Latest revision |
Your text |
Line 4: |
Line 4: |
| |location=Hauptraum | | |location=Hauptraum |
| |resource category=Infrastruktur | | |resource category=Infrastruktur |
| |image=SI2C-Timing.png
| |
| |ownership=club | | |ownership=club |
| |contactnick=derf | | |contactnick=derf |
Line 10: |
Line 9: |
| |has label=Yes | | |has label=Yes |
| }} | | }} |
| | | I²C-basierte twowire-Verbindung, aktuell writeonly. |
| I²C-ähnliche Twowire-Verbindung, allerdings writeonly und ohne ACKs um die Verwendung von Repeatern zu vereinfachen. | |
|
| |
|
| == Hardware == | | == Hardware == |
|
| |
|
| Ein SI2C-Bus hat vier Leitungen: GND, VCC, SDA und SCL. SDA und SCL müssen sowohl 3.3V als auch 5V als High-Pegel akzeptieren und high impedance sein, sinnvollerweise werden dazu Optokoppler verwendet (spart auch direkt jegliche Probleme mit ungleichen GND-Pegeln).
| | TBD. Auf dem Endgerät sollten SDA und SCL per Optokoppler galvanisch getrennt sein und Spannungen im Bereich 3 .. 16 Volt akzeptieren. |
| | |
| Für einen Client gibt es zwei Varianten, am Bus zu hängen:
| |
| | |
| * Ohne eigenes Netzteil: VCC und GND kommen aus dem Bus. Es sollte damit gerechnet werden, dass VCC auf ~11V runtergehen kann, und am besten werden keine signifkanten Lasten betrieben. 7-Segment-Anzeigen und Relais sind aber kein Problem
| |
| * Mit eigenem Netzteil: GND aus dem Bus geht nur zum Eingang der Optokoppler, die restliche Schaltung bekommt VCC und GND aus ihrem Netzteil. Der Bus-VCC wird nicht verwendet
| |
| | |
| Beispiel für die Variante mit eigenem Netzteil: [https://github.com/chaosdorf/dorfmap/blob/master/client/avrshift/avrshift.png avrshift Schaltplan]. Bei Aufbau ohne Netzteil kommt VCC (SUPPLY-1) aus dem Bus
| |
| und es ist GND == GPIOGND.
| |
| | |
| === Ratings ===
| |
| | |
| {| class="wikitable"
| |
| |-
| |
| ! Parameter !! Min !! Max
| |
| |-
| |
| | VCC || — || 12 V
| |
| |-
| |
| | SDA/SCL low || -0.1 V || 0.1 V
| |
| |-
| |
| | SDA/SCL high || 3 V || 5 V
| |
| |-
| |
| | VCC current || — || 250 mA
| |
| |-
| |
| | SDA/SCL current @ 3.3V || — || 1 mA
| |
| |-
| |
| | SDA/SCL current @5V || — || 5 mA
| |
| |}
| |
|
| |
|
| == Protokoll == | | == Protokoll == |
|
| |
|
| Bitbasiert. Im Ruhezustand sind SDA und SCL low, die erste steigende SCL-Flanke ist auch das erste most significant bit der Übertragung (es gibt keine start condition). Bei jeder weiteren steigenden SCL-Flanke werden weitere Bits eingelesen, beendet wird das ganze durch die stop condition: Fallende SCL-Flanke mit SDA high. D.h.: Falls weitere bits folgen, muss SDA vor der fallenden SCL-Flanke auf low gesetzt werden. | | Bitbasiert. Das MSB wird immer zuerst übertragen. Die letzten 16 Bit sind die Geräte-Adresse. |
| | |
| Auf höherer Ebene gilt: Es können beliebig viele Bits / Bytes übertragen werden, solange die least significant (d.h. die letzten) 16 Bit die Geräteadresse sind. Nach einer steigenden SCL-Flanke ist das SDA-Signal für 100µs gültig, d.h. es muss in dieser Zeit eingelesen und verarbeitet werden. Die Low- bzw. High-Phase von SCL dauert je 200µs, nach der stop condition darf beliebig lange nicht auf den Bus reagiert werden. For the record: Die Übertragungsrate ist damit ca. 2kbit/s.
