Slika br.1 Blok dijagram TMS320x240x CAN modula

 CAN modul ostvaruje dvožičnu komunikaciju sa CAN transceiver-om preko pinova CANTX i CANRX sa jedne strane. Sa druge strane CPU ostvaruje pristup kontrolnim i statusnim registrima, kao i specifičnom memorijskom prostoru (tzv. Mailbox RAM) CAN modula.

 Mailbox-ovi su locirani u delu RAM-a veličine 48 memorijskih reči. U Mailbox RAM-u se nalaze poruke koje su upravo primljene, odnosno upisuju se poruke namenjene za slanje. Mailbox-ovi 0 i 1 su prijemni, dok su 4 i 5 predajni; mailbox-ovi 2 i 3 su konfigurabilni i mogu poslužiti za slanje ili za prijem.

 Svaki od šest mailbox-ova sadrži po četiri 16-bitna registra u kojima može da se smesti maksimalno 8 bajtova podataka, dva 16-bitna registra za identifikator i nekoliko kontrolnih registara. U okviru dva registra za identifikator, pored samog 29-bitnog identifikatora, se nalaze i tri bita kojima se definiše dužina identifikatora, upotreba lokalne maske i auto-answer mod (AAM bit) potreban za automatski odgovor na zahtev za podacima.

 CAN modul šalje ili prima podatke koristeći tip poruke sa podacima čiji je format prikazan na slici br.2. Po prijemu nove poruke se najpre identifikator same poruke upoređuje sa identifikatorima prijemnih mailbox-ova, i ukoliko se ovi poklope poruka se prihvata. Postavljanje lokalne maske omogućava da se određeni bitovi identifikatora mailbox-a maskiraju i ne učestvuju u upoređivanju sa odgovarajućim bitovima identifikatora pristigle poruke. Naravno, lokalnu masku je moguće postaviti samo za prijemne mailbox-ove.

Slika br.2 Format poruke sa podacima

 Prijem poruka sa zahtevom za podacima se može ostvariti samo preko mailbox-ova 0, 1, 2 i 3. Ukoliko stigne poruka u kojoj je setovan RTR bit, CAN modul upoređuje identifikatore ovih mailbox-ova sa identifikatorom pristigle poruke. Identifikatori mailbox-ova se porede počev od mailbox-a broj 3 naniže. Za slučaj kada se identifikatori poklope dalja pretraga se završava. Zavisno od toga da li je identifikaovani mailbox prijemni ili predajni, kao i da li je setovan AAM bit, moguće su sledeće situacije:

 1. Ukoliko je prozvani mailbox konfigurisan za slanje (uočiti da to mogu biti samo konfigurabilni mailbox – ovi 2 i 3), a AAM fleg je setovan, dolazi do automatskog slanja trenutnog sadržaja tog mailbox-a.

 2.Ukoliko je prozvani mailbox konfigurisan kao predajni, a AAM bit nije setovan, prihvaćena poruka sa zahtevom za podacima će biti ignorisana, tj neće biti nikakvog odziva na poruku, kao ni bilo kakve signalizacije ka CPU da je ovakva potuka primljena.

 3. Ukoliko je prozvani mailbox konfigurisan kao prijemni, on poruku prihvata i signilizira CPU preko bita RCR iz prijemnog kontrolnog registra. Odgovor na ovaj zahtev za podacima sada u potpunosti zavisi od odluke CPU.

 Kada CPU želi da pošalje zahtev za podacima, to se ostvaruje sa konfigurabilnim mailbox-ovima 2 i 3. Naime, jedan od njih se najpre konfiguriše kao prijemni mailbox. Tako konfigurisan mailbox je u stanju da pošalje poruku sa zahtevom za podacima. Prijem očekivanih podataka se ostvaruje u istom mailbox-u.

 Dva statusna registra daju informacije o funkcionisanju cele periferije (Global Status Register (GSR)), odnosno o tipu greške koja je nastupila (Error Status Register (ESR)). ESR prikazuje samo prvu grešku koja je nastupila, to jest naredne greške ne menjaju njegov sadržaj. CAN modul ima dva brojača grešaka, po jedan za režim slanja i režim prijema čiji sadržaji su dostupni CPU.

