Terepi buszok. Dr. Schuster György október / 43. OE-KVK-MAI

Átírás

1 Terepi buszok Dr. Schuster György OE-KVK-MAI október október / 43

2 Alapok Történet M-busz Alapok M-bus (Meter-bus.) kimondottan fogyasztásmérők kezelésére szolgáló robosztus egyszerű busz, kifejlesztője Dr. Horst Ziegler University of Paderborn és a Texas Instruments Deutschland Gmbh., Jellemzők vezeték nélküli megvalósítás 2007 Rdiocrafts AS Norvégia. 8 bites aszinkron félduplex átviteli protokoll, 300Bd Bd sebesség, maximális hossz 1000m, (9600Bd esetén max. hossz 350m), a kábel maximáslis ellenállása 29Ω, maimális kapacitása 180nF, vezetékes M-busz fizikai réteg leírása EN , adatkapcsolati réteg leírása IEC-870-5, felhasználói réteg leírása EN , vezeték nélküli M-busz leírása EN október / 43

3 Fizikai réteg Idődiagramm M-busz Fizikai réteg Master ad U '1' '1' 36V Slave hatása 24V '0' Master 1 36V, Master 0 24V, Slave 1 1.5mA, Slave mA I 11-20mA Slave ad '0' t az összekötés két vezetéken történik, a két vezeték felcserélhető (megfordítható), a slave adásának hatására a vezeték feszültsége nem eshet 12V alá. 1.5mA '1' t október / 43

4 Adatkapcsolati réteg 1 M-busz Adatkapcsolati réteg Átviteli jellemzők az adatbájt formátuma megegyezik az RS232C-nél látott formátummal - 8 bites karakterformátum, - páros paritásbit, - 1 stop bit. Keretek szerkezete Egy karakteres keret E5h Rövid keret Vezérlő keret Hosszú keret Start 10h C mező A mező E összeg Stop 16h Start 68h L mező=3 L mező=3 Start 68h C mező A mező CI mező E összeg Stop 16h Start 68h L mező L mező Start 68h C mező A mező CI mező Felhasználói adatok E összeg Stop 16h Keret típusok egy karakteres keret - az adatvétel nyugtázására szolgál rövid keret, vezérlési keret, hosszú keret október / 43

5 Adatkapcsolati réteg 2 M-busz Adatkapcsolati réteg Mezők jelentése Start - rövid keret esetén 10 h, - hosszú keret és vezérlési keret esetén 68 h. C mező felelős az adatátvitel irányára és más iformációk átviteléért, A mező címzés mező lehet a tartomány, CI mező vezérlési információ mező - tulajdonképpeni információt tartalmazza (ez a mező az alkalmazási réteghez tartozik), L mező az átvitt információs bájtok számát adja meg +3, ezért vezérlési keret esetén értéke 3, Felh. adatok bájt hosszú lehet, E. összeg ellenőrző összeg - a bájtok moduló 256 összege. Stop 16 h Részletes leírás: október / 43

6 Alkalmazási réteg M-busz Alkalmazási réteg Magyarázat Az alkalmazási réteg működését a CI mező határozza meg. A CI mező és egy kiegészítő mező határozza meg, hogy pontosan milyen részletes információ kerül küldésre. Példa a CI mezőre 50 h alkamazás reset, 51 h adatküldés, 52 h slave kiválasztása, 54 h művelet szinkronizálása. Részletes leírás: Mind a CI kódokról, mind a kiegészítő információkról október / 43

7 Wireless M-busz M-busz Wireless M-busz Jellemzők kifejlesztője Radiocrafts AS Norvégia 2007 (EN ), működési frekvencia 868 MHz, átviteli sebesség 4kBd kBd, a master men kezdeményez semmilyen átvitelt, csak gyűjti az adatokat, a slave egységek periódikusan küldik az információt előre megadott ismétlődési frekvenciával, október / 43

