bitů adresa R/W bit ACK bit Data 8b SCL Adresou se vždy myslí adresa cílového obvodu (slave). Aktivní je vzestupná hrana Nižší adresa má vyšší prioritu. Master vždy kontroluje stav sběrnice. Pokud zjistí neshodu mezi vysílanými a přijímanými daty během arbitrace přestane okamžitě vysílat a odstoupí od sběrnice. Potvrzení ACK vždy generuje přijímající strana Pozor nemusí to být vždy slave. BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 15
Příklady obvodů pro I 2 C Obvod PCA9555 PCF8594 PCF8570 PCF8591 PCA9501 PCA9552 Popis 16-bitový vstupně/výstupní port 512x8 CMOS EEPROM 256x8 RAM A/D a D/A převodník 8-bit vstupně/výstupní port a 256x8 EEPROM 16-bit budič LED I 2 C Adresa 0100xxx 1010xxx 1010xxx 1001xxx 0xxxxxx 1xxxxxx 1100xxx BI-VES, Přednáška 5 Miroslav Skrbek 2010,2011 16