Transcript 4.Cuplarea circuitelor pe magistrala sau pe un port serial /paralel

Cuplarea circuitelor pe
magistrală sau pe un port
paralel / serial
Studii de caz
Petre OGRUŢAN, decembrie 2012
Reţeaua Ethernet
Petre OGRUŢAN, decembrie 2012
Topologia reţelei
Topologia (structura)
este în stea.
Avantaj: întreruperea
unui fir nu întrerupe
reţeaua;
Dezavantaj: consum
mare de cablu.
O altă structură posibilă
este topologia bus.
Hub
Switch
Router
Conexiune
INTERNET
Mediul de transmisie
Strat de protecţie din
material plastic
Strat de de rezistenţă
Cablu UTP (Unshielded Twisted
Pair), STP (Shielded Twisted
Pair) cu 4 perechi de fire şi
conector RJ45.
Fibra optică
Acoperire pentru reflexie
Cablu optic, conectori şi
structura internă.
IP
Adresa IP (Internet Protocol) este o adresă numerică alocată fiecărui calculator conectat în Internet.
Adresa IP permite identificarea expeditorului şi destinaţiei unui mesaj.
Prima versiune apărută care este folosită şi astăzi este IPv4 în care adresa este pe 32 de biţi.
Reprezentarea canonică a IP-ului IPv4 este pe grupe de 8 biţi, în zecimal, separate de punct, de
exemplu: 192.168.0.1
Creşterea numărului de calculatoare cuplate în Internet a făcut ca IP-urile în această versiune să fie
insuficiente şi astfel a apărut IPv6, pe 128 biţi.
Autoritatea internaţională Internet Assigned Numbers Authority (IANA) distribuie adresele IP la
5 autorităţi regionale care apoi le distribuie la ISP (Internet Service Provider)
Transmisia prin cablu
Fiecare calculator trimite date
serial pe Tx şi recepţionează
date pe Rx. Două perechi de
fire sunt libere pentru
conectarea
unei
linii
telefonice.
Cadrul (şirul) de date seriale
conţine adresa IP a sursei şi
a destinaţiei.
Hub-ul trimite toate mesajele la
toate calculatoarele.
Switch-ul analizează adresa
destinatarului şi trimite
datele doar la destinatar.
HUB
Rx
Calculator 1
Tx
Rx
Calculator 2
Tx
Rx
Tx
Calculator 3
Transmisia prin cablu
SWITCH
Rx
Calculator 1
Tx
Switch-ul analizează adresa
destinatarului şi trimite
datele doar la destinatar.
Rx
Calculator 2
Tx
Rx
Tx
Calculator 3
Transmisia prin cablu
În plus faţă de Switch Router-ul
stabileşte automat adrese IP
pentru fiecare calculator
cuplat şi analizează traficul.
Routerul permite conexiunea
la Internet.
ROUTER
Rx
Calculator 1
Tx
IP1
Rx
Calculator 2
Tx
IP2
După tipul conexiunii
la Internet router-ele
pot fi:
Rx
Tx
•Cuplate prin UTP
•Cuplate prin linia
telefonică
•Cuplate optic
IP3
Bloc conexiune Internet
Calculator 3
Coliziuni
Dacă 2 sau mai multe calculatoare transmit date în exact acelaşi moment se produce o coliziune.
Coliziunea este detectată de ambele calculatoare care au produs-o pentru că ambele urmăresc linia
Tx. Linia Tx este comună, deci dacă un calculator pune logic 1 şi unul logic 0 linia va fi în 0. Când
s-a detectat o coliziune ambele calculatoare încetează transmisia şi o reîncep după trecerea unui
interval de timp generat aleator (la întâmplare).
Nivel linie calculator 1
t
Nivel linie calculator 2
t
Nivel linie rezultat
Niciun calculator nu cieşte ce a scris pe linie, deci s-a
detectat o coliziune
t
Cuplarea la Internet
În prezent în Braşov există mai multe variante de cuplare la un ISP (Internet Service
Provider):
1.Prin cablu UTP la un Router principal (RCD RDS)
2.Prin linia telefonică (Romtelecom Clicknet)
3.Prin cablu optic (RCD RDS)
Ca să se poată conecta cu acelaşi abonament Internet mai multe calculatoare cuplate în
reţea este nevoie de un router. Structura unei reţele personale este:
La un Router se pot conecta:
•Unităţi de stocare (hard discuri externe) cu
interfaţă Ethernet, accesibile de la toate
calculatoarele ca resursă comună a reţelei;
•Switch-uri sau Router-e care extind numărul
de echipamente care se pot cupla. De regulă
un Router comun are 4 porturi UTP.
