CC BY
36Компоненты и технологии, № 5'2002
ИМ! - интерфейс контроля и управления аппаратными средствами через !п!егпе1
В статье приведен краткий обзор продукции американской компании MAXIM/Dallas Semiconductor, которая в настоящее время поставляет на рынок высокотехнологических электронных комплектующих новую платформу, получившую название TINI (Tiny InterNet Interface — миниатюрный интерфейс для Internet).
Ринат Галиев
Компьютеры и мобильные системы ворвались в нашу жизнь настолько стремительно, что нам в процессе производства уже недостаточно простого получения каких-либо показаний, нам необходим полный контроль и участие. Теперь уже совсем не обязательно ежесекундное присутствие оператора на всех этапах производства. Из любой точки Земли можно запросить или изменить любые параметры и показатели. Быстрыми темпами ведется создание интегрированных систем управления и мониторинга, в которых в качестве средства связи используется глобальная сеть Іпіегпеї. Появилась возможность дистанционного управления самыми сложными технологическими процессами через соответствующую веб-страницу.
Платформа ТІМ дает возможность не только контролировать какие-либо параметры и показания приборов, датчиков, технологического или бытового оборудования, но и непосредственно принять участие во всех протекающих в них процессах через глобальную компьютерную сеть Іпіегпеї. Давно уже стало привычным, что повсеместно производятся микроволновые печи, способные самостоятельно найти в Іпіегпеї рецепт приготовления любого продукта питания. Широко применяются системы дистанционного регулирования температуры как в бытовых условиях, так и на производстве.
Конструктивно платформа ТІШ (ТІМ-Ьоагф выполнена на базе 72-контактного стандартного 8ІММ-модуля с размерами платы 102,9x31,8x9,5 мм (рис. 1).
Основой TINI-board является высокоскоростной микроконтроллер (МК) серии DS80C390 с двумя полнофункциональными CAN-контроллерами и полным набором периферии. Он базируется на самом мощном 8051-совместимом ядре и позволяет выполнять операции в три раза быстрее по сравнению со стандартными микроконтроллерами этого семейства. Эта производительность обеспечивается за счет уменьшения числа «холостых» циклов.
Микроконтроллер DS80C390 используется в качестве средства доступа, для постоянного подключения к соответствующей веб-странице.
В DS80C390 решена проблема ограничения по адресации внешней памяти 64 Кб. Теперь он адресует
4 Мб внешней памяти программ и 4 Мб памяти внешних данных.
Основные характеристики МК DS80C390:
• 2 полнофункциональных CAN-контроллера (Controller Area Network);
• высокоскоростной математический сопроцессор;
• 4 Кб внутренней SRAM;
• улучшенная архитектура памяти;
• программируемый сторожевой таймер;
• генерация сброса при снижении напряжения питания;
• программируемый тактовый генератор для IRDA. Благодаря улучшенной фильтрации CAN-сообщений микроконтроллер DS80C390 можно использовать для высокоскоростного обмена данными с другими узлами CAN-сети, что делает его более универсальным.
Этот МК также имеет два встроенных UART, один из которых подключен к микросхеме преобразователей уровней DS232A и имеет RS-232-совместимый порт, а второй используется для реализации 1-Wire-интерфейса с помощью микросхемы DS2480.
Микроконтроллер DS80C390 выпускается в 64-вы-водном корпусе LQFP или в 68-выводном PLCC.
На плате SIMM-модуля расположены:
• один из МК серии DS80C390 для DS-TINI-1 или DS80C400 для DS-TINI-2;
• 2 интерфейса однопроводной шины 1-Wire;
• драйвер RS-232;
• контроллер 10Base-T Ethernet;
Компоненты и технологии, № 5'2002
1-Wire ■ 1-Wire
1-Wire External
1-Wire External
COM#l/CAN#l
DS2405 DS2433
[ 1 г
^
Vі—1ъ Драйвер 1 Однопроводной 1
N—¿
к= і »
I PS232A
Контроллер Ethernet
]<^=> LAN91C96
I I
I.MJJiUiimUHWE
Рис. 2
• 512 Кб или 1 Мб статического ОЗУ;
• 512 Кб флэш-памяти;
• контроллер энергонезависимой памяти с литиевым источником питания;
• системные часы реального времени. Структурная схема SIMM-модуля TINI-
board представлена на рис. 2.
Платформа TINI объединяет мощные технические характеристики микроконтроллеров и оперативные средства Java, что делает ее на сегодня одной из самых перспективных в области управления аппаратными средствами через глобальную сеть Internet.
Программное обеспечение, поставляемое вместе с TINI, имеет свободный доступ к управлению вводом—выводом через собственные API (Application Program Interfaces), включающие интерфейсы Ethernet, RS-232, I2C, 1-Wire, CAN и параллельную шину. Благодаря применению API отпадает острая необходимость слежения за сопряжением интерфейса и аппаратуры. Основные модули программного обеспечения TINI могут предоставляться разработчикам в виде исходных кодов на Java.
