монтаж CAN шины в доме Опции

[typedef]

Всем привет!

принимайте новичка
давно чесались руки попрограммировать микроконтроллеры, да все не было конкретной задачи.
Сейчас появилась - задача управления сервоприводами водяного теплого пола. Пока ничего особенного - в каждое помещение повесить датчик температуры, один-два уличных и на каждую гребенку по микроконтроллеру, который будет на основании показаний датчиков и заданной желаемой температуры рулить сервоприводами.

Поскольку опыта в этом деле нет пока никакого, посвятил неделю активному гуглению. Выкурил кучу инфы на русском и английском языке. Остановил свой выбор на CAN шине и микроконтроллерах STM32F103/105/107 или STM8a(s)207/208 + L9615/9616 в качестве трансивера.

С удивлением для себя обнаружил отсутсвие (возможно не там искал) или крайне скупое описание монтажа самой шины, а также ее архитектуры. Везде в основном встречалось или общая информация по шине или вопросы по программированию. Не нашел ни одного конретного примера как и что делать. наверное у профи это само собой разумеется, но для меня этот вопрос сейчас наиважнейший, поскольку на данном этапе надо заложить все провода и продумать архитектуру.

Вобщем вопросы у меня такие:
1. Архитектура.
Например, взять этаж - 4 помещения, одна гребенка с четырьмя контурами теплого пола. Соотв. 4 датчика температуры, возможно 4 LCD с парой кнопок для отображения температуры и задания желаемой. Мне пока не ясно что из этого будет являтся узлом CAN-шины. Или на каждый датчик вешать контроллер и трансивер. Получится узел шины, котоорый будет пулять свои данные (и)или отвечать на запросы. Или один контроллер, который будет обслуживать несколько датчиков и сам же крутить сервопривода. Тогда вопрос как это все правильно соединить (1-Wire для датчиков)

2. Монтаж.
Далее, в зависимости от архитектуры, как все правильно расположить физически в стене и как и чем между собой соединить.

Понятно, что для такой простенькой задачи вроде как CAN и не нужен, но хочется развития, добавления новых сенсоров, контроллеров, и т.д. Да и просто интересно.

Если есть где-нибудь инфа, в которой можно найти ответы на эти вопросы - буду благодарен.

[AlexandrY]

Если есть где-нибудь инфа, в которой можно найти ответы на эти вопросы - буду благодарен.

Здесь все проще чем может показаться.
Берете обычный UTP или STP кабель, каким Ethernet прокладывают, или просто витую пару (сечение не критично) и соединяете по цепочке от одного контроллера к другому последовательно все обходя.
Можно и не по цепочке и делать отростки звездой по несколько метров.
Главное не забыть терминаторный резистор 120 ом на одном из концов. Достаточно только на одном конце для такой короткой сети. Но надежнее будет чтобы стояло на обоих концах по резистору.

Скорость настроить не слишком высокую, напримет 100 кбит/c.

Архитектура выбирается по опыту, как проще программировать, соблюсти безопасность функционирования и требования быстродействия.

При рассмотрении безопасности надо учитывать что CAN узлы автоматом делают повтор неудачных передач и могут зафлудить шину так, что пакеты с бОльшими идентификаторами долго не смогут пройти от других узлов.
Поэтому при бОльшем количестве узлов надо серьезней подходить к планированию значений идентификаторов пакетов и для важных связей проверять на обрыв коммуникации посылкой коротких heartbeat сообщений.

Пока нет опыта хочется уменьшить количество узлов в сети, но это приводит к тому что узлы укрупняются и их количество в последствии дороговато наращивать.
Советую не делать такую ошибку и сразу проектировать мелкие узлы с одной двумя функциями. Впоследствии благодаря этому ваша система будет легко недорого наращиваемой и масштабируемой.

Например в нашей системе управления лифтом в отдельные CAN узлы превращены замки, модули подвсетки, контроллеры клавиатуры, считыватели iButton, контроллеры двигателя, контроллеры питания, контроллеры заряда аккумуляторов и т.д.

В вашем случае можно было бы сделать узел для 1-wire шины на который вешать по нескольку датчиков температуры и узел с LCD и кнопками. Для нескольких LCD применитить несколько узлов с LCD.
Кстати имеем контроллеры 1-Wire в CAN как раз сделаны на STM32

[typedef]

Здесь все проще чем может показаться.
Берете обычный UTP или STP кабель, каким Ethernet прокладывают, или просто витую пару (сечение не критично) и соединяете по цепочке от одного контроллера к другому последовательно все обходя.
Можно и не по цепочке и делать отростки звездой по несколько метров.
Главное не забыть терминаторный резистор 120 ом на одном из концов. Достаточно только на одном конце для такой короткой сети. Но надежнее будет чтобы стояло на обоих концах по резистору.

большое спасибо за ответ!
т.е. если я правильно понял Вашу мысль, то на одном этаже получается
- узел 1-Wire, на котором висят 4 температурных датчика (ну или больше, те что на этаже)
- по одному узлу на каждый LCD с кнопками
- узел, обслуживающий сервоприводы гребенки

тут у меня все равно остались вопросы по монтажу
1. получается что на каждом этаже будет своя 1-Wire сеть, кроме того одна общая CAN шина. Как это правильно делать? Витая пара для 1-Wire, обходящая все датчики + витая пара для CAN на весь дом?

2. Вы говорите, что CAN шину можно тянуть звездой с отростками. Тут имеется ввиду 4 провода из витой пары в сторону отростка и 4 оставшихся обратно или?

3. как уложить провода чтобы потом можно было сеть наращивать?
все таки для тупых, как узел соединяется с шиной? Где то видел вариант с RJ45 проходной розеткой, в которую патчкордом можно присоединять узлы. Т.е. получается разбрасываем равномерно по этажу розетки, потом по мере развития подключаемся или если возникла необходимость врезаться в шину, режем ее, вставляем тройник?

4. где обычно размещаются контроллеры? на одной плате с трансивером? на сколько далеко от шины?

[Juray]

2. Вы говорите, что CAN шину можно тянуть звездой с отростками. Тут имеется ввиду 4 провода из витой пары в сторону отростка и 4 оставшихся обратно или?

Стандартная топология шины CAN - линия, от неё короткие ответвления на тройниках


на концах линии - нагрузочные резисторы общим сопротивлением 60 Ом.

максимально допустимая длина ответвлений зависит от скорости обмена (как и длина сегмента):




(взято из http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/D5D...625795A000FC025 )

Если ответвления всё же надо делать длиннее, то каждое такое длинное ответвление должно терминироваться. При этом общее сопротивление всех нагрузочных резисторов в сегменте (фактически, соединенных параллельно) должно оставаться 60 Ом.

Также применяется чисто звездообразная топология, т.н. "Hub based" с одним соединением в центре, и длинными линиями до узлов. При этом нагрузочный резистор ставится один, в точке соединения:


(ну, резистор тут составной, такая схема уменьшает синфазные помехи)


Это из патента US5734658 фирмы Daimler-Benz.

Более того, возможно вот такое комбинирование:


В таком варианте методология прокладки сети та же, что и для Ethernet. Даже разъёмы можно использовать похожие - например, в CANopen используются RJ10, RJ11, RJ12


(подробнее - http://www.cd-systems.com/Can/can-cables.htm )