Организация 1-Wire-систем

Организация 1-Wire-систем

Возможны следующие варианты организации однопроводных систем.

1. Компьютер и одно устройство ML##

2. Компьютер и несколько устройств ML##.

3. Компьютер и множество территориально рассредоточенных устройств ML##

4. Компьютер и проблемные линии на базе территориально рассредоточенных устройств ML##

5. Компьютер и несколько однопроводных веток с устройствами ML##

6. Строгая реализация общей шины для проблемных 1-Wire-систем на базе множества устройств ML##

7. 1-Wire-системы, ведомые микроконтроллерными устройствами

8. Комбинированные решения с использованием распределенных микроконтроллерных устройств

9. Локальные 1-Wire-подсистемы в составе традиционных систем автоматизации

10. 1-Wire-системы, реализуемые на базе TINI-board

11. Программирование 1-Wire-систем

1. Компьютер и одно устройство ML##

Наиболее простой вариант построения однопроводной системы - это сопряжение персонального компьютера, который выступает в роли ведущего 1-Wire-линии, с одним функциональным устройством ML##. Персональный компьютер в этом случае комплектуется адаптером типа ML97#-## или типа ML94#. Адаптер ML97#-## подключается к PC через любой свободный последовательный COM-порт, а адаптер ML94# через USB-порт. Адаптер и устройство ML## связываются между собой с помощью обычного плоского четырехжильного телефонного кабеля, оформленного с обоих его концов стандартными телефонными вилками (джеками) типа RJ11 (6p4c). Такое соединение выполняется предельно просто благодаря наличию, в конструкциях и каждого из адаптеров, и однопроводного устройства ML## любого типа, приемных разъемов-гнезд RJ11 (6p4c). Прокладка подобной линии связи должна выполняться по возможности вдали от силовых проводов, электромагнитных полей и иметь преимущественно линейную топологию. Построение такой системы допустимо при условии, что используемое однопроводное устройство ML## может функционировать на паразитном питании или его потребление по шине внешнего питания EXT_POWER не превосходит 4мА. Протяженность однопроводной линии при этом может составлять ~50 80м. Пример: контроль температуры в одной точке с помощью любого из цифровых термометров семейства ML20#, или одновременный контроль температуры, относительной влажности и уровня освещенности благодаря сопряжению компьютера с микросистемой ML38H.

2. Компьютер и несколько устройств ML##

Более сложным является вариант многоточечной 1-Wire-сети, допустимый при организации системы из небольшого числа функциональных устройств ML## (до 20шт). В качестве ведущего однопроводной системы здесь также выступает персональный компьютер, укомплектованный одним из адаптеров 1-Wire-линии типа ML97#-## или типа ML94#. Однако, в этом случае адаптер соединяется тем же телефонным кабелем сразу с несколькими ведомыми 1-Wire-компонентами, реализованными на базе функциональных устройств ML##, различных типов, которые могут работать или на паразитном питании, или с использованием шины внешнего питания EXT_POWER, если их общее потребление в любом режиме работы системы не превосходит 4мА. Точнее непосредственно адаптер ML97#-## (или ML94#) соединяется только с одним приемным гнездом ближайшего к нему однопроводного устройства ML## . Однако, наличие в составе конструкции любого функционального устройства ML## двух, параллельно включенных приемных разъемов-гнезд RJ11 (6p4c), размещенных на торце их корпуса, позволяет легко реализовать структуру однопроводной линии в виде общей шины. Это достижимо при соединении отдельных функциональных устройств ML## между собой отрезками плоского телефонного кабеля необходимой длины, оформленных с обоих концов стандартными телефонными вилками (джеками) типа RJ11 (6p4c). Общая протяженность 1-Wire-линии при этом может составлять ~50м, при количестве используемых устройств ML## до 20шт. Пример: многоточечный контроль температуры с помощью нескольких цифровых термометров семейства ML20#.

3. Компьютер и множество территориально рассредоточенных устройств ML##

При построении поряженных однопроводных систем (60 100м), содержащих большое число устройств ML## (30 50шт) самого различного класса , на один из проводников 1-Wire-магистрали, который выделяется в качестве отдельной шины внешнего питания EXT_POWER, подается энергия от сетевого блока питания класса ML00#-xx-###. Уровень напряжения внешнего питания, поступающего в подобную сеть, выбирается значительно большим уровня, необходимого для питания любых компонентов, входящих в состав устройств ML##, что допустимо благодаря наличию в схеме этих приборов специальных узлов преобразования внешнего питания. Сопряжение 1-Wire-магистрали с блоком питания осуществляется либо благодаря специальным разветвителям телефонных розеток системы RJ11, либо через свободные приемные гнезда любого из устройств ML##, входящих в состав формируемой однопроводной системы. Наличие дополнительной энергии в 1-Wire-линии позволяет значительно улучшить ее общую помехоустойчивость, в том числе благодаря применению терминаторов, включенных на конце такой однопроводной магистрали. Для реализации функций терминатора может быть использована любая метка, содержащая встроенный узел пассивной подтяжки шины данных. В качестве терминаторов с пассивной подтяжкой рекомендуются приборы ML01 или ML02.

4. Компьютер и проблемные линии на базе территориально рассредоточенных устройств ML##.

