Die Robo-TX RS-485 Schnittstelle

Transkript

1 Die Robo-TX RS-485 Schnittstelle Die Idee... Gleich nach dem Kauf des TX fiel mir in der Anleitung auf, dass auf den Extension-Anschlüssen nur die RS-485-Schnittstelle auf beiden vorkommt. Somit war klar, dass die RS-485-Schnittstelle für die Verbindung von mehreren TX vorgesehen ist. Schnaggels war so nett, mir ein TX zu überlassen, so dass ich mir die Übertragung zwischen zwei TX anschauen konnte. Der RS-485 Bus hat hierbei den Vorteil, dass man sich einfach zum Mithören dazwischen schalten kann. Die Analyse Die ersten Analysen mit einem Oszilloskop ließen darauf schließen, dass die Baudrate sehr hoch ist nämlich Baud (nein, ich habe mich nicht vertippt!). Fast 1Mbit/s, das brachte mich schon an die Grenzen meiner Möglichkeiten, da selbst der FT232, den ich neben einem MAX485 als Konverter nach USB benötigte, bei dieser Baudrate immer wieder Aussetzer zeigte. Als Ergebnis hatte ich zunächst viele, viele Zahlen und es galt, erst einmal eine Struktur darin zu finden. Hätte zu diesem Zeitpunkt fischertechnik bereits die Dokumentation für die Programmierung in C herausgebracht, wäre meine Arbeit auch sicherlich 5x einfacher gewesen leider kam die Veröffentlichung 2 Wochen zu spät, aber meine Analysen wurden bestätigt und ich konnte durch die Header-Dateien einige Lücken schließen. Die Dokumentation findet man hier: Das Protokoll Siehe auch: PC-Programmierung_Robo_TXC.pdf Seite 23, 24 Die Daten werden mit Baud seriell übertragen, mit einem Startbit, 8 Datenbits und einem Stopbit. Da auf dem RS-485 Bus jeweils nur ein Gerät gerade übertragen darf, da es sonst eine Kollision geben könnte, gibt es einen Master. Das ist der TX, der als Master definiert wurde. Eine Datenübertragung wird ausschließlich vom Master initiiert, der angesprochene Slave antwortet dann. Die Daten werden in Blöcken, sog. Frames übertragen. Die Frames haben einen Start-Code, beinhalten die Anzahl der zu übertragenden Bytes, eine Prüfsumme und einen End-Code. Beispiel eines Frames (in HEX): -Bytes (STX) + Magic-Byte 0x55 [02] Länge des Frames (High/Low), hier: 24 Bytes [04] Bus-Adresse des Senders (Low/High). Hier: 2 = Master [08] Bus-Adresse des Empfängers (Low/High): Hier: 3 = Extension 1 [12] Transaction-ID (Low/High) [14] Session-ID (Low/High) [16] Command-Code (Low/High). Hier: 6 [20] Anzahl der folgenden Datenstrukturen (eigentlich immer 1) [24] Inhalt der Datenstruktur [28] FF-DB- Prüfsumme [30] 03- (ETX) = Ende des Frames

2 Hinweise: Die Länge [02] wird aus der Länge des Headers (20 Bytes) und der Länge der Datenstruktur[24] berechnet. Die Transaction-ID wird fortlaufend weitergezählt und vom Master festgelegt. Der Slave muss bei der Antwort die gleiche Transaction-ID zurückgeben. Die Session-ID wird bei der Initiierung der Kommuniktation vom Slave festgelegt und während der gesamten Zeit nicht mehr geändert. Nach welchen Kriterien die Session-ID festgelegt wird, ist mir nicht bekannt. Ich benutze für meine Extension die Session-ID Die Prüfsumme ist (im Gegensatz zur Dokumentation von MSC) keine CRC, sondern besteht aus einfachen Subtraktionen. Hierbei wird von 0x0000 inklusive der Länge einfach der Wert jeden Datenbytes abgezogen. Im obigen Beispiel: 0x = FFDB (die 0-Bytes zur besseren Übersicht weggelassen). Der Verbindungsaufbau Wenn man eine Extension an das TX anschließt, funktioniert diese nicht ohne weiteres sofort. Das Master-TX scannt in regelmäßigen Abständen (ca. 1x pro Sekunde) alle 8 möglichen Slave- Adressen mit einem Extension_Request - Frame ab. Bekommt der Master auf diesen Frame keine Antwort, ist die angesprochene Extension nicht verfügbar. 1. Der Master sendet einen Extension_Request (Befehl 06) 2. Der Slave antwortet mit Befehl Der Master sendet einen Initialize (Befehl 05) 4. Der Slave antwortet mit Befehl 105 Im Anschluss ist der Slave vom Master erkannt, die Nummer des Slaves wird im LCD angezeigt und der Slave wird in regelmäßigen Abständen vom Master mit dem Befehl Set_Outputs (02) angesprochen. Der Slave sendet in seiner Antwort die Zustände der Eingänge/Counter. Wichtig! Die Antworten auf die Anfragen des Master-TX dürfen nicht zu lange dauern, sonst wird ein Time-Out ausgelöst und die Verbindung bricht ab. Anschließend versucht das Master-TX die Verbindung wieder durch den Extension_Request wieder neu aufzubauen. Praktische Anwendung Als erste Anwendung habe ich eine Servo-Extension realisiert. Sie benutzt die PWM-Information der 8 Ausgänge und setzt sie in Impulse für Standard-Modellbau Servos um. Es war eine Herausforderung, das Protokoll in real-time zu dekodieren und gleichzeitig stabile Servo-Impulse zu generieren. Die ganze Software passt ohne Probleme in einen mit 14,7456 MHz getakteten AVR (ATMEGA-8). Ein einfaches Interface mit 8 Eingängen und 8 Ausgängen ist momentan in Arbeit. Befehlsliste Bislang habe ich nicht alle Befehle dekodiert, sondern nur die wichtigsten, um eine einfache Extension bauen zu können.

