Operácie

Zbernica 1-Wire: Rozdiel medzi revíziami

Z SensorWiki

(Priebeh komunikacie na zbernici 1Wire)
(Zapojenie a Program)
 
(13 medziľahlých úprav od rovnakého používateľa nie je zobrazených.)
Riadok 1: Riadok 1:
  
== '''1-Wire Zbernica''' ==
 
 
----
 
 
Ako už z názvu vyplýva ide o jednovodičové sériove rozhranie s možnosťou polo duplexnej obojsmernej komunikácie. Zbernica sa skladá v podstate z dvoch vodičov a to dátového a zemiaceho. Dátový vodič slúži zároveň na napájanie zariadeni pripojených na tuto zbernicu.
 
 
'''Oblasti použitia napr:'''
 
 
-        identifikačné systémy
 
 
-        senzory (teploty, vlhkosti a podobne )
 
 
-        digitálne potenciometre a iné
 
 
[[Súbor:1Wire.gif]]
 
 
 
 
'''Vlastnosti:'''
 
 
-        dĺžka vodiča až 100m
 
 
-        na jednu linku je možné pripojiť do 150 zariadení s unikátnym sériovým číslom
 
 
-        zabezpečenie pomocou 8-bitového CRC kódu
 
 
-        obojsmerná poloduplexná prevádzka
 
 
-        identifikácia zariadenia na základe 8-bajtového sériového čísla a 1-bajtovej informácie o type zariadenia
 
 
-        realizácia prepojenia je pomocou skrútenej dvojlinky – twisted pair
 
 
 
'''Zapojenie:'''
 
Zariadenia sú trvalo pripojené na napájacie napätie „PullUp“ rezistor obr.1
 
 
[[Súbor:Blokova.jpg]]
 
 
 
==='''Komunikacia'''===
 
 
Komunikácia je inicializovaná mikropočítačom zmenou úrovne napätia na zbernici na 0 V. Komunikácia je založená na takzvaných „časových slotoch“, čiže od závislosti doby trvania poklesu úrovne napätia je slave zariadením identifikovaný typ operácie (zápis log.1 alebo log.0, čítanie log.1 alebo log.0, reset a identifikácia zariadenia).
 
:
 
===='''Inicializácia''' ====
 
:- Na začiatku uPC (master) ztiahne zbernicu k zemi (cez pull up rezistor) na minimálne 480us, potom ju uvoľní.
 
:- Na uvoľnenie zbernice a vrátenie do kľudového stavu je potrebných 60us. Po tejto dobe je možné prečítať stav zbernice.
 
:- Ak je na zbernici pripojené nejaké zariadenie, odpovedá ztiahnutím zbernice na dobu 60 až 240 us. Ak sa na zbernici nenacháda žiadne zariadenie, zbernica ostáva po celú dobu v kľudovom stave.
 
:- Celková dĺžka trvania inicializačného procesu je minimálne 2x480us, teda až po dobe 960us môže prísť ďalší signál od mástra.
 
 
[[Súbor:Reset_Pulse.png]]
 
:
 
===='''Vysielanie'''====
 
:'''Log 1'''
 
: - stiahnutie zbernice po dobu mnimálne 1us.
 
: - uvoľnenie zbernice.
 
: - dĺžka slotu pre zápis je v rozsahu 60 až 120us.
 
 
:'''Log 0'''
 
: - stiahnutie zbernice po dobu mnimálne 60us.
 
: - uvoľnenie zbernice.
 
: - dĺžka slotu pre zápis je v rozsahu 60 až 120us.
 
 
===='''Čítanie'''====
 
: - čítanie je inicializované mástrom. Ten najprv stiahne zbernicu po dobu minimálne 1us, následne ju uvoľní.
 
: - následuje čítanie zbernice mástrom. To je inicializované po minimálne 15us od začiatku slotu (ten je určený počiatkom stiahnutia zbernice mastrom).
 
: - ak slave chce vyslať log 1, ponechá zbernicu uvoľnenú až do konca slotu (master prečíta log 1 - uvoľnená zbernica).
 
: - ak slave chce vyslať log 0, ztiahne zbernicu (master prečíta log 0 - ztiahnutá zbernica).
 
: - celková dĺžka slotu čítania je 60 až 120us.
 
[[Súbor:Zapis_Citanie_1wire.png]]
 
 
 
==='''Priebeh komunikacie na zbernici 1Wire'''===
 
 
Každé zariadenie obsahuje výrobcom nastavenú 64-bitovú informáciu v internej ROM pamäti. Prvých horných 8 bitov slúži na zabezpečenie CRC kódom, potom nasleduje 48-bitové sériové číslo zariadenia a dolných 8 bitov tvorí kód identifikujúci typ zariadenia. Táto 64-bitová informácia je unikátna pre každé vyrobené zariadenie s možnosťou tak jednoznačnej identifikácie aj viacerých zariadení rovnakého typu pripojených na jednu linku.
 
 
Komunikácia má tri stupne:
 
* ''Inicializácia''
 
Vykonáva sa pri resete PRESENCE pulsom od slave zariadenia
 
* ''ROM príkaz''
 
V prípade, že je na jednej zbernici viac zariadení tak použíjme tieto príkazy pre prácu s jednotlivými zariadeniam.
 