Cuplarea la Internet
În prezent toate router-ele au şi posibilitatea de
comunicaţie wireless. Structura reţelei cuprinde
calculatoare conectate prin fir şi conectate
wireless. Au apărut şi imprimante sau
televizoare cate pot fi incluse wireless într-o
astfel de reţea.
ISP atribuie o adresă IP router-ului care poate fi fixă
sau dinamică. Aceasta este adresa IP la care se
vede reţeaua locală din Internet.
Router-ul atribuie adrese IP fixe calculatoarelor
desktop din reţeaua locală şi dinamice
calculatoarelor portabile.
Conectare la Internet
Conectare prin Router
După conectarea fizică a unui
router la Internet şi a unui
calculator la Router se
poate determina
configuraţia astfel:
2.Se introduce
comanda ipconfig /all
3.Se vede IP-ul alocat
calculatorului
4.Se vede IP-ul alocat router-ului.
Este IP-ul de la care calculatorul
primeşte Internet
1.Se face Run, apoi
cmd
Conectare la Internet
Programare Router cu IP fix
În orice browser de
Internet se introduce
adresa IP a router-ului,
după care se intră în
programul router-ului
cu nume utilizator şi
parolă.
Conexiunea cu IP static
(fix) este o conexiune
mai sigură, are viteză
mai bună dar este mai
scumpă.
1.Se alege Internet
Setup
2.Se introduc datele oferite de ISP care conţin
IP-ul cu care Router-ul este văzut în Internet
3.Se introduc datele oferite de ISP care conţin
IP-ul la care Router-ul se conectează pentru a
primi Internet
Conectare la Internet
Programare Router cu IP dinamic
La conexiunea cu IP
dinamic la fiecare
conectare la Internet
router-ul primeşte o altă
adresă IP. Conexiunea
se numeşte PPPoE
(point-to-point protocol
over Ethernet) şi este
cel mai utilizat mod de
conectare atât de RDS
RCS cât şi de
Romtelecom pentru
micii utilizatori.
1.Se introduce numele
utilizator şi parola date
de ISP
Conectare la Internet
Programare Router wireless
1.Se alege Wireless
Setup
2.Se alege numele
router-ului (SSID)
3.Se alege modul de
lucru b, g, n
4.Se alege modul de
autentificare pentru
accesul wireless si
parola de acces
5.Se salvează setările
Conectare în reţea
Click pe My Computer,
apoi Properties.
Pentru toate calculatoarele
din reţea se stabileşte
acelaşi grup de lucru.
Fiecare calculator trebuie
să primească un nume
unic.
1.Se alege nemele
grupului de lucru
Conectare în reţea
Start apoi Settings, apoi
Network
Connections, apoi
Local Area
Connection şi
Properties. Se alege
TCPIP şi din nou
Properties. Se
verifică ca sistemul
care se conectează
să fie pe obţinere de
IP automată pentru a
permite router-ului
să îi aloce un IP.
Conectare în reţea
Pentru a pune în comun în reţea resurse
(sharing) trebuie realizată o
operaţie de selecţie şi acceptare.
Pentru a pune în comun unităţi, fişiere
sau subdirectoare se face click
pentru selecţie apoi click dreapta şi
Sharing. Se acceptă apoi punerea în
reţea cu o bifă în căsuţa
corespunzătoare. Cu o altă bifă se
poate accepta ca fişierul sau
subdirectorul să poată fi modificat
din reţea.
Imprimantă de reţea
Start apoi Settings, apoi
Printers...
Se poate defini o
imprimantă cuplată
direct la reţea prin
alegerea unui port
virtual.
Se poate defini o
imprimantă cuplată
la un calculator
conectat în reţea
prin Add Printer.
Imprimantă de reţea
Pentru o imprimantă
cuplată la un
calculator conectat
în reţea trebuie ca pe
calculatorul pe care
este instalată să
facem Share ca
imprimanta să poată
fi utilizată în reţea.
Click dreapta pe numele
imprimantei,
Properties şi
Sharing.
Comanda ping şi tracert
Comanda ping se poate
utiliza prin Run, apoi
cmd, apoi Enter.
Este o comandă de test
foarte utilă care
verofică o conexiune
în reţea sau în
Internet. Rezultatul
comenzii este o
confirmare a
existenţei unei
legături şi timpul de
transmisie.
Comanda tracert se poate
folosi pentru a
verifica legătura cu un
calculator îndepărtat
din Internet.
Dispozitive IP
Camere IP
Camerele de
supraveghere cu IP
atât conectate prin
cablu cât şi wireless
au avantajul că
imaginile pot fi
vizualizate prin
Internet, de la
distanţă.
