1 / 35

TIES530 - Sulautettujen järjestelmien arkkitehtuurit

TIES530 - Sulautettujen järjestelmien arkkitehtuurit. Luento 8: Oheislaitteet ja komponentit. Jukka Ihalainen, jukka.ihalainen@chydenius.fi Tietoliikennelaboratorio, http://rf.chydenius.fi. Komponentteja. Vastukset ylösvetovastus virranrajoitus

gillespie-hehir
Download Presentation

TIES530 - Sulautettujen järjestelmien arkkitehtuurit

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. TIES530 - Sulautettujen järjestelmien arkkitehtuurit Luento 8: Oheislaitteet ja komponentit Jukka Ihalainen, jukka.ihalainen@chydenius.fi Tietoliikennelaboratorio, http://rf.chydenius.fi

  2. Komponentteja • Vastukset • ylösvetovastus • virranrajoitus • useat komponentit kestävät vain muutaman kymmenen mA:n virtoja, esim LED tyypillisesti max 20 mA • jännitteenjako • esim äänenvoimakkuuden säätö

  3. Komponentteja… • Kondensaattorit • kytkentäkondensaattorina blokkaa tasakomponentin , kytkinvärähtelyiden suodatus (alipäästösuodatin), käyttöjännitteen häiriöiden suodatus • muovieristeiset (POLKO, polyesterikondensaattori), keraamiset (KERKO), elektrolyyttiset (ELKO)

  4. Komponentteja… • Kelat • vastustaa virran muutosta • releet, muuntajat, suodattimet • vastuksen kanssa sarjassa muodostaa ylipäästösuodattimen

  5. Komponentteja… • Diodit • tasasuuntauksessa, suojauksessa, paristovarmennus • zener (jännitteentasaaja), tyristori (valohimmennin), triakki (säädin), diakki (säädin), fotodiodi, valodiodi (LED)

  6. Komponentteja…

  7. Komponentteja… • Transistorit • PNP, NPN, FET • kytkimenä, vahvistimena • kontrollerin i/o-liitännän kautta ei voida ajaa suuria kuormia (max. muutama 10mA) eli ei yleensä jaksa ohjata edes relettä

  8. Komponentteja… • Painonapit/kytkimet/releet • esim. 4x4 puhelinnäppäimistö voidaan liittää joko suoraan kontrollerin i/o-tuloihin (8) ja pollaamalla tutkia näppäinten painalluksia • voidaan käyttää myös valmista näppäimistöpiiriä 74C922, joka vie kontrollerista 4 i/o tuloa ja yhden ulkoisen keskeytyslinjan

  9. Komponentteja… • Regulaattorit • positiiviset (esim. L78xx, jossa xx on lähtöjännitteen arvo, L7805  lähtö +5V), negatiiviset (esim. L79xx)

  10. Komponentteja… • Kiteet • kellokiteet , taajuus yleensä 32768 kHz, tarkkuus 20ppm • mikroprosessorikiteet (HC49), ~2MHz …32MHz, tarkkuus yl. 50 ppm

  11. Komponentteja… • Näytöt • yksittäiset LEDit tai pylväsnäytöt, 7-segmentti-näytöt, pistematriisinäytöt, LCD-näytöt

  12. Liitäntätavat • digitaalinen i/o –liitäntä • harvoin pystytään kytkemään suoraan prosessiin vaan vaaditaan sopivaa liitäntäelektroniikkaa • lähdöistä ei saada riittävästi virtaa tai ne eivät pysty nielemään riittävästi virtaa • lähdön ja kuorman jännitetasot erisuuret • tulot eivät ole TTL-tasoista signaalia • lähtöjä voidaan laajentaa esim. 8-porttisella D-kiikulla, joka liitetään prosessorin tietoväylään (74HC377) tai siirtorekisterillä (serial in – parallel out) (74HC595) • tuloja voidaan vastaavasti laajentaa esim. 8-porttisella puskuripiirillä (74HC541) tai siirtorekisterillä (parallel in – serial out)

  13. Liitäntätavat… • analoginen i/o –liitäntä • ulkoisia A/D ja D/A –muuntimia on saatavana sekä rinnakkais- että sarjaliitettävänä • kanavia 1, 2, 4, 8 • resoluutio 8 – 24 bittiä • muunnosajat ~10us

  14. Liitäntätavat… • SPI • Motorolan kehittämä synkroninen tiedonsiirtoväylä • tiedonsiirto MOSI (Master Out Slave In) ja MISO (Master In Slave Out) signaalien välityksellä. Lisäksi kellosignaali (SCLK) sekä tarvittaessa piirin valintasignaali (SS) • suosittu väylä nykyään • A/D muuntimia, radiopiirit, ethernet-kontrollerit, muut kontrollerit

