نوامبر 24, 2020

طراحی و ساخت سامانه اندازه گیری دمای چند کاناله با قابلیت های- قسمت ۲۳

ابتدا کلاک SPI توسط Master تنظیم میشود. برای شروع به کار، Master میبایست پایۀ SS مورد نظر را فعال (در اینجا صفر) کند. با فعال شدن این پایه، سیکل ارتباطی آغاز میگردد وMaster کلاک لازم برای انتقال اطلاعات بین Master وSlave را بر روی پایۀ SCK تولید میکند. همان طور که در شکل ۳-۲ میبینید، درون تراشههای Master و Slave دو شیفت رجیستر قرار گرفته است که در اصل از طریق پایههای MISO و MOSI به صورت حلقوی به یکدیگر متصل میباشند.
طول شیفت رجیسترها عموماً ۸ بیت است که در نتیجه، یک شیفت رجیستر ۱۶ بیتی حلقوی به ازای هر Slave خواهیم داشت.
به ازای هر سیکل کلاک، از طریق MOSI بیتهای داده از Slave به Master فرستاده میشوند و در همین حال، از طریق MISO بیتهای داده ازMaster به Slave انتقال مییابند. هنگامی که ارسال ۸ بیت به پایان رسید، پایۀ SS به حالت قبلی خود باز میگردد و کلاک سیستم نیز غیر فعال میشود. به این ترتیب سیستم تا ارسال و دریافت بعدی منتظر میماند.
اگر تعداد بیتهای داده مورد نظر برای ارسال، بیش از بیتهای شیفت رجیستر بود، عملیات ارسال و دریافت طی چند مرحله انجام میشود.
شکل ۳-۲: اتصال شیفت رجیسترهای داخلیMaster و Slave به صورت حلقوی
بدیهی است که در تراشۀ Master، پایههای SCK، MOSI و SS در حالت خروجی و پایۀ MISO در حالت ورودی قرار دارد. عکس این وضعیت نیز برای تراشهSlave صادق است.
توسط بیتهای قابل برنامهریزیCPOL و CPHA میتوان عملکرد و فاز کلاک را تنظیم نمود. شکل ۳-۳ وضعیت کلاک را در حالات مختلف این دو بیت نمایش میدهد.
در حالتCPOL=0
اگرCPHA=0 باشد، دادهها در لبۀ بالا رونده دریافت و در لبۀ پایین رونده ارسال میشوند.
اگرCPHA=1 باشد، دادهها در لبۀ پایین رونده دریافت و در لبۀ بالا رونده ارسال میشوند.
در حالت CPOL=1
اگرCPHA=0 باشد، دادهها در لبۀ پایین رونده دریافت و در لبۀ بالا رونده ارسال میشوند.
اگرCPHA=1 باشد، داده ها در لبۀ بالا رونده دریافت و در لبۀ پایین رونده ارسال میشوند.
شکل ۳-۳: وضعیت کلاک در حالات مختلف CPOL و CPHA
۳-۲- ارتباط Serial
امروزه از دهها نوع واسط ارتباط سریال استفاده میشود که بیشتر برای استفاده در شبکههای صنعتی و کاربردهای خاص توسعه داده شدهاند. دو تا از قدیمیترین واسطهای سریال RS232 و RS485 هستند. هرچند این پروتکلها قدیمی هستند اما هنوز در برنامههای کاربردی بسیاری مورد استفاده قرار میگیرند.
۳-۲-۱- پروتکل RS485 [۳]
از این پروتکل نه تنها برای ارتباط سریال بین دو دستگاه استفاده میشود بلکه از آن برای ارتباط سریال بین چندین دستگاه نیز میتوان استفاده کرد. پیکربندی، مشخصات و نرخ انتقال دیتا در آن بسیار فراتر از قابلیتهای پروتکلRS232 است؛ در پروتکل RS485 از تفاضل ولتاژ روی دو خط انتقال استفاده میشود؛ به عبارت دیگر، فرستنده و گیرنده از نوع تفاضلی هستند.
سطح منطقی یک از +۲۰۰ mv بزرگتر است و سطح منطقی صفر از -۲۰۰ mv کوچکتر است؛ میزان حساسیت ورودی گیرنده۲۰۰ mv ± است و نویزهای در محدودۀ +۲۰۰ mv و -۲۰۰ mv بر روی خط انتقال دیتا بیتأثیر هستند.
فرمت تفاضلی اساساً تأثیر نویز را بر روی سیستم انتقال از بین میبرد؛ به این ترتیب که فرستنده روی خط ۱ سیگنال TXD را ایجاد و روی خط ۲ سیگنال معکوس سیگنال فوق را ایجاد میکند و گیرنده نیز این دو سیگنال را دریافت میکند (شکل ۳-۸) که اگر تفاضل آنها از +۲۰۰ mv بزرگتر بود یک منطقی و اگر از -۲۰۰ mv کوچکتر بود صفر منطقی را به RXD دستگاه تحویل میدهد. به این صورت نویزهای محیط که به صورت مشترک روی دو سیم ۱ و ۲ قرار میگیرند در ورودی گیرنده تفاضلی حذف میشوند، اما سیگنال اصلی که با دامنه معکوس روی دو سیم ارسال شدهاند با صحت کامل در گیرنده دریافت میشود.