IPTV
Internet Protocol television (IPTV) este un sistem standardizat de transmisie a programelor TV prin
Internet, dar cu hardware specific suplimentar de decodare. IPTV are următoarele posibilităţi:
1.Televiziune live cu interactivitate iTV care permite să intervii în spectacol sau emisiuni.
2.Televiziune întârziată care permite să vizionezi emisiuni care au fost difuzate anterior.
3.Video On Demand VOD care permite să alegi emisiunile dorite.
Toate aceste facilităţi sunt oferite contra cost. Hardware-ul de decodare poate fi integrat în televizor,
cuplarea fiind posibilă direct la Internet printr-un cablu UTP sau wireless. Astfel televizorul Sony
BRAVIA KDL32EX523 32-Inch LED HDTV (jos stânga) are integrat un modul WiFi cu care
poate fi conectat la un router wireless obişnuit. Dacă televizorul nu are suport hardware pentru
IPTV atunci există dispozitive numite media TV box care se conectează la Internet şi asigură
semnalul video necesar televizorului (dreapta).
Telefonie IP
Telefonia IP (VoIP, Voice over IP) este procesul de transmitere a conversaţiilor vocale umane prin
legături de date de tip IP. Avantajul principal al VoIP faţă de telefonia clasică este preţul redus,
datorat faptului că se utilizează reţeaua IP (Internetul) care poate fi folosită în acelaşi timp şi pentru
alte servicii, precum navigare web, e-mail, e-banking şi multe altele. Ca şi dezavantaj, de multe ori
calitatea covorbirii este mai slabă decât la liniile telefonice clasice, comutate.
Dacă o persoană are calculator conectat la Internet atunci conversaţiile VoIP pot fi realizate cu
programe de gen Skype sau Yahoo Voice. Cu aceste programe se pot apela şi numere de telefon din
altă ţară. Dacă persoana nu deţine calculator conversaţiile se pot realiza cu aparate telefonice
cuplate direct la Internet.
Circuitul interfaţă de
reţea RTL 8019
RTL 8019 este un controller de reţea Ethernet care oferă o soluţie simplă şi performantă
aplicaţiilor cu transfer de date prin reţea. Circuitul permite transfer full duplex pe UTP (şi
dacă plăcile de reţea sunt cuplate între ele printr-un switch adecvat). Circuitul suportă 3
nivele de economie de energie: mod adormit, mod oprit (Power Down) dar cu tactul în
funcţiune şi mod oprit cu tactul oprit.
La RTL 8019 poate fi conectată o memorie ROM numită BROM (Boot ROM) din care se poate
încărca un set de date care vor aduce sistemul de operare de pe server, caz în care staţia
conectată nu are nevoie de hard disc (aplicaţie importantă la sistemele care comandă
automatizări). Memoria ROM poate fi de 16K, 32K sau 64K şi poate fi citită de sistem prin
interfaţa ISA, începând de la o adresă configurabilă. După incărcarea sistemului de operare
memoria BROM poate fi invalidată pentru a elibera zona de adrese ocupată.
Pentru a mări viteza de transfer, cadrele recepţionate sau cele de emis pot fi stocate într-o
memorie locală SRAM cuplată la RTL 8019. Se pot conecta până la 32Kocteţi SRAM.
Există variante de RTL 8019 cu memorie SRAM integrată.
Configuraţia şi parametrii de iniţializare pot fi stocaţi într-o memorie serială EEPROM cuplată
la circuit. Această memorie (de tip 9346) poate fi programată în circuitul cu RTL 8019.
Programarea circuitului se
realizează cu un set de
registre citite /scrise de
procesor la adrese de I/O.
Aceste adrese sunt relative la
o adresă de bază I/O care
poate
fi
selectată
la
iniţializare (una din 16 adrese
posibile). Linia de întrerupere
cu care lucrează circuitul
poate fi programată ca una
din 8 linii posibile.
Schema bloc
Interfaţa cu
magistrala
paralelă
Memorie
proprie
SRAM
16Kocteţi
Serializare/
deserializare
Codare/ decodare
Introducere/
recunoaştere adresă
proprie
Comanda
memoriei
EEPROM
Interfaţa cu mediul de
transmisie
10BaseT
AUI
Comanda
memoriei
SRAM
externe
Comanda
memoriei
BROM
Programarea adresei de bază de I/O, a dimensiunii memoriei BROM, linia de întrerupere se
fac la iniţializare prin jumperi. Desigur că unii parametrii pot fi modificaţi prin scrierea
registrelor de configurare. Circuitul selectează automat între transmisia 10BaseT sau
AUI (Attachement Unit Interface). Mediul de transmisie (cablu coaxial sau cablu
torsadat (UTP)) trebuie specificat cu jumperi.
