Стоит задача выбора интерфейса для следующей сети. Скорость ~9600. Топология “дерево”. Количество устройств от 10 до ~100. Расстояние “ветки дерева” не более 100 метров. Сеть располагается в здании рядом с проводами электропитания.
Что хотелось бы иметь:
1. Дешевизна.
2. Помехоустойчивость
3. Скорость.
4. Малое потребление.

Что имеем в рельной жизни.
1. CAN драйвер, например MCP 2551
-Дешивезна нет (~1.1$)
-Помехоустойчивость высокая
-Скорость высокая есть, но вроде не рассчитаны на низкие скорости?
-Малое потребление – нет
-Дерво – неподдерживается
-Конфликт на шине - норма
2. RS-485 драйвер, например SN65ALS176
-Стоит ~0.3$ плюс
- Помехоустойчивость – высокая
-скорость высокая
-Дерево не поддерживается
-На порядок “хлюпковатее” по сравнению с CAN по перегрузкам по входу
-Конфликт на шине – аварийное состояние
4. MicroLan (1Waire)
-Стоимость мизерная, реализуется аппаратно. И плюс и минус – котроллер грузит.
-Помехоустойчивость низкая
-Дерево поддерживается
-Скорость низкая, потребление малое – не надо на “терминаторы” работать
-Конфликт на шине –норма
Ну там I2C есть, но не подходит.
Кто какие идеи может посоветовать? Или использовал что нибудь похожее? Я вот пока остановился на варианте AVR+USART в режиме адресации. Но какой интерфейс использовать? Хочется диф-пару, но CAN слишком дорог, да и дерево не поддерживает и не рассчитан на низкие скорости. Интерестно RC-485 имеет смысл использовать в дереве без терминаторов, или проку не будет?

Я бы Ethernet выбрал бы на W5100. Там решение за 10$ (вместе с разъемами, трансами и прочей ерундой) практически готовое. Для AVR готовые библиотеки. Да и на будущее задел вполне реальный.

Beginning, хотелось бы вначале узнать, что в вашей терминологии означает "дорого" и "недорого". А также обозначьте примерную функциональность (назначение) и способ питания сетевых устройств. Вполне может оказаться, что $1 за драйвер на фоне необходимой гальванической изоляции интерфейса за $6-7 будет совсем даже и "недорого".

Гальваноразвязка вместе с PoE в упомянутом мною решении уже есть. А 10$ - это с серьезным запасом по-максимуму. Так, что если и делать, то ...

Извините, что я без цитирования написал. Мое предыдущее сообщение адресовалось топикстартеру, а не вам.

To resident:
Вообще планируется большое количество датчиков, поэтому цена играет определяющее значение. Даже разница в 1$ весьма существенна. Хотелось бы, чтобы себестоимость узла была не выше 2 максимум 3$.
Мне вот необходимо топология дерево, значит не о каком согласование шины речь не идёт, значит надо снижать скорость, но вот читал на форумах, что то же CAN драйвер не предназначен для низких скоростей (ну например 9600), и может вести себя не адекватно.
Кто что может сказать по поводу шины открытый коллектор. Преимущества – отсутствие коллизий. Недостатки – надо протокол реализовывать программно (напроимер rs232 -аппаратный), но в то же время на программном уровне можно развить сложную логику. Как ОК ведёт себя по помехоустойчивости? Как можно задействовать витую пару?
В общем выслушаю любые предложения.

в каком это месте у CAN есть ограничение снизу? в спецификации ничего подобного не видел. скорее наоборот, есть ограничение на длинных кабелях - время пролета сигнала туда-обратно должно быть меньше времени передачи 1 бита.
топология "дерево" предполагает физическое разделение линий сверху и снизу в узле? если да, то надо иметь 3 драйвера минимум для типичного узла. В 2-3 бакса это вряд ли поместится, если конечно хотите иметь диф.пару.

