Программное обслуживание сети

 

После подачи питания ведущему шины доступны только приборы, подключенные к основному стволу сети. Для взаимодействия с остальными устройствами ведущий шины должен изучить топологию сети. Поэтому на первом этапе выполняется анализ только адресуемых ключей в сети. Начиная с основного ствола, ведущий шины последовательно опрашивает и записывает регистрационные номера всех адресуемых ключей. Затем найденные ключи последовательно открываются и происходит дальнейший опрос ветвей второго уровня. Обнаруженные на них ключи также регистрируются и по очереди открываются. После этого становится возможным опрос ветвей третьего уровня. Процедура продолжается до окончательного построения топологии сети в памяти контроллера. На следующем этапе ведущий идентифицирует оставшиеся приборы. Для этого, опираясь на изученную топологию переключателей сети, он последовательно открывает все ветви и записывает регистрационные номера обнаруженных приборов. После построения точной топологии сети MicroLAN становится возможен быстрый доступ к каждому прибору. Ведущий открывает все ключи на пути к нему, отменяя при этом выбор всех остальных приборов на линии.

Отметим, что для уменьшения нагрузки на линию рекомендуется держать все незадействованные ключи в закрытом состоянии. При построении протяженной сети это требование является необходимым.

Логика работы сети MicroLAN

 

Все приборы, предназначенные для работы на шине MicroLAN, содержат встроенный сетевой контроллер, позволяющий многочисленным приборам работать в составе общей сети. Это позволяет построить распределенную систему сбора и хранения информации, использующую только одну общую линию данных к ведущему шины.

Любая сеть всегда требует наличия идентификационных номеров всех узлов в пределах сети. Все микросхемы MicroLAN содержат область ПЗУ, в которой записан уникальный для каждой микросхемы регистрационный номер, который удобно использовать в качестве идентификатора узла. Пользователю не нужно волноваться относительно возможности конфликта идентификаторов узлов, так как производителем гарантируется невозможность выпуска двух микросхем с одинаковым серийным номером. Кроме того, построение выходного устройства микросхем на основе транзистора с открытым стоком позволяет избежать потенциальных проблем, если происходит какой-либо конфликт на шине. Фактически, 1-проводной интерфейс действительно является 1-проводной сетью MicroLAN со всем необходимым для работы в сети с одним ведущим и многочисленными ведомыми.

Рассмотрим теперь логику работы приборов на шине MicroLAN. Протокол работы приборов MicroLAN представляет из себя многоуровневую структуру, каждый из уровней которой предназначен для выполнения определенных функций. Рассмотрим первые четыре уровня этой структуры, определяющие работу приборов на шине MicroLAN.

 

Проводной интерфейс MicroLAN

Общие свойства

Сеть MicroLAN основывается на использовании интерфейса 1-проводной шины, который впервые был применен для обслуживания Touch Memory, микросхемы, расположенной внутри корпуса из нержавеющей стали. Электрический интерфейс был сведен к абсолютному минимуму, то есть к одной линии данных и общему проводу. Параллельное подключение к проводнику нескольких микросхем с интерфейсом MicroLAN и присоединение этого проводника к компьютеру и образует сеть MicroLAN.

Все приборы 1-проводной шины - самотактируемые кремниевые устройства. Логика обработки временных интервалов основывается на измерении и генерировании цифровых импульсов различной длительности. Передача данных асинхронная и полудуплексная. Данные могут интерпретироваться как команды (в соответствии с заранее определенным форматом), которые сравниваются с информацией, уже сохраненной в приборе, для принятия решения или могут быть просто сохранены для последующего использования. Все устройства в сети считаются ведомыми, в то время как управляющий сетью компьютер считается ведущим. Это позволяет избежать конфликтов, связанных с работой на общей шине нескольких ведущих. Кроме того, построение выходного устройства всех микросхем на основе полевого транзистора с открытым стоком, совместно с используемым алгоритмом работы приборов, позволяют разрешить все конфликты, связанные с одновременной работой на шине нескольких ведомых устройств.

Параметры по постоянному току

Приборы MicroLAN используют конфигурацию с открытым стоком при значении напряжения питания от 2,8 В (минимальное напряжение питания) до 6 В (максимальное напряжение питания). Любое напряжение, превышающее 2,2 В, рассматривается как логическая 1 или высокий уровень, а напряжение ниже 0,8 В считается логическим 0 или низким уровнем. Напряжение питания должно составлять минимум 2,8 В для того, чтобы зарядить внутренний конденсатор, обеспечивающий питание прибора при низком уровне напряжения шины. Номинал конденсатора питания составляет приблизительно 800 пФ. Эта емкость заряжается на протяжении короткого промежутка времени, когда подается питание MicroLAN. После этого требуется только небольшая подзарядка конденсатора для восстановления полного заряда.

