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Messen, Steuern, Regeln mit PSoC-Mikrocontroller

Praktische Entwicklung von Hard- und Software zur MSR-Technik mit PSoC-Mikrocontrollern und PC

AutorFredi Krüger
VerlagFranzis
Erscheinungsjahr2009
Seitenanzahl246 Seiten
ISBN9783772338960
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis19,99 EUR
Das Buch beschreibt den Einsatz von PSoC-Mikrocontrollern in der MSR-Technik. Die PSoC-Mikrocontroller der Firma Cypress bieten eine optimale Grundlage für den Einsatz in der MSR-Technik aufgrund ihrer Flexibilität und der Fähigkeit, nicht nur analoge Signale direkt zu verarbeiten, sondern diese auch direkt zu erzeugen. Darüber hinaus stellt der PSoC-Designer eine einfache Möglichkeit dar, die Hardware des Mikrocontrollers optimal an eine Applikation anzupassen. Durch das Vorhandensein von APIRoutinen wird die Softwareerstellung in Assembler und C erheblich vereinfacht, was kurze Entwicklungszeiten ermöglicht.

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Leseprobe
5 WUSB (S. 201-202)

Nach der Standardfestlegung für Wireless USB haben sich drei verschiedene Implementierungen dieses Standards etabliert, die untereinander aber nicht kompatibel sind. Die Original-WUSB-Implementierung, teilweise auch CWUSB (Certified Wireless USB) genannt, sieht im Bereich bis 3 Meter eine Übertragungsgeschwindigkeit bis zu 480 MBit/s und im Bereich bis 10 Meter von 110 MBit/s vor. Der Frequenzbereich ist auf 3,1 bis 10,6 GHz festgelegt. Künftig soll diese Implementierung die heutige drahtgebundene USB 2.0-Schnittstelle von PCs ablösen. Die ersten Geräte mit dem neuen Standard sind bereits verfügbar.

Die andere Implementierung dieses Standards weicht von der Standardvorgabe ab in Bezug auf Übertragungsgeschwindigkeit, Reichweite, Frequenzband und Anwendungsbereich dieser Technologie, der mehr im Bereich der Mess- Steuerungs- und Regeltechnik liegt. Hier hat sich zum einen der durch Zigbee Alliance etablierte Standard durchgesetzt, aufgrund des hier verwendeten komplexen Übertragungsprotokolls ist jedoch die Anforderung an die Hardware recht anspruchsvoll. Zum anderen ist eine kommerzielle Nutzung dieses Standards nur Mitgliedern vorbehalten. Einen anderen Weg beschreitet Cypress mit seiner WUSB-Implementierung: ein frei nutzbares System mit geringeren Anforderungen an die Hardware aufgrund einfacher Übertragungsprotokolle.

Für die Datenübertragung wird hier das 2,4–2,483 GHz spezifizierte ISM-Band (Industrial, Scientific and Medical) eingesetzt. Die maximale Entfernung für die Datenübertragung beträgt zwischen 10 ... 200 Meter bei einer maximalen Übertragungsrate von 62,5 KBit/s in Abhängigkeit vom jeweiligen Baustein. Neben dem M8C-Mikrocontroller CYWUSB6953, der über die entsprechende Implementierung einesWUSB-Sender/Empfängers, aber nur über jeweils vier analoge und digitale PSoC-Blöcke verfügt, gibt es auch Sende/Empfangs-Bausteine ohne integrierten Mikrocontroller wie den CYWN6935. Die Ansteuerung erfolgt hier über den SPI-Bus des steuernden Mikrocontrollers. Somit ist die Implementierung eines WUSB-Sender/Empfängers unabhängig vom verwendeten Mikrocontroller. Für diesen Baustein gibt es bereits ein fertig aufgebautes Modul inklusive Sende- und Empfangsantenne.

5.1 Wireless USB N:1-Übertragung

Die Firma Cypress stellt das Übertragungsprotokoll zur freien Verwendung mit ihren Bausteinen kostenlos zur Verfügung. Das Übertragungsprotokoll muss nur noch in die jeweilige Anwendung implementiert werden. Der primäre Zweck vonWirelessUSB ist die Herstellung einer Multipunkt zu Punkt (N:1)-Verbindung in einem bestehenden Netzwerk. Für eine höhere Zuverlässigkeit verwendet das Protokoll eine Zwei-Wege-Kommunikation zwischen einemWireless Hub und dem Zielsensor, die Netzstruktur ist sternförmig.

Für die Kommunikation kann einer von 79 möglichen Kanälen gewählt werden. Der erste Kanal liegt bei der Frequenz von 2,402 GHz, der Kanalabstand beträgt jeweils 1 MHz. Um auch mehrere Netze parallel zu betreiben, ist es sinnvoll, einer Anwendung nur bestimmte Kanäle zuzuweisen, um gegenseitige Störungen zu vermeiden. Dies reduziert ebenso den zeitlichen Aufwand des WirelessUSB-Sensors, um den Kanal zu finden, welcher von dem Hub verwendet wird. Einem Wireless- USB-Netzwerk können zum Beispiel die in Abb. 5.2 dargestellten Kanäle zugewiesen werden, einem anderen Netzwerk sind entsprechend andere Kanäle zugewiesen.
Inhaltsverzeichnis
Inhalt4
1 C-und Assembler-Programmierung6
2 Hilfsmittel zur Datenein- und -ausgabe28
3 Messwertaufnahme71
4 Steuern147
5 WUSB198
Anhang A231
Anhang B237
Anhang C238
Sachverzeichnis240

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