То что вы описали, это не дерево, а соединение множества "шин" (или как их там называют). И каждая шина будет иметь свои терминаторы. Если учесть, что на каждую свою "подшину" будет работать свой передатчик, а если ещё и на терминаторы будет качать, то нехилый ток получится. Можно попробовать и без терминаторов, и снизить скорость, что бы соотношение распространения к частоте раз в десять было, что бы не поганило отражённой волной импульсы, но в любом случае цена уже неадекватная за узел.
А вообще я хотел поговорить по этому поводу, но позже. Ведь неплохая идея, иметь возможность в каждом таком узле, в случае аварии, автоматически отключать аварийную часть сети (Например, пир КЗ, обрыве, закорачивание на питание).
По поводу ограничения скорости CAN, я точно не знаю, а вывожу на обсуждение. Но вот читал в этом форуме про драйвера RS-485, там люди обсуждали, почему драйвера делают на частоты 128,500,1000 kBi, и мысль была мол, проблема с ЭМИ у 128 меньше. (излучение в пространство меньше) Ещё проскользнула мысль, что ВЧ драйвера “капризнее”.Вообще хочу обсудить этот момент.
Можно ли какнибудь подшаманить RS485 драйвер, что бы он не воспринимал ситуацию конфликта на шин как стрессовую?
И снова про открытый коллектор. Очень хочется услышать отзывы тех, кто его юзал в реальных условиях.

У MCP2551 есть аппаратная защита от подвешивания сети длинным 0 (доминантой). На малых скоростях срабатывать будет. А вот у других, например, PCA82C251 нет.
Вообще, в этом случае, можно использовать приёмопередатчики CAN, но передавать через них USART-ом. При малых скоростях и на дереве работать будет.

RS-485 - хороший вариант. Реально делали (и делаем ) системы с шиной до километра и с отводами до 30м. Терминатор, как правило, один - на самом удаленном от мастера конце - и не 50-75 Ом, а 300-500 - иначе паразитное омическое сопротивление линий не дает нормально работать (бывает и сотни Ом - монтажники на проводах экономят - сечение поменьше берут). Скорость - до 115200, число устройств - до 30, протокол - "мастер-слейв" - самописный, типа USB-шного что-то (90% совпадение канального уровня - но разработан на 7 лет раньше - "у дураков мысли одинаковые" ). Самым старым системам уже 15 лет - работают нормально. Единственное что - я бы порекомендовал трансиверы с фичей slew-rate - действительно снижает ЭМИ и повышает устойчивость, а на отражения на скоростях 100кб/сек в таких системах можно свободно не обращать внимания.

To galjoen:
А какое время 0 считается аварийным?
Вот я хочу взять 9600, это если я пошлю 0x00(или 0xff что там на ноль притягивает?) то линия в нуле буде примерно 1мс, защита сработает?
Я вот рассматриваю атмеловский ATA6xx . Уж больно вкусный, и защита по входу 8кВ. Пойдёт он для 9600?

To VslavX
Вот это дело – реальный пример использования.
Объясните, а чем вы руководствуетесь при выборе терминатора? Насколько я знаю его сопротивление зависит только от волнового сопротивления, а не от длины. И у UTP5 оно равно 120 ом. Что происходят в ваших линиях если не применять терминатор вообще? Ведь если у вас дерево, то отражения сведут на нет все усилия терминатора. А как у вас дело происходят с коллизиями? Проблем не было? Как вы находите неисправный драйвер, ведь если он закоратит линию, то что выпаивать все по очереди драйверы? Читал “страшилки” про то как при разных перенапругах в линии, все драйвера на линии вылетали гроздьями (с CAN с этим полегче, он вроде как более стоек), у вас не происходило такое?

По поводу MCP2551 - прочтите в даташите. У ATA6xx, как и у PCA82C251, такой защиты нет. Я когда-то их сравнивал и никаких преимуществ у ATA не нашёл, а по доступности PCA не в пример лучше. PCA точно позволяет фронты заваливать, а как у ATA с этим - не помню, вроде не позволяет. А вам очень желательно было-бы фронты завалить (и сильно), тогда со всякими отражениями проблем меньше.