Conectarea RTL8019
Selecţia EEPROM se face cu
semnalul EECS generat
de RTL 8019, iar
transferul de date are loc
serial prin EEDO şi
EEDI. Memoria SRAM
este selectată de linia de
adresă MA0 iar sensul
transferului este dat de
semnalele de RD şi WR
(MRDB şi MWRB).
Memoria BROM din
care se poate doar citi
este
selectată
de
semnalul BCSB.
Magistrala
ISA
RTL 8019
Adrese MA13-1
SD15-0
Date
0
SA19-0
INT7-0
Comenzi/
stări
EECS
EESK
EEDO
EEDI
EEPROM
9346
MD7-
SRAM
32K
CS
BROM
CS
MRDB
MWRB
MA0
BCSB
O memorie SRAM ca buffer de date de 16Kocteţi este inclusă în majoritatea modelelor de RTL 8019.
În această memorie internă, controlabilă prin jumperi se pot stoca mai multe cadre. Memoria externă
SRAM este opţională, la fel şi memoria BROM. Dacă este suficientă configurarea prin jumperi şi
memoria EEPROM poate lipsi. Circuitul poate transfera date atât pe 8 cât şi pe 16 biţi. Configuraţia
fără memorii externe şi cu conectarea pe 8 biţi este folositoare pentru aplicaţii cu microcontrollere.
Circuitul interfaţă de
reţea CS8900A
Magistrala
paralelă
EEPROM
Tact
RJ45
Reţea
Ethernet
Controller Ethernet CS8900
Contr
ol
ISA
Control al
EEPROM
10BASE-T
Emiţător şi filtre
RAM
10BASE-T
Receptor şi filtre
CodaredecodarePLL
MAC
809.3
Controller
de RAM
Gestionarea
puterii consumate
AUI
Transformator de
separare
Structura CS8900A
1.Interfaţa cu magistrala ISA, toate liniile de interconectare având capabilităţi de încărcare standard.
Circuitul poate cere o întrerupere pe una din patru linii şi poate cere un transfer DMA pe una din
trei linii. Liniile se selectează la iniţializarea circuitului.
9.Memoria internă (4K octeţi) face ca o memorie externă să nu mai fie necesară. Circuitul introduce în
această memorie un întreg cadru de trimis sau recepţionat. Accesul la memoria proprie se poate
face fără stări de WAIT.
3.Modulul MAC (Media Access Control) de acces la reţea asigură accesul conform standardului IEEE
809.3 în mod full duplex. MAC se ocupă de toate aspectele legate de transmisia cadrului cum ar fi
detecţia de coliziuni, generarea şi detectarea preambulului, generarea şi verificarea CRC. Modulul
MAC retransmite automat cadrul după detectarea unei coliziuni.
4.Interfaţa cu EEPROM este necesară pentru a citi un EEPROM serial opţional care conţine datele de
configurare ale circuitului. Se elimină astfel microîntrerupătoarele sau jumperii care sunt destul de
scumpi.
5.Interfaţa analogică cu reţeaua conţine codorul şi decodorul Manchester, circuitul de refacere a tactului
din semnalul recepţionat (cu PLL), transceiver pentru 10BASE-T şi o interfaţă AUI (Attachement
Unit Interface). Selecţia între AUI şi 10BASE-T se face automat sau manual. Trei LED-uri arată
starea circuitului: starea ON sau OFF a legăturii, activitatea Ethernet şi starea magistralei.
Transceiverul 10BASE-T conţine emiţătoare şi receptoare de linie şi filtre analogice, în exterior
fiind necesar doar un transformator de separare. Sunt suportate cabluri cu impedanţa caracteristică
de 100, 120 şi 150, ecranate sau neecranate.
Conectarea CS8900A
Magistrala
ISA
EEDATAOUT
CS8900A
SD150
EEDATAIN
EESSK
SA19-0
EEPROM
9346
CS
Configurarea circuitului se poate face prin
scrierea /citirea registrelor interne de
configurare sau datele de configurare
pot fi încărcate dintr-un EEPROM
serial.