 Kontrolni registri CAN modula omogućavaju konfigurisanje mailbox-ova pomoću kojih se oni uključuju ili isključuju, kontrolišu predajne ili prijemne funkcije, određuju brzinu prenosa i upravljaju prekidima. Postoje dva tipa prekidih zahteva između CAN modula i PIE kontrolera: jedan je iniciran promenom stanja nekog mailbox-a, a drugi usled uočene greške. Oba tipa mogu koristiti visoki i niski nivo prioriteta. Sledeće aktivnosti iniciraju prekid:

• poruka je uspešno primljena ili poslata;
• slanje poruke je prekinuto;
• CPU nije uspeo da upiše poruku za slanje;
• wake-up stanje;
• stara poruka je prebrisana od strane nove poruke;
• CAN modul je onemoguđen da šalje poruke (Bus-off stanje);
• CAN modul je pasivan (Error Passive);
• jedan ili oba brojača grešaka ima vrednost koja je jednaka ili veća od 96;

Maxim MAX3225cpp

 Maxim MAX3225cpp predstavlja RS-232 drajver [12] zadužen za asinhronu serijsku vezu sistema sa periferijama. Maksimalna brzina komunikacije je 1 Mb/s. Podizanje signala na RS-232 nivo se ostvaruje takozvanom naponskom pumpom koja je realizovana u vidu četiri kondenzatora reda veličine 0,1µF. Kolo automatski prelazi u stanje niske potrošnje kada je RS-232 kabl otkačen ili u slučaju da su transmisiona kola zakačene periferije neaktivna, odnosno ukoliko je UART koji pogoni transmitere neaktivan više od 30 sekundi koristeći AutoShutdown Plus aplikaciju. Kolo se ponovo aktivira pri novoj validnoj tranziciji na bilo kom transmiter-skom ili receiver-skom ulazu. Kolo je smešteno u standardnom DIP 20 kućištu.

Philips PCA82C250

 PCA82C250 je interfejs između CAN kontrolera i fizičke magistrale. Primarna upotreba je u industrijskim aplikacijama koje koriste brzine od 40 kb/s do 1 Mb/s. Poseduje zaštite od kratkog spoja ka pozitivnom i negativnom naponu, zaštitu od termalnog preopterećenja koja kontroliše da temperatura spoja ne pređe 165ºC. Kolo zahteva 5V napajanje, i njegovo ulazno kolo za prijem podataka od CAN kontrolera (pin TXD) očekuje za logičku jedinicu napon od 5V, dok njegovo izlazno kolo za slanje podatka ka CAN kontroleru daje napon od 5V za logičku jedinicu. U oba slučaja, logičkoj nuli odgovara naponski nivo od 0V.

 PCA82C250 je spakovan u veoma malo osmopinsko SMD kućište sa oznakom SO-8 (Small Outline package). Dimenzije su mu 4x5mm.

The post Karakteristike i blok dijagram CAN modula jednog digitalnog signalnog procesora appeared first on Automatika.rs.

 U savremenim vozilima, broj mikrokontrolera, senzora i aktuatora rapidno raste, neprekidno povećavajući protok informacija po mreži. Sve je veći i broj bezbedonosnih sistema u vozilu, čije informacije ni u kom slučaju ne smeju osetiti posledice preopterećenja mreže. Takođe, jedan od najkritičnijih segmenata u budućnosti će biti tzv. xbw (x – by – wire) sistemi. To su sistemi koji će u budućnosti samostalno kontrolisati vozilo i njegovu dinamiku, jer se očekuje hidraulično i pneumatsko rasprezanje komande vozača i točkova (danas dostupna prva generacija xbw sistema još uvek poseduje pneumatski i/ili hidraulični backup). Svi pomenuti sistemi zahtevaju veći determinizam u ponašanju CAN komunikacione mreže. TTCAN protokol predstavlja jedno od najboljih do sada prezentovanih i standardizovanih rešenja koje je usmereno ka ispunjenu pomenutih zahteva.