| |
| | |
| === TLDR ===
| |
|
| |
|
| {| class="wikitable" | | {| class="wikitable" |
Line 57: |
Line 24: |
| | ↑ || <tt>X</tt> || Bit <tt>X</tt> von rechts (als Least Significant Bit) ins Register schieben | | | ↑ || <tt>X</tt> || Bit <tt>X</tt> von rechts (als Least Significant Bit) ins Register schieben |
| |- | | |- |
| | ↓ || 1 || stop condition: Eingabedaten übernehmen | | | ↓ || 1 || End of Transmission: Eingabedaten übernehmen |
| |- | | |- |
| | ↓ || 0 || ''Keine'' | | | ↓ || 0 || ''Keine'' |
| |} | | |} |
|
| |
| [[Image:SI2C-Timing.png]]
| |
|
| |
| AVR-C-Beispiel: [https://github.com/derf/dorfmap/blob/master/avrshift/main.c#L68 avrshift/main.c Z.68ff]
| |
|
| |
|
| == Kabel == | | == Kabel == |
|
| |
| [[File:SI2C-Doku.png|thumb|right|400x200px|Kabelwege]]
| |
|
| |
|
| {| class="wikitable" | | {| class="wikitable" |
| ! Bus !! Kabel | | ! Bus !! Kabel |
| |- | | |- |
| | feedback1 || [[Schleuse]] an {{H|feedback}} --(( violettes RJ45 ))-- Kabelkanal oberhalb [[Printer/HP2100]] --(( Flachbandkabel entlang Kabelkanal ))-- [[Treppe]] | | | feedback1 || [[Schleuse]] an {{H|feedback}} --(( violettes RJ45 ))-- Kabelkanal oberhalb [[Printer/CLC1160]] --(( Flachbandkabel entlang Kabelkanal ))-- [[Treppe]] |
| |-
| |
| | feedback1 || Repeater [[Nomspace]] --(( Flachbandkabel ))-- [[Maschinenraum]]
| |
| |- | | |- |
| | donationprint1 || [[Schleuse]] an {{H|donationprint}} --(( Flachbandkabel ))-- [[Laptop Lounge]] | | | donationprint1 || [[Schleuse]] an {{H|donationprint}} --(( Flachbandkabel ))-- [[Laptop Lounge]] |
Line 83: |
Line 42: |
| |} | | |} |
|
| |
|
| === Pinbelegung 4pol-Flachbandkabel === | | === Pinbelegung Flachbandkabel === |
|
| |
|
| * 1: SDA | | * 1: SDA |
| * 2: VCC (12V) | | * 2: VCC |
| * 3: GND | | * 3: GND |
| * 4: SCL | | * 4: SCL |
|
| |
| === Pinbelegung 8pol-Flachbandkabel ===
| |
|
| |
| Geplant, für Kombikabel mit CAN und SI2C.
| |
|
| |
| * 1: CANH
| |
| * 2: 12V
| |
| * 3: CANL
| |
| * 4: GND
| |
| * 5: SDA
| |
| * 6: GND
| |
| * 7: SCL
| |
| * 8: 5V
| |
|
| |
|
| == Devices == | | == Devices == |
Line 108: |
Line 54: |
|
| |
|
| {| class="wikitable" | | {| class="wikitable" |
| ! Bus !! ID !! Firmware !! rev !! Ort !! Funktion | | ! Bus !! ID !! Firmware rev !! Funktion |
| |-
| |
| | feedback1 || <tt>0002</tt> || avrshift || 0.04-42-g1a373d3 || Hackcenter Kabelkanal || 12V sink
| |
| |-
| |
| | feedback1 || <tt>0004</tt> || charwrite-legacy || 0.04-106-g544d694 || <s>Hackcenter</s> || <s>4x7segment (links)</s>
| |
| |-
| |
| | feedback1 || <tt>0005</tt> || charwrite-legacy || 0.04-106-g544d694 || <s>Hackcenter</s> || <s>4x7segment (rechts)</s>
| |
| |-
| |
| | feedback1 || <tt>0006</tt> || avrmf || 0.05-28-g5f8445e || <s>Schaufenster</s> || <s>5V source (5 digital, 3 pwm) + Repeater</s>
| |
| |-
| |
| | feedback1 || <tt>0007</tt> || avrshift || 0.05-38-g7b9a4e3 || Lounge Kabelkanal || 12V sink
| |
| |-
| |
| | feedback1 || <tt>0008</tt> || blinkencontrol || 0.05-47-g7ce9480 SDASCL_MIXUP || Hackcenter Regal || RGB-LED-Streifen