همچنین با این شیوه اثر تشعشع خط فرستنده روی گیرنده نیز از بین میرود.
شکل ۳-۴: فرمت تفاضلی انتقال داده در RS485
طبق استاندارد، کابل مورد استفاده باید از نوع زوج به هم تابیده باشد زیرا در این نوع کابل به دلیل موقعیت فیزیکی کابل، در هر چرخش، تأثیر نویز کاهش پیدا میکند و میتواند حداقل دارای سه سیم باشد که یک سیم نیز به عنوان مرجع استفاده میشود؛ کابل واسط ممکن است دارای غلاف (shield) یا بدون غلاف باشد، که کابل بدون غلاف رایجتر است.
مشخصه امپدانس نامی معمولاً ۱۰۰ یا ۱۲۰ اهم است که برای اطمینان از وضعیت خط مقاومتهای انتهای خط مورد نیاز هستند تا از بروز خطا در دیتا جلوگیری شود. در استاندارد کانکتور خاصی برای RS485 معرفی نشده است؛ در این پروتکل از کانکتورهای معمولی نیز میتوان استفاده کرد.
طول کابل مقدار حداکثر نرخ انتقال دیتا را مشخص میکند؛ اما به دلیل سطح ولتاژ منطقی پایینتر و استفاده از سیستم تفاضلی، نرخ انتقال با توجه به طول کابل میتواند تا ۱۰Mbits/s افزایش یابد و معمولاً طول کابل میتواند تا ۱۲۰۰ متر در نظر گرفته شود؛ در کابلی با طول ۱۲۰۰ متر میتوان دیتا را با نرخ ۸۰kbits/s انتقال داد (شکل ۳-۹).
شکل ۳-۵: نمودار نرخ انتقال داده (Data Rate) بر حسب طول کابل
معمولاً پروتکل RS485 به صورت یک گذرگاه چند نقطهای و یا به صورت شبکه پیکربندی میشود که استاندارد این پروتکل حداکثر ۳۲ فرستنده و ۳۲ گیرنده را برای پیکربندی در یک شبکه مشخص کرده است. برای استفاده از ماژولهای بیشتر و همچنین برای دستیابی به فواصل طولانیتر باید به ازای هر ۲۰۰ متر یک تکرار کننده یا REPEATER جهت تقویت و بازسازی سیگنال قرار داده شود؛ هنگامی که در خط انتقال هیچ انتقال دادهای صورت نمیگیرد، فرستندهها از خط جدا، و تمام گیرندهها به خط متصل هستند؛ انتهای خط گذرگاه داده نیز با یک مقاومت بسته میشود (شکل۳-۱۰).
شکل ۳-۶: گذرگاه RS485
پروتکل ارتباطی خاصی برای RS485 تعریف نشده است اما پروتکل UART گاهی اوقات استفاده میشود؛ در اکثر کاربردها یک پروتکل منحصر به فرد در همان کاربرد تعریف شده است.
۳-۲-۱-۱- کاربردها
پروتکل RS485 در کاربردهای با سرعت بالاتر و مسیرهای طولانی مورد استفاده قرار میگیرد. از این استاندارد در بسیاری از موارد به همراه استاندارد RS232 استفاده میشود، مانند پایانههای فروش (POS)، ابزارهای اندازهگیری، ماشینهای بزرگ اتوماسیون و همچنین در شبکههایی که به صورت گذرگاه داده تعریف شدهاند مانند PROFIBUS و MODBUS.
۳-۲-۲- مقایسه دو پروتکل RS485 و RS232
بطور کلی پروتکل RS232 برای مسافتهای کوتاه استفاده میشود (جدول ۳-۲)؛ ساده و کم هزینه میباشد و برای استفاده از آن قطعات فرستنده و گیرنده، آیسیهای UART و رابطها بطور گسترده در دسترس هستند همچنین برخی از فرستندهها اجازه سرعت انتقال تا ۲ یا ۳ مگابیت بر ثانیه را میدهند. اغلب آیسیها شامل مبدل DC به DC هستند که میتوانند تغذیههای مثبت و منفی را برای تغذیه آیسیهای مورد نیاز تأمین کنند.
از RS485 در کاربردهایی که نیاز به انتقال دیتا به فواصل دور با سرعت بیشتر و با قابلیت شبکه شدن تجهیزات به صورت دو طرفه است استفاده میشود (جدول ۳-۲)؛ برای این استاندارد نیز قطعات مورد نیاز در دسترس هستند. در این استاندارد فرستندهها و گیرندهها را میتوانند در یک شبکه تا ۳۲ دستگاه افزایش داد و سرعت انتقال دیتا بین این دستگاهها میتواند تا ۱۰Mbits/s افزایش یابد؛ همچنین در این پروتکل نیز آیسیهای مبدل DC به DC وجود دارند که میتوانند ولتاژ تغذیه مورد نیاز را تولید کنند.
جدول ۳-۱: مقایسه دو پروتکل RS485 و RS232

این مطلب را هم بخوانید :  شکل گیری تومان ها در ایران دوره مغول- قسمت ۶

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت azarim.ir مراجعه نمایید.

Copyright © All rights reserved. | Newsium by AF themes.
Parameter RS-232