3 002 (Master Slave) Set_Outputs der Übertragung [02] 00-3C- Anzahl Bytes (60) [04] Bus-Adresse des Senders [08] 0A Bus-Adresse des Empfängers (hier: 8) [12] C2-CC- Transaction -ID [16] Command-Code 02 [28] 00- cnt_reset[0] (Wenn = 1, wird der jeweilige Counter auf 0 gesetzt) [29] 00- cnt_reset[1] [30] 00- cnt_reset[2] [31] 00- cnt_reset[3] [32] 00- master[0] (Wenn nicht 00, dann wird dieser Kanal mit dem [33] 00- master[1] angegebenen Kanal synchronisiert) [34] 00- master[2] (s. ROBO_TX_FW.h) [35] 00- master[3] [36] PWM O1 (Low/High-Byte, hier: 64) [38] PWM O2 [40] PWM O3 [42] PWM O4 [44] PWM O5 [46] PWM O6 [48] PWM O7 [50] PWM O8 [52] distance[0] [54] distance[1] [56] distance[2] (s. ROBO_TX_FW.h) [58] distance[3] [60] Reserve [64] FD-C6- Prüfsumme [66] 03 Ende des Frames

4 005 (Master Slave) Initialize der Übertragung [02] Anzahl Bytes (112) [04] Bus-Adresse des Senders [08] 0A Bus-Adresse des Empfängers (hier: 8) [12] EC-53- Transaction-ID [16] Command-Code 02 [28] 00- pgm_state_reg [29] reserve [32] 01- motor[0] [33] 01- motor[1] [34] 01- motor[2] [35] 01- motor[3] [36] uni[0] Konfiguration Eingang 1 hier: digital, Widerstand [38] reserve [40] uni[1] Konfiguration Eingang 2 hier: digital, Widerstand [42] reserve [44] uni[2] Konfiguration Eingang 3 hier: digital, Spannung [46] reserve [48] uni[3] Konfiguration Eingang 4 hier: digital, Spannung [50] reserve [52] uni[4] Konfiguration Eingang 5 hier: analog, Spannung [54] reserve [56] uni[5] Konfiguration Eingang 6 hier: analog, Spannung [58] reserve [60] uni[6] Konfiguration Eingang 7 hier: analog, Widerstand [62] reserve [64] uni[7] Konfiguration Eingang 8 hier: digital, Widerstand [66] reserve [68] 01- cnt[0] Konfiguration Counter 1 [69] reserve [72] 01- cnt[1] Konfiguration Counter 2 [73] reserve [76] 01- cnt[2] Konfiguration Counter 3 [77] reserve [80] 01- cnt[3] Konfiguration Counter 4 [81] reserve [84] reserve [88] [92] [96] [100] [104] [108] [112] [116] FE-2C- Prüfsumme [118] 03 Ende

5 006 (Master Slave) Extension_Request [02] Anzahl der Bytes [04] Bus-Adresse des Senders [08] 0A Bus-Adresse des Empfängers (hier: 8) [12] Transaction-ID [14] Session-ID (noch nicht definiert!) [16] Command-Code 06 [28] FF-CD- Prüfsumme [30] 03- Ende 102 (Slave Master) Antwort auf 002 [02] Anzahl der Bytes [04] 0A Bus-Adresse des Senders (hier: 8) [08] Bus-Adresse des Empfängers (Master) [12] 5C-3F- Transaction-ID [16] Command-Code 102 [28] Input 1 (L/H) [30] Input 2 [32] Input 3 [34] Input 4 [36] Input 5 [38] Input 6 [40] Input 7 [42] Input 8 [44] cnt_in[0] [46] cnt_in[1] [48] cnt_in[2]??? [50] cnt_in[3] [52] Counter 1 [54] 2C-01- Counter 2 [56] Counter 3 [58] Counter 4 [60] display_button_left [62] display_button_right (s.robo_tx_fw.h) [64] motor_pos_reached[0] =1 wenn Motorpos. erreicht wurde. [66] motor_pos_reached[1] [68] motor_pos_reached[2] [70] motor_pos_reached[3] [72] FE-0F- Prüfsumme [74] 03 Ende

6 105 (Slave Master) Antwort auf 005 [02] Anzahl der Bytes [04] 0A Bus-Adresse des Senders (hier: 8) [08] Bus-Adresse des Empfängers (Master) [12] EC-53- Transaction-ID [16] Command-Code 105 [28] FE-31- Prüfsumme [30] 03 Ende 106 (Slave Master) Antwort auf 006 [02] Anzahl der Bytes [04] 0A Bus-Adresse des Senders (hier: 8) [08] Bus-Adresse des Empfängers (Master) [12] Transaction-ID [14] Session-ID (hier: 3) [16] 6A Command-Code 106 [28] 52-4F-42-4F D R O B O T X (Identifikation) [45] A A A A A : 1 3 : 7 B : 5 2 : D 7 : A E (Bluetooth-Adr) [63] 00- reserve [64] ta_start_addr [68] pgm_area_start_addr [72] D-00- pgm_area_size [76] Versionsinformationen [80] (s. ROBO_TX_FW.h) [84] [88] [92] F7-5E- Prüfsumme [94] 03- Ende Die Informationen in der ROBO_TX_FW.h aus der C-Lib lassen aber erwarten, dass es noch weitere Befehle (z.b. für Counter) gibt.