 TTCAN (time – triggered communication on CAN) je viši CAN protokol koji obezbeđuje sinhronizaciju svih čvorova na mreži, kao i planiranje i realizaciju vremenski determinisanog rasporeda prenosa poruka (time triggered – TT). Pored toga, TTCAN podržava i slanje ET poruka. Tako u vozilima tipično imamo TT poruke od sistema za kočenje i ET poruke od sistema za regulaciju temperature. Uvođenje TT poruka je omogućilo implementaciju zatvorenih upravljačkih petlji na sisteme sa CAN baziranim mrežama. Pored automobilske industrije, TTCAN nalazi primenu i u domenu industrijske automatizacije i medicinske opreme, naravno, u daleko manjem obimu.

Osnove TT funkcionalnosti

 TT funkcionalnost komunikacionog sistema podrazumeva da se sve aktivnosti nekog čvora koje predstavljaju njegov interface prema mreži (slanje i prijem poruka, i sl.) odvijaju po predefinisanom vremenskom rasporedu i sinhronizovano sa zajedničkim (globalnim) vremenom. To se najbolje da ilustrovati slikom br.‚1. Sa slike se vidi da se poruka a šalje kada apstraktni časovnik dostigne 3 i 6, dok se, recimo, poruka c šalje kada se postigne vremenski trenutak označen sa 5.

Slika br.1 TT funkcionalnost komunikacionog sistema

Pojam referentne poruke (reference message) i osnovnog ciklusa (basic cycle)

 TTCAN je baziran na vremenskoj aktivaciji i periodičnoj komunikaciji koja je taktozvana preko tzv. referentne poruke koju šalje vremenski master. Vremenski master je čvor na mreži koji ne mora biti ni po čemu drugačiji od drugih, već kao dodatak ima implementiranu rutinu za kreiranje i slanje pomenute poruke. Referentna poruka se prepoznaje po specijalno rezervisanom identifikatoru. Sadržaj polja podataka te poruke je različit u zavisnosti od toga da li se radi o osnovnoj verziji TTCAN protokola (TTCAN –level 1) ili o novijoj proširenoj veziji (TTCAN – level 2). U osnovnoj verziji samo prvi bajt polja podataka sadrži izvesne kontrolne bitove, dok se preostalih 7 bajtova mogu koristiti za prenos aplikacijski orijentisanih podataka vremenskog master-a kao čvora. U proširenoj verziji TTCAN protokola kontrolni bitovi u polju za podatke zauzimaju donja 4 bajta, jer sada sadrže i informaciju o trenutnoj vrednosti globalnog vremena vremenskog master-a. Opet su gornja 4 bajta polja za podatke raspoloživa za prenos korisnih podataka.

 Vremenski period između dve uzastopne referentne poruke se naziva osnovni cilkus (jedan osnovni cilkus je prikazan na slici br.2). On se sastoji od nekoliko vremenskih prozora različitog trajanja i predstavlja omogućeni vremenski interval za jedan ciklus komunikacija na mreži. Sve poruke koje se prenose imaju strukturu poruke podataka standardnog CAN protokola. Po svojoj nameni vremenski prozori se dele u tri grupe: isključive, arbitracione i slobodne vremenske prozore. Početni trenutak isključivog vremenskog prozora predstavlja trenutak za start poruke konkretno određenog čvora. Arbitracioni vremenski prozor je vremenski interval u kom svi čvorovi mogu slati svoje ET poruke, uz ponovno uspostavljanje arbitracionog mehanizma na komunikacionoj liniji. U tom intervalu se može poslati proizvoljan broj poruka, ali tako da se vremenski interval arbitracionog prozora ne prekorači. Slobodni vremenski prozori su namenjeni za buduća proširenja mreže. Naime, kada se instalira novi čvor na mrežu, ovaj prozor se može preimenovati u bilo isključivi, namenjen tom čvoru, bilo u arbitracioni, čime se proširuje propusni opseg komunikacione linije.