  15. Liitäntätavat… • IIC-väylä (Inter-Intergrated Circuit bus, IIC, I2C tai I2C) • Philipsin kehittämä yksinkertainen 2-johtiminen sarjaväylä • SDA (Serial data line) • SCL (Serial clock line) • väylässä törmäysten havaitsemismekanismi • jokaisella väylään liitetyllä laitteella oma osoite • tiedonsiirtonopeus 100/400 kb/s

  16. DS 1621

  17. Tiedonsiirron liitäntäpiirit • USB (Universal Serial Bus) • sarjaväyläarkkitehtuuri oheislaitteiden liittämiseksi tietokoneeseen • mikrokontrolleriympäristössä voidaan RS232 yhteys korvata USB-yhteydellä. • esim Future Technology Devices Internationalin valmistama FT232RQ, joka voidaan liittää kontrollerin rx, tx, rts ja cts -linjoihin

  18. Tiedonsiirron liitäntäpiirit… • RS-232 • rs232 –signaalin 0-tilaa vastaa jännite +5V… +15V ja 1-tilaa jännite -15V…-5V (negatiivinen logiikka)  rs232 signaali on sovitettava TTL-tasoisiin liitäntöihin. Tämä tehdään RS-232 –sovitinpiirillä, esim MAX232-piiri. Balansoimaton sarjaliitäntä eli signaalien jännitepotentiaalia verrataan maatasoon. • sovitinpiiri tarvitsee ympärilleen vain 4 kondensaattoria (ELKO) sisäistä jännitepumppua varten (+5V  +10V ja -10V) • sovitinpiiri sisältää yleensä 2 tai useampia lähetin/vastaanotinpareja (rx/tx)

  19. Tiedonsiirron liitäntäpiirit… • RS-485/RS-422 • balansoitu sarjaliitäntä, jossa signaalin looginen taso määräytyy kahden johtimen välisestä jännite-erosta • kaapelina kierretty parikaapeli, joka kumoaa kaapeliin indusoidun häiriön • voidaan tehdä jopa 32 laitteen verkko • kaapelin pituus jopa 1200m, ja tiedonsiirtonopeus 2,5Mb/s • yleinen liitäntä erilaisissa mittalaitteissa (teollisuus)

  20. Tiedonsiirron liitäntäpiirit… • CAN (Controller Area Network) • alun perin autoteollisuuden käyttöön kehitetty sarjaliitäntä • vähemmän kaapelointia • tukee useita isäntiä samassa väylässä • vianetsintä- ja analysointilaitteita • useita valmistajia, esim Infineon 82C900

  21. Tiedonsiirron liitäntäpiirit… • Ethernet • 10 Mb/s, 100 Mb/s, 1Gb/s • sulautettu järjestelmä saadaan helposti liitettyä yleiseen verkkoon • voi lähettää tietoa palvelimille • voidaan ohjata järjestelmää verkon kautta • voi lähettää hälytyksiä (email, snmp-trap,…) • ethernet kontrolleri voidaan liittää prosessorin data- ja osoiteväylään (Cirrus Logic CS8900A) tai yksinkertaisemmin SPI-väylään (Microchip ENC28J60)

  22. Tiedonsiirron liitäntäpiirit… • Bluetooth • markkinoilla valmiita moduuleja, joita voi integroida omaan sulautettuun järjestelmään • Bluetoothissa sarjamuotoinen liityntä, joten voidaan liittää kontrollerin UART –liityntään • esim Free2Move tekee bluetoothmoduulia F2MO3AC2, joka sisältää myös antennin

  23. Tiedonsiirron liitäntäpiirit… • Zigbee (802.15.4) ja Wibree (Nokian BluLite) • vähän energiaa kuluttavia radioteknologioita • molempien ideana, että kaikki laitteet keskustelevat toistensa kanssa • Wibree tuevaisuudessa yhteensopiva myös Bluetoothin kanssa • ja muut radiot • paljon käyttökohteita lyhyen ja pitkän kantaman radiolinkeille (kauko-ohjaus)

  24. Tiedonsiirron liitäntäpiirit… • GPS • valmiita moduuleita markkinoilla runsaasti • helpohko integroida toiseen järjestelmään • sarjamuotoinen datayhteys kontrollerille (9600,8,n,1)

  25. Anturit ja toimilaitteet • Analogiset • lämpötila esim Pt100, LM335, NTC- ja PTC-vastusanturit • valo esim BPW21

  26. Digitaaliset • lämpötila esim. DS18S20 ja DS1621

More Related