IRQ
ELCS
DMARQ,
DMACK
CSOUT
SA14-0
BROM
I8282
SD7-0
CS
Funcţionarea CS8900A
Transmisia unui cadru începe cu o comandă (Transmit Command) prin care se precizează când să înceapă
transmisia (după ce toţi octeţii au fost transmişi în CS8900 de exemplu), existenţa CRC etc. Se trimite apoi
lungimea cadrului, (Transmit Length), după care se trimit datele în CS prin transfer de memorie în memoria
proprie sau prin transfer I/O. Circuitul transmite cadrul în reţea începând cu un preambul urmat de adresa
destinaţiei, adresa sursei, date, octeţi de CRC (se pot citi amănunte în paginile anterioare, la structura cadrului
Ethernet).
Recepţia unui cadru este realizată de CS şi cadrul este stocat în memorie. Recepţia se face prin decodare
Manchester, apoi sunt eliminate preambulul, adresa destinatarului este verificată şi dacă corespunde cu adresa
programată în CS cadrul este memorat şi se anunţă procesorul printr-o întrerupere. În a doua fază datele din
memorie se transferă în memoria sistemului pe magistrală, prin transfer de memorie, transfer I/O sau prin
DMA.
Transferul de memorie se face prin accesul direct al procesorului la memoria internă a CS, adresată prin ISA de
liniile de adresă, sensul transferului fiind dat de MEMR sau MEMW. Registrele de configurare pot fi accesate
şi ele în acest mod. La transferul I/O, CS este accesat prin 8 registre de 16 biţi, văzute de procesor în spaţiul de
I/O. Sensul transferului este dat de IOR şi IOW. Acest al doilea mod (I/O) este ales implicit la pornirea
circuitului (sau la RESET).
Programarea circuitului CS8900 se face printr-un concept original de programare, prin intermediul memoriei
interne numită PacketPage. Accesul la această memorie poate fi realizat atât prin transfer cu memoria cât şi
I/O. Transferul cu memoria este preferat deoarece pe ISA ciclul de memorie este cu un tact mai scurt decât cel
de I/O. Conectarea lui CS8900 la un microcontroller face imposibilă tratarea PacketPage prin transfer de
memorie.
Cuplarea RTL8019 la un
microcontroller
P1
Vcc
1
14
2
15
3
16
4
17
5
18
6
19
7
20
8
21
9
22
10
23
11
24
12
25
13
U1
Vcc
Db0
Db1
Db2
Db3
Db4
Db5
Db6
Db7
Db0
Db1
R1
Db2
2K
Db3
C1
Db4
0.1uF
Db5
Db6
Db7
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
19
18
Y1
20
C4
30pF 8MHz
C5
30pF
PB0/T0
PB1/T1
PB2/AIN0
PB3/AIN1
PB4/SS
PB5/MOSI
PB6/MISO
PB7/SCK
RESET
PD0/RXD
PD1/TXD
PD2/INT0
PD3/INT1
PD4
PD5/OC1A
PD6/WR
PD7/RD
XTAL1
XTAL2
GND
U2
40
28
27
26
25
24
23
22
21
VCC
PC7/A15
PC6/A14
PC5/A13
PC4/A12
PC3/A11
PC2/A10
PC1/A9
PC0/A8
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
31
30
29
ICP
ALE
OC1B
32
33
34
35
36
37
38
39
PA7/AD7
PA6/AD6
PA5/AD5
PA4/AD4
PA3/AD3
PA2/AD2
PA1/AD1
PA0/AD0
A4
A3
A2
A1
A0
33
30
29
A0
A1
A2
A3
A4
AT90S8515
Vcc
2
1
+
16
Vcc
C8
C9
+
1
6
2
7
3
8
4
9
5
C10
1uF
6
4
7
5
10
8
9
14
11
13
12
COM
U5
MAX232
1uF
C11
1uF
15
+
P2
3
+
1uF
36
37
38
39
40
41
42
43
95
94
93
92
91
90
88
87
Vcc
5
7
8
9
10
11
12
13
15
16
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
97
98
99
100
1
2
3
4
1
65
31
32
1
64
34
SD0
SD1
SD2
SD3
SD4
SD5
SD6
SD7
SD8
SD9
SD10
SD11
SD12
SD13
SD14
SD15
BD0
BD1
BD2
BD3
BD4
BD5
BD6
BD7
BA14
BA15
BA16
BA17
BA18
BA19
BA20
BA21
RSTDRV
IOWB
IORB
SA0
SA1
SA2
SA3
SA4
SA5
SA6
SA7
SA8
SA9
SA10
SA11
SA12
SA13
SA14
SA15
SA16
SA17
SA18
SA19
LED1
LED0
LEDBNC
LED2
TPINTPIN+
LD
HD
RTL8019AS
U5
EECS
BCSB
OSCI
OSCO
VDD
VDD
VDD
VDD
VDD
VDD
INT7
INT6
INT5
INT4
INT3
INT2
INT1
INT0
GND
GND
GND
GND
GND
GND
TX+
TXRX+
RXCD+
CDIOCS16B
IOCHRDY
JP
SMEMRB
SMEMWB
AUI
AEN
RTL8019AS
85
84
82
81
80
79
78
77
Vcc
Vcc
D1
D2
LED
74
73
72
71
69
68
67
66
LED
R2 1K
R3 1K
20F001N
62
61
60
63
R4 200
6
5
TPINGND
TPRXGND
7
8
C2
10nF
58
59
RJ-45
C3
10nF
6
3
46
45
4
3
2
76
75
C6
10nF
TPIN+
TPRX+
TPOUT- TPTXGND
GND
9
10
11
2
C7
10nF
1
TPRXTPRX+
TPTXTPTX+
Y2
50
51
89
70
57
47
17
6
86
83
52
44
28
14
49
48
56
55
54
53
96
35
1
TPOUT+ TPTX+
20MHz
Vcc
U7
12
UTP
Web servere
Web server SEIKO
Circuitul SEIKO S-7600
asigură o conectivitate
superioară la Internet
pentru orice gen de
tehnică de calcul datorită
faptului că realizează
hardware stiva TCP-IP.