Благодаря объединению всех передовых технологий в TINI доступ в Интернет осуществляется как по проводным каналам связи, так и по воздушным (рис. 3).
Сама плата TINI поддерживает два интерфейса 1-Wire:
• первый реализован на выходе порта ввода-вывода микроконтроллера и считается внутренним;
ся еще одна плата, которая выполняет роль материнской и называется TINI SOCKET. Конструктивно TINI SOCKET представляет собой стандартную плату Eurocard размером 100x160 мм (рис. 4).
• второй использует специальную микросхему формирования сигналов 1-Wire и считается внешним.
Все это необходимо для сопряжения различных сетевых протоколов (CAN, MicriLAN, Ethernet), параллельных и последовательных интерфейсов, а также для обеспечения ввода-вывода сигналов и управления, которое достигается за счет мощного процессорного ядра и программной поддержки на Java. Процессорное ядро обеспечивает обработку данных, контроль и сопряжение с другими аппаратными средствами, а программирование на Java позволяет описать любую необходимую функцию.
Плата TINI использует напряжение питания
5 В и потребляет ток не более 250 мА. Контроллер DS1321 обеспечивает запрет обращения к памяти и переводит ее на автономное питание от 3-вольтовой батареи CR1632 (которая, кстати, уже установлена на плате) в том случае, если возникают перебои в основном питании, что способствует высокой устойчивости платы к сбоям и обеспечивает необходимую автономность работы. Системное время и дата поддерживаются за счет использования микросхемы DS1315, которая для обеспечения энергонезависимости подключена к той же литиевой батарее CR1632. Помимо этого к плате TINI можно подключать внешнюю память и дополнительные периферийные устройства.
Для непосредственной работы с 72-контактным SIMM-модулем TINI-board требует-
Основные компоненты этой платы:
• 72-контактный SIMM-разъем для TINI;
• разъем интерфейса 1-Wire;
• разъем интерфейса RS-232;
• разъем RJ45 (Ethernet);
• панель для i-Button;
• разъем питания.
Дополнительно на TINI SOCKET собран импульсный стабилизатор и выпрямитель, который позволяет подавать на вход переменное напряжение в пределах от 9 до 18 В или постоянное напряжение в пределах от 9 до 25 В. Также на плате установлена подключенная по внутренней шине 1-Wire микросхема EEPROM, основным предназначением которой является хранение Ethernet MAC-адреса. Кроме того, на плате имеются дополнительные места для 72-контактной SIMM-панели, для расширения памяти и дополнительные 512 Кб Flash-ROM.
На сегодня существует уже целый ряд разновидностей TINI SOCKET, применение той или иной платы определяется разработчиками в процессе проектирования структуры сети.
Недавно стало известно о том, что компания Motorola создала новое решение беспроводного доступа к системам контроля и управления посредством сотовых телефонов (рис. 5). Программное обеспечение, предлагаемое компанией Motorola, обеспечивает совместимость между сотовыми телефонами и платформой TINI от компании MAXIM/Dallas Semiconductor, то есть теперь можно управлять аппаратными средствами и с помощью сотовых телефонов компании Motorola. Необходимыми условиями являются лишь под-
DALLAS SEMICONDUCTOR CORP TINI SIMM CONNECTOR BOARD
ПАМЯТЬ « МИКРОКОНТРОЛЛЕР КОНТРОЛЛЕР Ethernet
1 Ï ІП
CAN
et
В SEI /’-""и
J—j---------[ ЬИШЩ
Рис. 3
Использование сотовых телефонов для доступа в и управления
DS-TINI-1
DS-TINI-1
осуществляет
управление
датчиками
Рис. 5
Использование PC для доступа в Internet и управления
DS-TINI-1
Взаимодействует с DS-TINI-1 при поддержке стандарта iDEN и технологии J2ME
Компоненты и технологии, № 5'2002
держка сотовыми телефонами стандарта iDEN и технологии Java 2 Platform Micro Edition (J2ME).
В заключение хотелось бы отметить, что стоявшая ранее проблема реализации открытых систем дистанционного контроля и управления через Internet специалистами компании MAXIM/Dallas Semiconductor была успешно решена. В конечном итоге получился отличный «конструктор», позволяющий разработчикам создавать самые передовые системы управления.
Подводя итоги, укажем основные достоинства платформы TINI:
• малые размеры основных модулей;
• использование высокопроизводительных чипов на основе ядра 8051;
• расширенные возможности интерфейса ввода-вывода;
• большое количество базового программного обеспечения на Java;
• возможность написания своего программного обеспечения;
• модульность при создании сетей управления;
• открытость технической информации;
• дальнейшее развитие и появление новых моделей семейства TINI. Более подробную информацию по платформе TINI можно найти на
сайте компании MAXIM/Dallas Semiconductor: www.ibutton.com/TINI/, а также на сайте www.smartsc.com.