Slika br.2: Isključivi i arbitracioni vremenski prozori

 Potrebno je posebno istaći jednu činjenicu koja se često pogrešno interpretira: u vremenskom intervalu trajanja isključivog prozora ni na koji način nije suspendovano dejstvo nedestruktivne arbitraže na komunikacionoj liniji. Naime, najčešće se jedan isključivi vremenski prozor od strane dizajnera mreže dodeljuje jednom čvoru. Međutim, moguće je da se isti isključivi vremenski interval dodeli za dva ili više čvorova. U takvom slučaju, arbitracioni mehanizam određuje koja poruka je višeg prioriteta, i samo će ona da se prenese. Kako će se ista situacija ponavljati u svakom od osnovnih ciklusa, ovakvo dizajnersko rešenje nema previše smisla i retko se sreće u praksi.

 Interesantno je napomenuti da automatska retransmisija poruke nije omogućena ni u insključivom ni u arbitracionom vremenskom prozoru. Delimično ublaženje ove dve restriktivne osobine TTCAN protokola predstavlja činjenica da je u okviru jednog osnovnog ciklusa moguće različite isključive intervale dodeliti istom čvoru.

 Mada se na prvi pogled čini da mrežni kontroler u svakom čvoru mora pamtiti mnoštvo informacija o rasporedu komunikacije na mreži, to nije slučaj. Naime, kontroler mora samo da zna kada on sam šalje i prihvata TT poruke, kao i kada započinje, i koliko traje arbitracioni vremenski prozor za slanje simultanih poruka. Čak šta više, poredeći sa konkurentskim TT sistemima, znanje koje TTCAN čvor mora posedovati o rasporedu komunikacije na mreži je minimalno. Tabela sa rasporedom informacija mora biti konfigurisana u svakom čvoru pre startovanja celog sistema.

Sistemske matrice

 Praksa je pokazala da konkretne primene zahtevaju mnoštvo različitih upravljačkih petlji zadatog različitog perioda trajanja. Svi oni zahtevaju informacije po različitoj vremenskoj šemi, što se svakako ne može postići uz pomoć jednog TTCAN osnovnog cilkusa. Zbog toga se osnovni ciklusi povezuju tako da formiraju tzv. sistemsku matricu. Ovakve vemenske šeme sada pružaju daleko veću fleksibilnost u definisanju aktivnosti pojedinačnih čvorova. Na primer, neki čvor može slati svoju poruku unutar svakog osnovnog cilkusa, unutar svakog drugog ili recimo, samo jednom u toku cele sistemske matrice. Primer sistemske matrice od 4 osnovna cilkusa je dat na slici br.3.

Slika br.3: Primer TTCAN matrice sistema

 Izvršavanje osnovnog ciklusa na mreži je u svakom čvoru kontrolisano preko tkz. ciklusnog vremena (cycle time). Ciklusno vreme garantuje TT rad ovog protokola. Brojač koji meri ovo vreme se restartuje nakon svakog završetka osnovnog ciklusa. Rezolucija sa kojom se može iskazati ciklusno vreme je tzv. mrežna vremenska jedinica (network time unit – NTU). U osnovnoj verziji TTCAN protokola, NTU je jednak nominalnom vremenskom intervalu trajanja jednog bita i fiksnog je trajanja. U proširenoj verziji TTCAN potokola, NTU se dobija deljenjem vremenskog intervala trajanja sistemskog takta definisanog učestanošću oscilatornog kola konkertnog čvora sa odgovarajućim koeficijentom (time unit ratio – TUR). U tom slučaju se NTU izražava u sekundama. Koeficijent TUR nije fiksan već se neprekidno koriguje u toku rada, a sve u cilju postizanja što bolje usklađenosti između globalnog i ciklusnog vremena. Mehanizam za korekciju vrednosti TUR je relativno složen i njegovo izlaganje bi prevazišlo okvire ovog kratkog pregleda TTCAN protokola. Dovoljno je samo reći da se u tom procesu koristi informacija o vrednosti globalnog vremena koja je u proširenom TTCAN protokolu dostupna kroz polje podataka referentne poruke. Opisani postupak izračunavanja mrežne vremenske jedinice i ciklusnog vremena za slučaj proširenog TTCAN protokola je prikazan na slici br.4.

Slika br.4 Generisanje NTU

The post TTCAN – Viši CAN protokol appeared first on Automatika.rs.