| |
| |-
| |
| | feedback1 || <tt>0009</tt> || avrshift || 0.05-69-gcc36007 || Hackcenter Regal || 5V source -> 12V sink -> LED-Streifen im Regal
| |
| |-
| |
| | feedback1 || <tt>000a</tt> || avrmf || 0.06-44-g7757c9b || Nomspace || 12V out (6 digital, 3 pwm) + Repeater
| |
| |-
| |
| | feedback1 || <tt>000c</tt> || avrpwm || 0.07-2-g3fff051 || Treppe || 12V out (9 digital, 4 pwm)
| |
| |-
| |
| | feedback1 || <tt>000d</tt> || avrpwm || 0.08-2-g3a8deec || Maschinenraum || 12V out (9 digital, 4 pwm)
| |
| |-
| |
| | feedback1 || <tt>000e</tt> || avrpwm || 1.0.2-4-ga5c3047 || Hackcenter || 12V out (9 digital, 4 pwm)
| |
| |- | | |- |
| | feedback1 || <tt>000f</tt> || avrmf || 1.0.2-12-gc323689 || Schaufenster || 12V out (7 digital, 4 pwm) + Repeater | | | feedback1 || <tt>0002</tt> || 0.04-42-g1a373d3 || avrshift (serial in, parallel 12V out als current sink) |
| |- | | |- |
| | feedback1 || <tt>0010</tt> || charwrite || 1.0.2-17-g188905a || Maschinenraum || 6x7segment | | | donationprint1 || <tt>0000</tt> || 0.04-42-g1a373d3 || avrshift (serial in, parallel 12V out als current sink) |
| |- | | |- |
| | feedback1 || <tt>0011</tt> || charwrite || 1.0.2-17-g188905a || Küche || 6x7segment | | | donationprint2 || <tt>0001</tt> || 0.04-51-g2c8eee0 || blinkencontrol (RGB) |
| |- | | |- |
| | feedback1 || <tt>0012</tt> || avrpwm || 1.0.2-37-gef59205 || Hackcenter Regal || 12V out (9 digital, 4 pwm)
| | | donationprint2 || <tt>0003</tt> || 0.04-50-gf6641aa || 7segment (4 Ziffern) |
| |-
| |
| | feedback1 || <tt>0013</tt> || charwrite || 1.0.2-38-gabb5185 || Hackcenter || 6x7segment
| |
| |-
| |
| | donationprint1 || <tt>0000</tt> || avrshift || 0.04-42-g1a373d3 || Lounge || 12V out
| |
| |-
| |
| | donationprint2 || <tt>0001</tt> || blinkencontrol || 0.04-110-gfa20b4e || Lounge || RGB-LED-Streifen
| |
| |-
| |
| | donationprint2 || <tt>0003</tt> || charwrite-legacy || 0.04-50-gf6641aa || Lounge || 4x7segment | |
| |- | | |- |
| |} | | |} |
|
| |
| Aktuell gibt es die folgenden Arten von Geräten
| |
|
| |
| === Master ===
| |
|
| |
| ==== Raspberry Pi ====
| |
|
| |
| Ein RasPi kann direkt über zwei GPIO-Pins (+ Ground) als Bus Master angeschlossen werden. Der Bus kann dann mittels [https://github.com/chaosdorf/dorfmap/tree/master/si2c-bitwrite si2c-bitwrite], [https://github.com/chaosdorf/dorfmap/tree/master/si2c-bytewrite si2c-bytewrite] oder [https://github.com/chaosdorf/dorfmap/tree/master/si2c-charwrite si2c-charwrite] (abhängig von der Art des Zielgeräts) bespielt werden.
| |
|
| |
| Die Programme erwarten jeweils die Pin-Nummer des SDA-Pins als erstes und die des SCL-Pins als zweites, also z.B. "si2c-bitwrite 8 11" für gpio8 und gpio11. Die Nummern beziehen sich auf das sysfs (<tt>/sys/class/gpio</tt>), die Pins müssen dort schon als Outputs exportiert sein. si2c-charwrite nimmt zusätzlich die Zieladresse (hi und lo) als drittes und viertes Argument.