 
Príkazy:
 
 
a) Search ROM [F0h] - Vyhladavanie adries zariadení pripojených na zbernicu
 
 
b) Read ROM [33h] – tento príkaz môže byť použitý iba pri jednom zariadení na zbernici – umožňuje prečítať 64 bitový ROM kód
 
 
c) Match ROM [55h] – tento príkaz spolu so 64 bit ROM kódom umožňuje vybrať to zariadenie s ktorým chceme pracovať.
 
    Odpovedá iba SLAVE, ktorého  ROM kód sa zhoduje s odoslaným ROM kódom
 
 
d) Skip ROM [CCh] – bez adresácie – komunikuje sa s zariadením bez adresácie – iba jedno zariadenie na zbernici
 
 
e) Alarm search [ECh] – podobný príkazu Search ROM s tým že odpovedá iba SLAVE s nastaveným alarm bitom
 
 
* ''Funkčný príkaz''
 
Tieto príkazy umožňujú čítať, zapisovať do pamäte, merať teplotu a zisťovať (stav) napájanie.
 
 
Napr:
 
 
a) COVERT T [44h] – zmeria sa teplota a zapíše do pamäte.
 
 
 
b) READ SCRATCHPAD [BEh] - Čítanie pamäte (data o teplote). Čítajú sa postupne bajty od LSB.
 
 
c) A iné
 
 
[[Súbor:ramec1Wire.png]]
 
 
 
V našom prípade sme pracovali so snímačmi teploty s označením DS18B20.
 
Preto sú na obrázkoch vyššie použité pre lepšie pochopenie komunikácie na zbernici informácie z datasheetu snímača DS18B20
 
[[http://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/DS18B20.pdf|datasheet]].
 
 
== ''' Senzor teploty DS18B20''' ==
 
===  '''Popis''' ===
 
* napájanie je 3,0V – 5,5V
 
* rozsah meranej teploty od –55°C do +125°C (-67°F do +257°F)
 
* presnosť 0,5°C v rozmedzí –10°C do +85°C
 
* rozlíšenie senzora je voliteľné v rozsahu 9 až 12 bit
 
* meranie teploty s rozlíšením 12 bit trvá 750ms
 
 
Všetky informácie su uvedené v DataSheete obvodu Ktorý si môžte [[Médiá:DS18B20DataSheet.pdf | stiahnuť tu ]]
 
 
'''Vyhotovenie senzora '''
 
 
Senzor sa vyrába v troch púzdrach: TO-92, SO-8 a uSOP-8.
 
 
[[Súbor:PuzdraDS18B20.png]]
 
 
=== '''Pamäť senzora'''===
 
 
Pamäť senzora – nazvaná SCRATCHPAD obsahuje 8 bajtov.
 
Bajt 0 a 1 obsahujú 16 bitové číslo s údajom o teplote.
 
Bajt 2 a 3 slúžia
 
 
 
 
[[Súbor:reset_1_wire.png]]
 
 
[[Súbor:vysielanie_na_1_wire.png]]
 
 
[[Súbor:Citanie_z_1_wire.png]]
 
 
== '''Zapojenie a Program''' ==
 
 
'''
 
=== '''Funkcia zariadenia''' ===
 
'''
 
Zariadenie ma za úlohu odmerať teplotu na viacerých snímačoch (v tomto prípade dvoch). Následne tieto hodnoty zobraziť na displeji. <br />
 
Snímače sú pripojené k zberici 1-wire. Identifikácia jednotlivých snímačov je základe ich jedinečného sériového čísla. <br />
 
Snímače využívajú v zapojení tri vodiče. Dátový vodič, vodič pre napájanie snímača a spoločný neutrálny vodič. <br />
 
<br />
 
 
'''Schéma zapojenia snímača'''
 
<br />
 
[[Súbor:DS18B20_externe_napajanie.png]]
 
<br />
 
 
'''Bloková schéma celého zapojenia''' <br />
 
- tu vlozit blokovku zapojenia procak + LCD + snimače + zdroj (ešte nemame urobenu blokovku)
 
 
=== '''Program''' ===
 
Program je písaný v jazyku C, v AVR Studio 4, určenom pre prácu so zariadeniami firmy Atmel. <br />
 
Použitý je 8-bitový mikrkontrolér s označením ATmega16. <br />
 
Pre komunikáciu so snímačmi teploty je použitý pin 0 portu A. <br />
 
Pre komunikáciu s LCD displejom sú využívané piny 0 až 5 portu C. <br />
 
<br />
 
 
'''Využívané piny''' <br />
 
 
Port A <br />
 
 
pin 0: 1-wire komunikacia <br />
 
<br />
 
 
Port C <br />
 
 
pin 0: treti datovy bit <br />
 
pin 1: druhy datovy bit <br />
 
pin 2: prvy datovy bit <br />
 
pin 3: nulty datovy bit <br />
 
pin 4: enable pin <br />
 
pin 5: RS pin <br />
 
<br />
 
 
'''Štruktúra programu'''<br />
 
Program je pre lepšiu prehľadnosť napísaný vo viacerých súboroch.
 
Skladá sa z týchto časti: <br />
 
- main.c ktorý obsahuje hlavný program <br />
 
- lcd.c ktorý obsahuje funkcie pre obsluhu a komunkáciu s LCD displejom <br />
 
- 1wire.c ktorý obsahuje funkcie potrebné pre správnu komunikáciu na zbernici (z pohľadu mástra) <br />
 
- hlavičkové subory k 1wire zbernici a LCD displeju (1wire.h a lcd.h)<br />
 
 
<br />
 
<br />
 
<source lang="c">
 
 
</source>
 

Aktuálna revízia z 17:30, 6. január 2013