Временные параметры

Временные соотношения в сети MicroLAN определены относительно временных интервалов. Поскольку форма падающего фронта в системах с открытым стоком менее подвержена влиянию емкости нагрузки, то для синхронизации работы всех приборов MicroLAN используется именно падающий фронт. Для обеспечения максимальной надежности чтения данных и команд, чтение осуществляется в середине временного интервала передачи данных. По определению активная часть временного интервала 1-проводной шины (t_SLOT) составляет 60 мкс. После окончания активной части временного интервала требуется освобождение линии, чтобы напряжение на ней по крайней мере на 1 мкс превысило пороговый уровень 2,8 В, что необходимо для зарядки внутренних конденсаторов питания приборов на шине.

При номинальных условиях, приборы MicroLAN определяют состояние линии через 30 мкс после падающего фронта. Внутренний временной масштаб приборов может отклоняться от номинальной величины. Допустимый диапазон отклонения составляет от 15 мкс до 60 мкс. Это означает, что фактически выборка может осуществляться ведомым устройством где-нибудь между 15 мкс и 60 мкс после синхронизирующего фронта. В течение этого временного интервала напряжение на шине данных должно оставаться ниже V_{IL MAX} или выше V_{IH MIN}.

Временные интервалы записи

В 1-проводной системе значения логического 0 и логической 1 представлены импульсами различной длительности. Это объясняет форму временных диаграмм записи 1 и записи 0, необходимых для записи команд или данных в приборы.

Рисунок 51 – Временная диаграмма записи логической единицы

Продолжительность низкого уровня импульса записи 1 (t_LOW1) должна быть короче 15 мкс; для записи 0 продолжительность низкого уровня импульса (t_LOW0) должна быть, по крайней мере, 60 мкс, чтобы гарантировать правильность записи в самом плохом случае.

Продолжительность активной части временного интервала может быть продлена свыше 60 мкс. Максимальная длительность ограничена тем, что импульс низкого уровня, продолжительностью, по крайней мере, восемь активных временных интервалов (480 мкс), определен как импульс сброса. Допуская то же самое максимальное отношение допустимого разброса временных интервалов, импульс низкого уровня, длительностью 120 мкс, может оказаться достаточным для сброса.

Рисунок 52 – Временная диаграмма записи логического нуля

Это ограничивает максимальную продолжительность активной части временного интервала записи 0, величиной 120 мкс, чтобы предотвратить неверное истолкование импульса в качестве импульса сброса.

В конце активной части каждого временного интервала для приборов MicroLAN требуется время восстановления t_REC, длительностью минимум 1 мкс, чтобы приготовиться к следующему биту. Это время восстановления может быть расценено как неактивная часть временного интервала и должно быть прибавлено к продолжительности активной части, чтобы получить время, требуемое для передачи одного бита. Широкий диапазон временных интервалов и некритичность к времени восстановления позволяют даже медленным микропроцессорам легко выполнить временные параметры для связи по 1-проводному интерфейсу.

Временные интервалы чтения

Команды и данные передаются в приборы MicroLAN путем комбинации последовательности циклов записи 0 и записи 1. Для чтения данных ведущий шины должен генерировать последовательность циклов чтения, чтобы определить начало передачи каждого бита. С точки зрения ведущего шины, цикл чтения выглядит также, как и цикл записи 1. Используя в качестве стартового условия переход от высокого уровня к низкому, ведомый прибор посылает один бит адресуемой информации. Если бит данных равен 1, то прибор не предпринимает никаких действий на шине, оставляя импульс неизменным. Если бит данных равен 0, то прибор MicroLAN сохраняет низкий уровень на шине данных в течение интервала времени t_RDV, составляющего 15 мкс.

 

Рисунок 53 – Временная диаграмма чтения

В этом временном интервале данные верны для чтения ведущим. Продолжительность t_LOWR низкого уровня импульса, посланного ведущим, должна составлять минимум 1 мкс и быть как можно короче, чтобы максимум времени остался для измерения ведущим уровня ответного сигнала. Чтобы компенсировать емкость кабеля 1-проводной шины, ведущий должен детектировать состояние шины как можно ближе к 15 мкс после фронта синхронизации. После t_RDVследует дополнительный временной интервал t_RELEASE, после которого прибор MicroLAN освобождает 1-проводную шину, чтобы напряжение могло вернуться к уровню V_PULLUP. Продолжительность t_RELEASE может изменяться от 0 до 45 мкс, номинальная величина составляет 15 мкс.