При реальной работе с 1-Wire-сетями часто встречаются ситуации, связанные с необходимостью обеспечения функционирования большого количества устройств ML## (до 100шт), на протяженных магистралях (до 300м), имеющих сложную геометрию, работающих в условиях сильных помех, проходящих рядом с силовым коммутационным оборудованием, проложенных некачественным кабелем, без жесткого соблюдения топологии общей шины. Подобные линии относят в технологии 1-Wire к проблемным, а для обеспечения их функционирования разрабатываются специальные аппаратно-программные методы.

Прежде всего, при возникновении проблем с передачей информации в подобных однопроводных структурах, следует использовать программные методы обслуживания однопроводных элементов, которые могут быть реализованы благодаря выбору оптимального в каждой конкретной ситуации рабочего режима микросхем DS2480B для COM-порта или DS2490 для USB-порта. Эти аппаратные драйвера, предназначены специально для обслуживания протяженных 1-Wire-линий, и являются неотъемлемой частью любого из адаптеров ML97#-## или ML94#, соответственно . С их помощью реализуется механизм управляемой активной подтяжки линии данных, а также обеспечивается возможность изменения временных соотношений и формы фронтов сигналов на ведомой 1-Wire-магистрали, что позволяет оптимизировать работу используемого адаптера при обслуживании однопроводных линий с индивидуальными параметрами.

Адаптер типа ML97G, основой которого тоже является микросхема DS2480B, также обеспечивает надежное гальваническое разделение между землей компьютера, обычно гальванически соединенной с нейтралью электросети, и возвратным проводом 1-Wire-магистрали, что значительно снижает вероятность неустойчивой работы проблемной однопроводной линии, построенной на базе устройств ML##. Кроме того, применение адаптера с гальваническим разделением ML97G страхует персональный компьютер от случайного попадания в его схему через 1-Wire-магистраль сетевого напряжения, что особенно актуально при работе с устройствами типа ML07S, ML90S или ML06IAA.

 

Использование в самом начале (непосредственно рядом с компьютером) линии, ведомой адаптером с программно-регулируемой активной подтяжкой, специализированной метки типа ML02a, содержащей специальную дополнительную согласующую RC-цепь, которая обеспечивает гашение отраженных сигналов в однопроводной магистрали, позволяет существенно стабилизировать работу проблемной 1-Wire-системы.

Другим эффективным методом увеличения надежности работы проблемных 1-Wire-линий является применение специализированных схем восстановителей однопроводного сигнала, реализованных в составе приборов ML02S и ML02M. Использование подобных схемотехнических приемов возможно благодаря наличию в составе однопроводной магистрали отдельной шины внешнего питания EXT_POWER, которое используется встроенным в эти приборы узлом активной подтяжки для усиления затухающего сигнала проблемной линии. Подобное решение подразумевает поиск эмпирическим путем наиболее оптимальной точки подключения приборов ML02S и ML02M вдоль всей 1-Wire-линии. Место расположения этой точки зависит от большого числа факторов, и прежде всего, от геометрии и топологии, индивидуальных при реализации каждой конкретной однопроводной системы. Кроме того, в отдельных случаях возможно включение нескольких приборов-восстановителей, распределенных вдоль всей длины 1-Wire-линии.

 

Однако, наиболее эффективным на сегодняшний день является применение для обслуживания проблемных 1-Wire-сетей уникального адаптера LINK) (или ML97L по классификации НТЛ ЭлИн). Это устройство, благодаря собственным встроенным интеллектуальным ресурсам реализует льготный режим работы приборов ML## на длинных перегруженных линиях в условиях сложной помеховой обстановки. Прибор многократно улучшает работу механизма активной подтяжки, что позволяет получать действительно идеальные сигналы обмена при длинах кабеля магистрали более 300м, через который поддерживается работа 100 и более устройств ML##. Использование алгоритмов цифровой фильтрации многократно улучшает устойчивость обслуживаемой однопроводной системы к электромагнитным помехам, а также отражениям и возмущениям, возникающим в проблемных 1-Wire-сетях.

5. Компьютер и несколько однопроводных веток с устройствами ML##.

Достаточно часто при реализации сложных 1-Wire-систем встречаются ситуации, когда топология линии такова, что при ее реализации в виде общей шины длина магистрали, значительно превосходит суммарную протяженность по сравнению с вариантом построения системы в виде отдельных лучей. В этом случае для организации системы удобно использовать специальные устройства ветвления 1-Wire-линии или коуплеры типа ML09, а также однопроводные коммутационные элементы типа ML07. Применяя подобный подход можно организовать такую перестраиваемую систему, когда в каждый отдельный момент времени к мастеру может быть подключен только один из сегментов обслуживаемой сети. Это значительно снижает в целом нагрузку на линии (количество подключенных абонентов, погонную емкость кабеля, общее сопротивление информационного канала и общую утечку изоляции) и в целом соответственно уменьшает вероятность возникновения неоднозначных ситуаций. При этом возможно два варианта реализации подобной структуры: с применением ветвителей ML09 для прерывания шины данных DATA, и с применением ключей ML07 для прерывания возвратной шины RETURN. Первый вариант представляется более предпочтительным, т.к. при его реализации все устройства ML##, входящие в состав любой локальной ветви, но отключенные от основного ствола, всегда имеют внешнее питание, и соответственно функциональны. Кроме того, при использовании коуплеров ML09 возможна реализация вложенных многоуровневых ветвлений, сигнализация мастеру об аварийном состоянии на отключенной от основного ствола ветви, а также организация внешнего питания всех однопроводных устройств ML## любой локальной ветви от отдельного источника питания.






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.