Cuplarea circuitelor pe magistral ă sau pe un port paralel / serial

Cuplarea circuitelor pe magistrală sau pe un port

paralel / serial

Petre OGRUŢAN, decembrie 2012

Studii de caz

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. Conexiune

INTERNET

Hub

Switch

Router

Strat de protecţie din material plastic

Strat de de rezistenţă

Fibra opticăAcoperire pentru reflexie

Mediul de transmisie

Cablu UTP (Unshielded Twisted Pair), STP (Shielded Twisted Pair) cu 4 perechi de fire şi conector RJ45.

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: 192.168.0.1Creşterea 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 cabluFiecare 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.

Calculator 1

Calculator 2

Calculator 3

Rx

Tx

Rx

Tx

Rx

Tx

HUB

Transmisia prin cablu

Rx

Tx

Rx

Tx

Rx

Tx

SWITCH

Switch-ul analizează adresa destinatarului şi trimite datele doar la destinatar.

Calculator 1

Calculator 2

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.

Rx

Tx

Rx

Tx

Rx

Tx

ROUTERCalculator 1

Calculator 2

Calculator 3

IP1

IP2

IP3

Bloc conexiune Internet

După tipul conexiunii la Internet router-ele pot fi:

•Cuplate prin UTP

•Cuplate prin linia telefonică

•Cuplate optic

ColiziuniDacă 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).

t

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

Cuplarea la InternetÎn 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 InternetConectare prin Router

După conectarea fizică a unui router la Internet şi a unui calculator la Router se poate determina configuraţia astfel:

1.Se face Run, apoi cmd

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

Conectare la InternetProgramare 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 InternetProgramare Router cu IP dinamic

1.Se introduce numele utilizator şi parola date

de ISP

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.

Conectare la InternetProgramare 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


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.


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 IPCamere 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.

IPTVInternet 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 IPTelefonia 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.

Schema bloc

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.

Interfaţa cu magistrala paralelă

Serializare/ deserializareCodare/ decodareIntroducere/ recunoaştere adresă proprie

Interfaţa cu mediul de transmisie

10BaseT

AUI

Memorie proprie SRAM 16Kocteţi

Comanda memoriei EEPROM

Comanda memoriei SRAM externe

Comanda memoriei BROM

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.

Conectarea RTL8019Selecţia 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.

Date MD7-0

Magistrala ISA

SD15-0

SA19-0

INT7-0

Comenzi/ stări

RTL 8019

EECSEESKEEDOEEDI

MRDBMWRB

MA0

BCSB

EEPROM 9346

SRAM 32K

CS

BROM

CS

Adrese MA13-1

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

Controller Ethernet CS8900

Control ISA

Control al EEPROM

RAM

Magistrala paralelă

MAC809.3

Controller de RAM

EEPROM

10BASE-TEmiţător şi filtre

10BASE-TReceptor şi filtre

Transfor-mator de separare

RJ45Reţea Ethernet

Codare- decodare- PLL

AUIGestionarea puterii consumate

Tact

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

Configurarea circuitului se poate face prin scrierea /citirea registrelor interne de configurare sau datele de configurare pot fi încărcate dintr-un EEPROM serial.

EEDATAOUT

EEDATAINEESSK

SD7-0

SA14-0

DMARQ, DMACK

IRQ

SA19-0

Magistrala ISA

CS8900A

CSOUT

SD15-0

BROM

I8282

CS

EEPROM9346

CS

ELCS

Funcţionarea CS8900ATransmisia 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