| |
|
| |
| Die eigentlichen Daten (inklusive Adresse für bitwrite/bytewrite) werden auf STDIN entgegengenommen. Ein Bit/Byte/String (alles in ASCII) pro Zeile, bei "push" oder EOF wird übertragen. Eine Payload von FE ED CA FE an einen Byte-orientierten Client mit Adresse 000a an GPIO-Pins 8 und 11 wäre dann z.B. <tt>echo "254\n237\n202\n254\n0\n10\n" | si2c-bytewrite 8 11</tt>
| |
|
| |
| === Client ===
| |
|
| |
| ==== avrshift ATTiny2313A ====
| |
|
| |
| Addressierbares Schieberegister. Nimmt Bits entgegen und ordnet sie den digitalen Ausgängen (i.A. 5V oder 12V) zu.
| |
|
| |
| ==== avrpwm ATTiny2313A ====
| |
|
| |
| Addressierbares Schieberegister++. Ordnet einen Teil der Eingabe binär (bitweise) den digitalen Ausgängen zu und hat dann noch drei bis vier Bytes für Analog-Ausgänge (8bit-PWM.)
| |
|
| |
| ==== avrmf ATTiny2313A ====
| |
|
| |
| avrshift/avrpwm mit Repeater. Hat allerdings zwei Ausgänge weniger, die stattdessen SDA und SCL galvanisch getrennt weiterreichen.
| |
|
| |
| ==== blinkencontrol ATTiny2313A ====
| |
|
| |
| Wird direkt mit Animationssequenzen gefüttert, Details siehe [[Blinkencontrol]].
| |
|
| |
| ==== 7segment ATTiny2313A ====
| |
|
| |
| Steuert vier 7-Segment-Displays. Empfängt 32 Byte an Daten und legt diese direkt auf die Segmente, Zeichen müssen also schon vorher auf Bytes umgerechnet werden. Es werden immer nacheinander Bytes 1-4, 5-8, 9-12, … angezeigt (d.h. die Position auf dem Display ist byteposition % 4).
| |
|
| |
| ==== avr-rs232 ATTiny2313A ====
| |
|
| |
| Bus-Test / Debugger. Gibt empfangene Pakete (Bytefolge inkl. Stop Condition) hexadezimal auf der seriellen Schnittstelle aus, kann mit nem USB-TTL-Adapter ausgelesen werden.
| |
|
| |
| ==== avr-rs232 Arduino ====
| |
|
| |
| Bus-Test / Debugger. Gibt empfangene Pakete (Bytefolge inkl. Stop Condition) hexadezimal auf der seriellen Schnittstelle aus, kann mit nem USB-TTL-Adapter ausgelesen werden.
| |
|
| |
| Hat keine galvanische Trennung zum Bus, sollte also nur von einem Laptop ohne angeschlossenes Netzteil benutzt werden.
| |
|
| |
| == Platinen ==
| |
|
| |
| Der Großteil der im Dorf verbauten Platinen ist handgeklöppelt auf Lochraster, inzwischen gibt es aber auch fertige PCBs zum Bestücken.
| |
|
| |
| === avrmf ===
| |
|
| |
| [[File:avrmf-smd-top.jpg|thumb|right|400x200px|avrmf (obere Seite)]]
| |
| [[File:avrmf-smd-bot.jpg|thumb|right|400x200px|avrmf (untere Seite)]]
| |
|
| |
| Kann für avrshift/avrpwm/avrmf genutzt werden, bei Verwendung als Repeater werden die beiden ULN2803-Beinchen oben Links (bei den als avrmf SDA/SCL gelabelten Kontakten) abgeknipst und durch SI2C-Kabel ersetzt.
| |
|
| |
| Serviervorschlag:
| |
|
| |
| * 100nF 0805 auf C2
| |
| * 10k 0805 auf R3
| |
| * 1k 0805 auf R1, R2, R4, R5
| |
| * 0805 LEDs: grün auf PWR, gelb oder rot auf ACT (Pluspol zeigt zum Label, Minuspol zum ULN2803)
| |
| * ICs und Wannenstecker wie angegeben
| |
| ** Die beiden KB817 können auch durch einen KB827, TLV827 o.ä. ersetzt werden
| |
| * 330nF oder 1µF auf C1
| |