8 LON busz LON busz Történet ban három vállalat - a Motorola, az Apple és a 3COM - létrehozta az Echelon céget ben a Toshiba csatlakozott ehhez a konzorciumhoz ben megjelenik az első LON termék. Alapfogalmak LON (Local Operating Network) egy decentralizált, intelligens hálózat, amelyben az egyes elemek tetszőleges feladatot láthatnak el. Nagyon felxibilis és könnyen bővíthető. Neuron-Chip a Motorola és a Toshiba gyártmánya. Három különböző processzorból áll: MAC CPU, Network CPU és alkamazási CPU. LONTalk a Neuron-Chipben implementált oprációs rendszer és kommunikációs protokoll. LONBuilder integrált fejlesztőrendszer és diagnosztikai eszköz a LON komponensekhez. LONMark LON védjegy. LONWorks a LON technológiák összefoglaló neve október / 43

9 Neuron chip LON busz Neuron chip Felépítés október / 43

10 Neuron chip LON busz Neuron chip Felépítés október / 43

11 Rövidítések A továbbiakban használt rövidítések PDA Protocol Data Unit MPDU MAC Protocol Data Unit, vagy keret LPDU Link Protocol Data Unit, vagy keret, NPDU Network Protocol Data Unit, vagy csomag, TPDU Transport Protocol Data Unit, üzenet, vagy nyugta, SPDU Session Protocol Data Unit, kérés, vagy válasz, NMPDU Network Management Protocol Data Unit, DPDU Diagnostic Protocol Data Unit, APDU Application Protocol Data Unit október / 43

12 LON rétegei OSI megfeletetés Rövidítések LON rétegei megjelenítési és alkalmazási réteg felhasználás specifikus és diagnosztika 5. viszony réteg kérés válasz szolgáltatás 4. szállítási réteg nyugtázás, vagy elutásítás szerver autentikáció tranzakciók figyelése 3. hálózati réteg kapcsolat nélküli tartomány broadcast szegmentálás nélkül hurkok kiküszöbölése tanuló routerek 2. adatkapcsolati réteg keretek összeállítása CRC generálása és ellenőrzése 1. fizikai réteg átviteli közeg specifikus október / 43

13 Fizikai réteg Rövidítések Fizikai réteg Jellemzők fizikai átviteli közeg csavart érpár, bitkódolás legtöbb esetben differenciális Manchester, Bit Vonal átviteli jellemzők: TP/XT khz, 2000m, 64 node, busz topológia, TP/XT MHz, m, 64 node, busz topológia, TP/RS485 lásd RS485, TP/XT-10 78kHz, 500m, 64 node, szabad topológia október / 43

14 Csatorna hozzáférés p-perzisztens CSMA: Rövidítések Fizikai réteg 1. a node, amennyiben adásra kész figyeli a csatornát, 2. ha a csatorna szabad a node p valószínűséggel adni kezd - illetve q = 1 p valószínűséggel nem kezd adni, p = 1/16... ha akkor a csatorna még mindig szabad, akkor újra p valószínűséggel adni kezd - illetve q = 1 p valószínűséggel nem kezd adni,... ha a csatorna foglalt az egész elölről kezdődik, 4. ez addig ismétlődik, amíg a csomag elküldésre nem kerül. Ezt mind időszeletekkel és véletlenszám generálással oldja meg. Példa: Ha p = 1/16, akkor hat időszeletet használ és a generált véletlenszám: r = Prioritás: Járulékos időszeletekkel oldható meg, minél magasabb a prioritás, annál kevesebb járulékos időszeletet ad az előzőekben kiszámolt kézsleltetéshez. Az alap prioritá: október / 43

15 Csatorna hozzáférés Rövidítések Fizikai réteg Idődiagramm Előző csomag Csatorna vizsgálat szelete Prioritás késleltetése n=1/p db időszelet 1 2 k 1 n T Példa: Előző csomag Szabad Prioritás=2 1 2 Véletlen szám= Saját csomag október / 43