Да, по теории терминатор должен совпадать с волновым - тогда нет отражений.
Но на практике - волновое 100-120, ставим терминатор тоже 120, а на 1км длины паразитное сопротивление дешевой телефонной линии - до 500 Ом, и получается значительное ослабление сигнала, которое оказывает гораздо более значительное влияние чем отражения. А если линия разветвленная - что, ставить по 120Ом на каждом "конце"? На самом деле, все эти отражения в итоге сами затухнут на паразитном сопротивлении - даже без терминатора. Вопрос только во времени затухания. Терминатор в 300-400 выбирался чисто эмпирическим путем - баланс между error rate и "красивостью сигнала" на осциллографе.


Какие колиизии? Я же написал - "мастер-слейв". Открытую систему CSMA на дешевых компонентах и протяженных линиях построить трудновато. А отражения - на малых скоростях это отнюдь не самая большая проблема


Зависший драйвер - это относительная редкость. Если что - в 99% watchdog рулит. Все подключения - на разъемах - отключают по-очереди, иногда возле главного хоста есть пультик - можно переключателем коммутировать целыми "ветками". Но это не очень часто бывает.


Последовательные резисторы 30-50 Ом и стабилитроны на -5/+12 - защищают вполне хорошо.
И ~220V и 60V (телефонные) в линиях бывали - все OK. Правда, мы стараемся ставить таки MAX1480 - гальваноразвязка ОЧЕНЬ облегчает запуск всего это хозяйства - на предприятиях бывает что земля отнюдь не общая - и частенько бывает постоянный потенциал - несколько вольт, иногда оборудование силовое включается - по земле "наводка" появляется - это все хорошо обычно осциллографом "на месте" видно, и лечится прокладкой отдельного заземления (иногда и силового питания) вместе с линией - кто из заказчиков не хочет заморачиваться - платит за MAX1480 .

Значит вы не используете обратную связь Ну да, в этом случае, можно попробовать защитить драйверы. А мен вот надо двухсторонняя связь. Мне надо по запросу снимать данные с датчиков, поэтому узлы должны уметь и принимать и передавать. Что-то мне кажется, что могут возникнуть непредвиденные проблемы
А какие вы используете разъёмы? Я вот в раздумьях, что выбрать надёжность – удобство? Если сделать под пайку, то надёжность наивысшая, цена узла меньше, зато монтаж неудобен, и при поиске дохлых узлов тоже “шляпа”. Можно взять RJ-11 – монтаж средний, надёжность наименьшая – постоянно будут проблемы с окислением, особенно если будет ещё и питание идти, отключение при проверки – наиудобнейшее, клеймник – надёжность средняя, монтаж самый удобный, отсоединение при проверке – средняя – клеймник не любит множественных закрутов, да и провод продавливается. Какие ещё есть варианты? Кто что думает по этому поводу?


To VslavX
Кстати а кокие вы драйвера используете для RS-485? Что MAX1480, я уже знаю.

Посмотрел цену MAX1480 - 26,18 $ Это что за цена Я конечно понимаю, что у неё и трансформатор внутри, и оптика - но это уже перебор! Как говорится, это не наш метод.

?? Протокол "мастер-слейв" - это значит что в системе есть "главный" хост. Все молчат пока хост не спросит - после запроса открывается временнОе окно для ответа адресованному слейву - ответил корректно в окне - OK, не ответил (корректно - формат пакета контроллируется, CRC, etc) - фиксируем ошибку - позже повторим. Вполне себе двухсторонний обмен.


Да разные - раньше были от TI какие-то - типа SN65176. ADM1485, MAX483 -все совместимы в DIP-8.