Dacă un PC dispune de
suficientă putere de calcul
pentru a codifica /
decodifica cadrul TCP-IP,
pentru un microcontroller
este vital ca legarea la
Internet să fie realizată
prin intermediul unei
stive hardware, pentru că
un cadru de date are o
structură complexă.
SD7-0
CS
CK
RESETX
PSX
C86
RS
READX
WRITEX
BUSYX
INTCTL
INT1
INT2
Interfaţa cu
procesorul
Seiko S-7600
Stiva
UDP
TCP
SRAM
10K
IP
PPP
Interfaţa cu mediul fizic internet
Stivă
FIFO 16
octeţi
RxD
CTS
Buffer 1
octet
TxD
DSR, RTS, RI, DCD, DTR,
Funcţionare
În modul interfaţă paralelă pentru procesoare INTEL, pe liniile de date sunt prezente şi
adresele, validate de un RS activ, care pot fi încărcate în circuit la un impuls WRITEX.
Datele de la locaţia adresată apar pe liniile SD0-SD7 în sensul dat de WRITEX şi
READX. Un ciclu nou poate începe după ce BUSYX revine la starea inactivă. Un ciclu
este posibil când circuitul este selectat (CS activ).
În modul interfaţă serială pe cele 2 linii de date se transferă serial întâi adresa apoi datele, cu
frecvenţa dată de linia de tact.
Circuitul dispune de o memorie SRAM internă de 10Kocteţi în care este stocată stiva:
bufferul cadrului recepţionat, bufferul cadrului de transmis, numărul IP etc. Memoria
poate stoca 2 cadre.
Circuitul poate lucra cu protocoalele TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User
Datagram Protocol), IP (Internet Protocol) şi PPP (Point to Point Protocol, utilizat în
legături punct la punct, aşa cum este legătura între modemuri pe linie închiriată).
Registrele circuitului sunt văzute în spaţiul de memorie.
Cuplarea pe magistrală
Circuitul este selectat prin
selecţie cu decodificator
care activează semnalul
CS. Transferul de date
are loc pe magistrala de
date de 8 biţi SD0-7.
Dacă circuitul este
ocupat generează un
BUSYX
care
prelungeşte ciclul de
magistrală
cu
IOCHRDY. Cererea de
întrerupere se leagă la o
linie liberă a ISA. Linia
C86 selectează modul
de
lucru
pentru
procesoare
INTEL.
Liniile din canalul
serial se leagă la un
modem
după
modificarea de nivel.
S-7600
ISA
SD0-7
date
IOR
IOW
A0
READX
WRITEX
RS
C86
RESETX
BUSYX
INT
RESET
IOCHRDY
IRQ
CS
DCD
A0-9
canal
serial
Circuite de
modificare de
nivel
MODEM
Internet
Cuplarea la
microcontroller
Semnalele de comandă
pentru S-7600 sunt
realizate de semnale
din
porturile
microcontrollerului.
Această schemă poate
fi folosită pentru a
stoca o pagină de
WEB independent de
un sistem de calcul. O
dată încărcată pagina
prin legătura serială
cu sistemul gazdă, ea
va fi accesibilă prin
Internet.