16 Csomag típusok Rövidítések Csomag típusok Megjegyzés A protokoll alsó rétegeit a Neuron chip elintézi, így a felhasználónak ezzel nem kell foglakoznia. Az átvitel Az átvitel csomagokban történik, a csomagok 4 félék lehetnek: - nem nyugtázott csomag. A vevőtől nem vár nyugtázást. - nyugtázott. A vevő nyugtázza a csomag vételét. Ha ez nem történik meg, vagy negatív, akkor a csomagot az adó újraküldheti (az újraküldések száma szabadon meghatározható). - nem nyugtázott / ismételt, - kérés, válasz. Mint a nyugtázott, de nem csak nyugta, hanem adatközlés is történik október / 43

17 Csomag felépítése Rövidítések Csomag felépítése Általánosan '0' szinkron >7 '1' bájt csomópont kontroll cím bájt 0-6 bájt tartomány cím Adat fejléc bájt adat 16 bit CRC >2 bit '1' Cím típusok: - tartomány, alhálózat, node, - tartomány, alhálózat, neuron chip ID., - tartomány, csoport, tag. Magyarázat Router Router Router 3.csatorna 4.csatorna Csoport 1.csatorna 2.csatorna Bridge 5.csatorna október / 43

18 Csomag felépítése A csomag és a címzési módok Rövidítések Csomag felépítése PPDU Bit szink. NPDU Verzió 1 bit Bájt szink. 1 bit 1 bit Prioritás Altern. útv. 2 bit 2 bit 2 bit 2 bit PDU formátum Cím formátum 6 bit Delta_BL NPDU CRC 0,8,24,48 bit 16 bit Hossz Cím Tartomány Csatolt PDU Cím típus:0 8 bit Forrás alháló '1' Forrás node 7 bit 8 bit Cél alháló Cím típus:1 Cím típus:2a Cím típus:2b Forrás alháló Forrás alháló Forrás alháló '1' Forrás node '1' Forrás node '0' Forrás node Cél csoport 7 bit Cél alháló '1' Cél node Cél alháló '1' Cél node 8 bit 8 bit Csoport 48 bit Csoport tag Cím formátumok Cím típus:3 Forrás alháló '1' Forrás node Cél alháló Neuron azonosító október / 43

19 Csomag felépítése Rövidítések Csomag felépítése A csatolt PDU TPDU Autentikáció Típus Átviteli szám ACKD APDU 8 UnACKD_RPT 24,32,40, 48,56,64 APDU REMINDER Hossz 8 M_lista 0,8,16 ACK NULL mező REM/MSG Hossz M_lista APDU SPDU Autentikáció Típus Átviteli szám REQUEST APDU 8 RESPONSE 24,32,40, 48,56,64 APDU REMINDER Hossz 8 M_lista 0,8, REM/MSG Hossz 64 M_lista 8 APDU AuthPDU Formátum Típus n Átviteli szám CHALLENGE REPLY Random bájtok 64 Kripto. bájtok Csoport 8 Csoport Csak a csoport mező látható APDU Cél és típus Adat október / 43

20 Rövidítések URL Német: Elektro/Gebaudesystemtechnik/LON/lon-Bus/lon-bus.htm Angol: Introduction_LON.pdf (google) október / 43

21 2012. október / 43

22 2012. október / 43

23 2012. október / 43

24 2012. október / 43

25 2012. október / 43

26 2012. október / 43

27 2012. október / 43

28 2012. október / 43

29 2012. október / 43

30 2012. október / 43

31 2012. október / 43

32 2012. október / 43

33 2012. október / 43

34 2012. október / 43

35 2012. október / 43

36 2012. október / 43

37 2012. október / 43

38 2012. október / 43

39 2012. október / 43

40 2012. október / 43

41 2012. október / 43

42 2012. október / 43

43 2012. október / 43

44 2012. október / 43