Да - за такую цену - надо . Если небольшой опт - то по $8-9 можно найти (где - не спрашивайте, даже мне снабженцы не говорят - знают что в форуме напишу . Но в наших BOM я примерно такие цены на MAX1480 видел)

Так, что в свете этих цен Ethernet не так уж и недоступен. Тут и дерево и все остальное. Можно потом для богатых и радиоканал организовать. С питанием проблем нет. Гальваноразвязка опять же. Ну и т.д.
Потом можно MODBUS over TCP/IP сделать. Опять же подключение к существующим сетям возможно.

Как вы себе предстовляете дерево в Ethernet? Switch, в расчёт не брать, т.к. это ближе к звезде, а если точно - то множество шин с шлюзами. Да были когдато на коаксивле, но опять же, шина. А солько проблем с ней было Старики расказывали, сам не застал этих времён.

Для Ethernet надо кабель категории не ниже 5й. Для 485 и CAN это не так уж и важно, и по лапше на 100м.@9600 работать будет.
Плюс разъемы там RJ45, которые окислам очень плохо противостоят (не соскабливается слой окисла при соединении). Если вещь промышленная будет, то всяко лучше ставить клеммники зажимные типа WAGO, если не очень, то китайские винтовые. А RJ45 для офиса предназначен.

To VslavX:
Вы писали
Поэтому я решил, что у вас только приёмники. Но т.к. у вас и передатчики, то как они на такое сопротивление реагируют? Т.к. шина это конденсатор, и надо разряжать/заряжать эту ёмкость, то резисторы этому весьма не способствуют, да ещё и стабилитрон - дополнительный конденсатор. Фронты-в синусоиду не превратились? И про кализии тоже. Ведь заглючь какой узел - и на тебе колизии. Редко но возможно. И тут начнётся кто сильнее тот и победил, а проигравший, скорее всего в утиль. Вот почему про колизии спрашиваю.

To Itch
А можно, пожалуйста, по подробнее. В каком месте использовали? В каких условиях? Сколько узлов? Терминаторы использовали? Какими драйверами пользовались? Сбои в работе есть?
Спасибо.

Вот Вам про звезду, дерево и линию - EtherCat.
Все уже сделано до нас.

Угу. В 1993-ем одна сетевая карточка на 10 (десять) мегабит стоила $50-100. Про embedded ethernet тогда даже не мечталось - вот поэтому RS-485 и был вполне реальной альтернативной, да еще и с километровыми расстояниями. Сейчас это все хозяйство потихоньку переползает на ethernet и TCP/IP. Цена 100-мегабитного порта в системе на LPC23 - примерно эти же $5-8 и с той же гальваноразвязкой.

Немогли бы вы прямую ссылку скинуть про Ethernet - Дерево, а то я по сайту порылся, но кромме "какие мы хорошие" не нашёл.

Заходите на сайт и водите по картинкам, смотрите подсказки. Найдёте ключевое слово EtherCat - давите смело. В разделе "Топология" читаете...
Это не от моего снобизма, просто у них сайт весь на скриптах (прямая ссылка не получается). От большого ума, видимо...

А зачем Вам резкий фронт при 100кбпс? Наоборот, еще и по 200-300 пФ на входе каждого хоста специально добавлено - тогда можно более дешевые трансиверы ставить - без slew rate control, да и отражение от "открытого конца" снижается. Чем более пологий фронт - тем меньше на нем линия энергии запасает - тем быстрее все отражения успокоятся - итого достижимая скорость выше, ЭМС - лучше. Так что, резкий фронт - оно далеко не всегда нужно и не всегда во благо.


Ну, допустим, завис кто-то - в худшем случае потечет постоянный ток 5V/(50+50) - 100мА - от такого тока еще никто не помирал . Сеть - да, помрет, но это с любой шиной так будет.

Работают в угольных шахтах. Это высокая влажность, большие расстояния и грубое обращение. RS485 для такого подходит как нельзя лучше, если не требуются высокие скорости. Терминаторы - резистор 100 последовательно с конденсатором 0.1uF. Работает достаточно стабильно в том смысле что ошибок CRC практически нет никогда (<1%).