AT89S53
S-7600
Portul P0
RD
WR
P1.2
P1.3
P3.2
SD0-7
READX
WRITEX
RS
C86
RESETX
BUSYX
INT
Canal serial
Legătura cu un calculator
pentru programarea
circuitului şi pentru
încărcarea datelor
CS
canal
serial
Circuite de
modificare de
nivel
MODEM
Internet
Web server Site Player
În aproximativ 2 cm pătraţi, SitePlayer
include un server web, controller
Ethernet 10baseT, memorie pentru
stocarea paginilor web, coprocesor
pentru obiectele grafice şi o interfaţă
serială.
Structura Site Player
1. Controllerul de reţea RTL8019AS Realtek
(Se ocupă de semnalele Ethernet şi transferă pachetele IP către microcontroller)
2. Microcontrollerul Philips 89C51
(Se ocupă de protocolul TCP/IP, suportă 8 porturi I/O şi un port serial )
Test pagină WEB
Pagina web prin intermediul căreia se poate aprinde ledul roşu şi ledul verde prezent pe
placa de dezvoltare
Filtrul de reţea
Filtrul de reţea realizează o izolare galvanică, necesară pentru a nu apărea diferenţe de
potenţial între masele celor două dispozitive conectate Ethernet.
Crearea unui proiect
Codul care indica SitePlayer-ului cum să funcţioneze şi ce pagini web trebuie să
servească trebuie definit de SitePlayer Definition file şi apoi asamblate într-o
imagine binară ( SitePlayer Binary image) folosind utilitarul SiteLinker. Imaginea
binara este scrisă în memoria flash prin conexiunea Ethernet. Interacţiunea cu
dispozitivul si servirea paginilor web se poate face atât folosind placa de
dezvoltare cât şi emulatorul SitePlayePC.
În continuare sunt prezentaţi paşii necesari creării unui proiect:
1.
Definirea şi crearea obiectelor (folosind un editor de texte) în fişierul
SitePlayer Definition File(.SPD)
2.
Creare paginilor web folosind un editor HTML.
3.
Asamblarea şi download-area fişierului binar SitePlayer Binary file (.SPB)
folosind programul SiteLinker.
4.
Simularea folosind programul SitePlayerPC.
Exemplu
Cu ajutorul unor imagini
*.gif care reprezintă
cifrele de la 0 la 9 ale
unui display cu leduri
se poate realiza un
afişaj elegant.
Cuplarea Site Player cu
un microcontroller
USB
PROTOCOL
Gazda USB
Adresã
Endpoint
SYNC
PID
SYNC
PID
DATA
SYNC
PID
Hub
CRC
CRC
Pachet de semnalizare
Pachet de date
Pachet handshake
Dispozitiv USB
USB
Un dialog simplificat este dat în figură. Cu un pachet de semnalizare se indică adresa
dispozitivului şi tipul tranzacţiei care presupunem că este un transfer de date spre gazda
USB. Dispozitivul USB răspunde cu pachetul de date. Gazda confirmă primirea cu un
pachet handshake.
USB acceptă cuplarea şi decuplarea de dispozitive în orice moment. Un dispozitiv este cuplat la
un hub iar hub-ul dispune de un indicator de stare la fiecare port. Calculatorul gazdă
sesizează semnalizarea de la hub şi atribuie o adresă unică dispozitivului. La decuplare hubul dezactivează portul. Sistemul USB este permanent într-un proces de inventariere a
magistralei.
Cuplarea unui MC la USB printr-o
interfaţă specializată
Dacă aplicaţia necesită cuplarea
unui MC la USB atunci există
două variante, utilizarea unei
interfeţe specializate aşa cum
sunt cele din familia FTDI sau
alegerea unui MC care are
interfaţă USB integrată.
Circuitele FTDI cel mai cunoscute
sunt cele de conversie USBRS232 FT8U232AM (USB
1.1) şi FT8U232BM (USB
2.0) şi cele de conversie USBparalel FT8U245AM (USB
1.1) şi FT8U245BM (USB
2.0). Protocolul USB este
încorporat total în circuit şi nu
este nevoie de programarea
formării
sau
gestionării
cadrelor USB.
FT245BM
Timer
3,3V
D+
Generator al
tensiunii de 3,3V
Motor serial
USB
Emiţător/
Receptor USB
Buffer de
recepţie FIFO
128 octeţi
DGenerarea
protocolului USB
Buffer de
emisie FIFO
384 octeţi
PLL pentru refacerea
tactului din date
Control
EEPROM serial
Oscilator
6MHz
x8
EEPROM serial
Control
FIFO şi
interfaţă
paralelă
D0D7
RD
WR
TxE
RxF
Cuplarea unui MC la USB printr-o interfaţă specializată
Emiţătorul / receptorul USB transmit /recepţionează datele USB. Motorul serial codifică / decodifică datele,
asamblează cadrul USB, inserează sau verifică CRC. Datele sunt convertite în format paralel şi sunt transferate
printr-un protocol paralel simplu.