V c c

V c c

V c c

V c c

V c c V c c

V c c

V c c

D 7

A 0

D 5

A 4

D 2

D 0

D 6D 4

D 6

D 4

A 1

D 0D 1

A 2

A 2

D 2

D 7

A 0

D 3

A 3

A 1

D 5

D 3

D 1

A 4A 3

D b 0

D b 1

D b 2

D b 3

D b 4

D b 5

D b 6

D b 7

D b 0D b 1D b 2D b 3D b 4D b 5D b 6D b 7

RTL8019ASU5

U 2

R TL 8 0 1 9 A S

1234

5

6

789

1 01 11 21 3

1 4

1 51 6

1 7

1 81 92 02 12 22 32 42 52 62 7

2 8

2 93 0

5 0

4 94 8

4 7

4 64 5

4 4

4 34 24 14 03 93 83 73 6

3 53 4

3 3

3 23 1

8 07 97 87 7

7 67 5

7 47 37 27 1

7 0

6 96 86 76 6

6 5

6 4

6 3

6 26 16 0

5 95 8

5 7

5 65 55 45 3

5 2

5 1

8 18 2

8 3

8 48 5

8 6

8 78 8

8 9

9 09 19 29 39 49 5

9 6

9 79 89 9

1 0 0

I N T3I N T2I N T1I N T0

S A 0

V D D

S A 1S A 2S A 3S A 4S A 5S A 6S A 7

G N D

S A 8S A 9

V D D

S A 1 0S A 1 1S A 1 2S A 1 3S A 1 4S A 1 5S A 1 6S A 1 7S A 1 8S A 1 9

G N D

I O R BI O W B

O S C I

TX+TX-

V D D

L DH D

G N D

S D 7S D 6S D 5S D 4S D 3S D 2S D 1S D 0

I O C H R D YA E N

R S TD R V

S M E M W BS M E M R B

B D 4B D 5B D 6B D 7

E E C SB C S B

B A 1 4B A 1 5B A 1 6B A 1 7

V D D

B A 1 8B A 1 9B A 2 0B A 2 1

J P

A U I

L E D 2

L E D 1L E D 0

L E D B N C

TP I N +TP I N -

V D D

R X+R X-

C D +C D -

G N D

O S C O

B D 3B D 2

G N D

B D 1B D 0

G N D

S D 1 5S D 1 4

V D D

S D 1 3S D 1 2S D 1 1S D 1 0S D 9S D 8

I O C S 1 6 B

I N T7I N T6I N T5I N T4

RJ-45

UTP

6

3

2

1

TP R X-

TP R X+

TP TX-

TP TX+

2 0 0R 4

C 53 0 p F

C 61 0 n F

C 21 0 n F

C 43 0 p F

+ C 1 1

1 u F

1

+ C 9

1 u F

U 1

A T9 0 S 8 5 1 5

9

1 81 9

2 0

2 93 03 1

4 0

2 12 22 32 42 52 62 72 8

1 01 11 21 31 41 51 61 7

12345678

3 93 83 73 63 53 43 33 2

R E S E T

XTA L 2XTA L 1

G N D

O C 1 BA L EI C P

V C C

P C 0 / A 8P C 1 / A 9

P C 2 / A 1 0P C 3 / A 1 1P C 4 / A 1 2P C 5 / A 1 3P C 6 / A 1 4P C 7 / A 1 5

P D 0 / R XDP D 1 / TXDP D 2 / I N T0P D 3 / I N T1P D 4P D 5 / O C 1 AP D 6 / W RP D 7 / R D

P B 0 / T0P B 1 / T1P B 2 / A I N 0P B 3 / A I N 1P B 4 / S SP B 5 / M O S IP B 6 / M I S OP B 7 / S C K

P A 0 / A D 0P A 1 / A D 1P A 2 / A D 2P A 3 / A D 3P A 4 / A D 4P A 5 / A D 5P A 6 / A D 6P A 7 / A D 7

D 2

L E D

D 1

L E D

R 3 1 K

R 2 1 K

1

P 1

1 32 51 22 41 12 31 02 292 182 071 961 851 741 631 521 41

Y 2

2 0 M H z

Y 1

8 M H z

P 2

C O M

594837261

C 71 0 n F

U 5M A X2 3 2

1 3

8

1 1

1 0

1

3

4

5

2

6

1 2

9

1 4

7

1615

R 1

2 K

C 31 0 n F

C 1

0 . 1 u F

+ C 1 01 u F

+C 8

1 u F

20F001N

U7

1

234

56 7

8

91 01 1

1 2TP O U T+

G N DTP O U T-TP I N +

G N DTP I N - TP R X-

G N D

TP R X+TP TX-G N D

TP TX+

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

CSCK

RESETXPSXC86RS

READXWRITEX

BUSYXINTCTL

INT1INT2

RxD TxD DSR, RTS, RI, DCD, DTR, CTS

Interfaţa cu procesorul

Stiva

UDP TCP

IP

PPP

SRAM 10K

Interfaţa cu mediul fizic internet

Stivă FIFO 16 octeţi

Buffer 1 octet

Seiko S-7600

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 magistralăCircuitul 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

SD0-7

READXWRITEX canalRS serialC86RESETXBUSYXINT

CS

ISAdateIOR

IOWA0

RESETIOCHRDY

IRQ

A0-9

DCD

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.

S-7600

SD0-7

READXWRITEX canalRS serialC86RESETXBUSYXINT

CS

Circuite de modificare de nivel

MODEM Internet

AT89S53

Portul P0

RDWRP1.2

P1.3P3.2

Canal serial

Legătura cu un calculator pentru programarea circuitului şi pentru încărcarea datelor

Web server Site Player

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 )

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.

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

PROTOCOL

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 hub-ul dezactivează portul. Sistemul USB este permanent într-un proces de inventariere a magistralei.

Gazda USB Hub

USB

Dispozitiv USB

SYNC PIDAdresã Endpoint

CRCPachet de semnalizare

Pachet de date

Pachet handshake

SYNC PID CRCDATA

SYNC PID

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 USB-RS232 FT8U232AM (USB 1.1) şi FT8U232BM (USB 2.0) şi cele de conversie USB-paralel 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

Emiţător/ Receptor USB

Emiţător/ Receptor USB

Motor serial USB

Motor serial USB

Generarea protocolului USB

Buffer de recepţie FIFO 128 octeţi

Buffer de recepţie FIFO 128 octeţi

Buffer de emisie FIFO 384 octeţi

Buffer de emisie FIFO 384 octeţi

Control FIFO şi interfaţă paralelă

Control FIFO şi interfaţă paralelă

Control EEPROM serial

Control EEPROM serial

EEPROM serialEEPROM serial

Generator al tensiunii de 3,3V

Generator al tensiunii de 3,3V

Oscilator 6MHz

Oscilator 6MHz x8x8

PLL pentru refacerea tactului din date

PLL pentru refacerea tactului din date

3,3V

D+

D-

D0-D7

RDWRTxERxF

TimerTimer

Cuplarea unui MC la USB printr-o interfaţă specializatăEmiţătorul / 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.

D0-D7

WR

TxE

RxF

RD

D0-D7


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.


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.

Interfaţa USBInterfaţa USB

DPLL refacere tact

DPRAMUSB

DPRAMUSB

Prescalare tactPrescalare tact24x

Regulator tensiune

Regulator tensiune 2MHz

D+

D-

VBUS

tact

Microcontrollere cu USB integratTransferul 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.

Gazdă USBFuncţie USB

Endpoint 6Endpoint 6



Buffer

Buffer

Buffer

Program client

Pipe 0

Pipe 6

Microcontrollere cu USB integrat

Cuplarea circuitelor pe magistral ă sau pe un port paralel / serial

Documents

Transcript of Cuplarea circuitelor pe magistral ă sau pe un port paralel / serial