To VslavX:
Ну пологие фронты это хорошо. Просто, в зависимости от частоты они могут стать настолько пологими, что приёмник их не воспримет. Частота у вас средняя 115200. И с резисторрами 30-40ом работает без ошибок? У вас все устройства в шине с резисторами, и главный контроллер тоже?
To Itch:

Вы ставите такие терминаторы на каждое ответвление? Конденсатор ставят для развязки по постоянному току, но гдето на форуме читал, что этот RC фильтр имеет какието спецефические особенности, и что мол практически не пременим как терминатор.
Вы не смотрели что происходит с сигналом осцилографом? Этот терминатор вообще помогает?

Там подход достаточно раздолбайский. Где-то стоят терминаторы, где-то не стоят. Где-то стоят, но посередине линии. И ничего, работает пока. Так уж повелось. Хотя лично я за нормальные 120Ом.

Да, но их много не поставишь, разве что по концам шины, а если это дерево то спасение походу только одно соотношение частота сигнала к длине линии должно быть соответствующим.
А если шина объеденена в кольцо - ей нужны терминаторы? И где?

Есть еще одно решение, мы иногда подобное пользуем. Берется самая дешевая мега, на нее ставится 3 RS485 и делается элемент, который можно назвать "Точкой"(ветвления). У него один вход от мастера и два выхода на слэйвы.
Мы сделали спец протокол, в котором из посылки мастера понятно сколько нужно передать и сколько принять. Отдельной командой, обращенной к "Точке"(всем сразу - фиксированный адрес или группа адресов) задаются тайм-ауты приема - ожидания начала, время на байт и время переключения шины из приема на передачу.

"Точка" принимает посылку от мастера (первый байт задает ее адрес, второй-длину передачи, один из следующих-длину приема) , раздает ее в слэйвы, если нужно принять - принимает от обоих (адресное разделение) и транслирует в мастер. Трансляцию можно сделать как аппаратной, так и программной с буферированием байта.
Такая штука позволяет делать сколько угодно веток без проблем с согласованием и затуханием и т.д.
На первый взгляд это слишком экзотично, но, если внимательно подумать, снимает кучу проблем, правда создавая и некоторые свои.

В описании на LTC1485 есть немного о "AC Cable Termination".
Применяли на больших скоростях (>0.5 Мб/с), осциллографом смотрел, помогает.

А если параллельно тому кондёру, что в нём стоит, ещё резистор поставить. Примерно 1 кОм. А?

Ну, просто прикинем - R*C -> 5*10 * 5*10E-10 ->2.5*10E-8 - 25нс время фронта, для 10мкс время бита это существенно? А емкость линии не важна - на то она и длинная линия - телеграфные уравнения помните?
BTW, сейчас эти все линии и отражения в них можно легко в HyperLynx помоделировать - как раз уровень лабораторной работы.

To rudy_b:
Очень и очень интересно! Я тоже рассматриваю такую возможность. Основная идея – это автоматическое определение и отключение аварийных участков. Есть вопросы. Как у вас происходит перекачка пакетов через шлюз? Я вижу 2 варианта. 1 сохранение пакета (пакетов) в узле, затем отправка. Тогда время прохода пакета через сеть, увеличится на время прохождения пакета через узел умножить на число пакетов. Это время может быть неприемлемым. Второй вариант – непосредственное соединение драйверов, тогда встаёт проблема энергопотребления – 1 – передающий драйвер ~ примерно кушает 70мА, если они все сразу заработают… в общем, скорее они не заработают. Есть конечно какие то малопотребляемые максимы, но цена больше доллара! В общем не катят. Вы терминаторы используете? Очень интересно, какие проблемы у вас возникали в такой топологии сети? Какие скорости использовали? Сколько узлов было? На каких расстояниях стояли? Использовали дерево?