Un generator de tact de 6MHz cu un cristal în exterior generează semnalul de tact, care este multiplicat de 8 ori şi
constituie tactul intern al circuitului. Un generator de 3,3V alimentează blocurile interne dar tensiunea generată
poate fi folosită şi în exterior. EEPROM-ul serial memorează date privitoare la configuraţia circuitului.
Circuitul FT232BM are o schemă bloc asemănătoare, diferenţa fiind blocul de interfaţă care este în acest caz serială.
Semnalele sunt cele de la RS232: TxD, RxD, RTS, CTS, DTR, DSR, DCD, RI şi în plus TxDEN un semnal de
validare transmisie necesar la standardul RS485.
Două semnale care arată că se transmit sau se recepţionează date TxLED şi RxLED pot să fie folosite la comanda
unor indicatoare luminoase de activitate. Protocoalele permise sunt cele hard DTR sau CTS şi soft Xon-Xoff.
Un circuit generator de rată de Baud asigură tactul standard necesar transmisiei.
Datele în format paralel pot fi citite sau scrise printr-un protocol controlat de semnalele RD, WR, TxE şi RxF dar pot
fi transferate automat cu o periodicitate dată de un timer intern, ceea ce face posibile aplicaţii în care FTDI nu
este cuplat în partea paralelă la un microcontroller ci la un simplu element de execuţie sau traductor. Acest mod
de lucru se numeşte Bit Bang.
Scrierea datelor se face când TxE este în stare 0 logic. După memorarea octetului în bufferul de transmisie TxE
devine din nou 0 logic. La recepţia datelor se foloseşte RxF care în stare 0 logic anunţă că s-a recepţionat un
caracter.
D0D7
RxF
RD
WR
TxE
D0D7
Cuplarea unui MC la USB printr-o
interfaţă specializată
Uşurinţa implementării unei interfeţe
USB a condus la realizarea unui
proiect prin care a fost realizată o
lucrare de laborator. Proiectul a
constat în realizarea unei plăci de
interfaţă USB paralel cu circuitul
FT245BM. La partea paralelă a
circuitului a fost conectată o bară 8
de LED-uri ca ieşire şi 8
întrerupătoare ca intrare, figura 8.
Sensul datelor a fost stabilit de un
microîntrerupător.
Circuitul
FT245BM a fost lipit pe partea din
spate a plăcii. Studenţii au primit
software-ul de lucru şi au avut ca
sarcină aprinderea LED-urilor şi
citirea întrerupătoarelor.
Cuplarea unui MC la USB printr-o interfaţă specializată
Interfaţa cu microcontrollerul este simplă şi uşor de implementat, constă ca şi hardware în
conectarea câtorva semnale, TxD cu RxD la FT232BM şi cele 8 linii de date şi 4 de
protocol la FT245BM. În figură se vede simplitatea unei conectări a unui circuit
FT245BM la un microcontroller PIC16F.
Microcontrollere cu USB integrat
Un model de microcontroller cu USB integrat este ATMEL AT90USB care este disponibil în
diverse combinaţii de memorie. Interfaţa USB are următoarele caracteristici:
·
Viteza este de 1,5 Mbps la USB 1.0 (Low Speed), 12Mbps la USB 1.1 (Full Speed);
·
Conţine 7 endpoint-uri cu dimensiunile de 64 octeţi (endpoint 0, de control), 256 octeţi
(endpoint 1) şi câte 64 octeţi celelalte;
·
Conţine o memorie dual port DPRAM de 832 de octeţi pentru endpoint-uri.
tact
Regulator
tensiune
Interfaţa USB
D+
D-
VBUS
DPLL
refacere
tact
2MHz
24x
DPRAM
USB
Prescalare tact
Microcontrollere cu USB integrat
Transferul de date bazat pe endpoint-uri şi pipe-uri este reprezentat în figura de mai jos.
Transmiterea datelor pe aceeaşi linie dar din surse diferite prevăzute cu buffer-e şi spre destinaţii diferite
fluidizează traficul. Mărimea endpoint-urilor poate fi programată în MC, cu anumite condiţionări.
Fiecare endpoint poate cere o întrerupere atunci când este plin (la recepţie) sau gol (la emisie).
Registrele de programare a USB au semnificaţii diferite pentru modul de lucru gazdă sau funcţie.
Funcţie USB
Gazdă USB
Pipe
6
Endpoint 6
Buffer
Program
client
Endpoint 1
Buffer
Endpoint 0
Buffer
Pipe 0
Microcontrollere cu USB integrat