Народ, есть ли у кого какие сведения по использованию терминаторов с развязыванием по постоянному току, т.е. с конденсатором. Или какие расчёты. Надо ли использовать протокол вида 1 - наш бит - 0 для предотвращения заряда конденсатора?
Спасибо.

Народ, прочитал про согласование на диодах шоттки. Вроде заманчивао. Кто то пользовался этим? Каки естьмнения?

У Texas Instruments хорошие апликухи и семинары по этому вопросу есть. Там все расписывается.
Сходу нашел у них вот это:
422 and 485 Standards Overview and System Configurations (SLLA070C - June 2002)
Про конденсатор там есть: "AC Termination"

Но по другим видам терминаторов там далеко не все. В References там есть
6. Data Transmission Design Seminar Reference Manual, 1998, Texas Instruments,
literature number SLLE01

он у меня на работе в бумажном варианте есть, вот там все в виде "комиксов" хорошо расписано.
Но на сайте сейчас этого уже нет, видимо - антиквариат

А диоды шоттки встречно-параллельно + 120 ом я применял, нормально работает. Тока это только для "Open-Line Fail-Safe Termination"

Не, с диодами шоттки другое подключение. Почитать можно в "Обрежте жирок с RS-485".

Вношу на обсуждение схему шлюза для RS-485. Самое первое что приходит на ум, это 2(3) микросхеиы RS-485. Есть ли какие другие варианты?

А почему в этой схеме именно шоттки? Чем обычные диоды хуже? Время восстановления и прямое падение напряжения больше? Так для этой схемы так, вроде, даже лучше. Демпфированию колебаний способствовать будет. С другой стороны при амплитуде колебаний менее напряжения питания эта схема не работает вообще. А откуда там колебания с большей амплитудой возьмутся? Только за счёт резонанса при передаче нескольких "неудачных" бит подряд. Но это весьма маловероятно.
Я так думаю, что это всего-лишь защита, и к терминаторам отношения она не имеет. И защита какая-то странная. Производители-то наоборот рекламируют свои приёмопередатчики говоря, что они при напряжении на линии ниже 0 и выще питания работать могут. А тут эта фича похеревается.

Я вот тоже не совсем понимаю как такой "терминатор" работает. Но в статье он позиционируется как лучшая альтернатива. А шоттки потому, что у них лучшее напряжение открытия.

Ahtung! OFTOPIC!

Попробовал, ничего не увидел. А что должен был увидеть?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

To bill_vs:
A какая частота следования импульсов? Это симулятор или реальный сигнал? На многих форумах конденсатор применяют 100nF, а у вас 470пик? Вы руководствовались, какими-то формулами? Можете провести эксперимент с 0,1 uF? А что у вас за автоколебания при переключениях? Не пытались исследовать? На форумах пишут, что конденсатор фронты затягивает, по вашим осциллограммам этого не видно, вы с этим сталкивались?
Спасибо.

Скорость 500 кБит/с, на картинках указан масштаб - 5 мкс/дел. Сигнал реальный.


В datasheet LTC1485 приведена формула C = LINE LENGTH (FT) • 16.3pF . Длина кабеля у меня была около 12 м, под рукой были конденсаторы 470 пФ.
Если очень нужно, могу повторить с 0.1 мкФ, хотя лениво.


Что-то звенит. Не пытался, всё было собрано на скорую руку.
Конденсатор ведь ставится последовательно с нагрузкой (120 Ом), для фронта конденсатора вроде и не существует.
На длинных линиях (>100 м) я конденсатор не ставил.

galjoen меня заинтересовал своим сообщением, но что он имел ввиду пока не ясно.

Очень интересны результаты. Т.к. планирую использовать именно терминатор RC, для своих устройств, а подбирать экперементально для каждой линии свой С весьма накладно. Вот и хочется узнать, что меня ждёт от конденсатора 0.1uF