Projektet opdeles i et overordnet blokdiagram bestående af 3 hovedblokke: Husstyrings system. Fig hovedblokke

Transkript

1 5 Strukturering 5.1 Systemstrukturering Afsnittet strukturering indeholder en definering af de forskellige dele projektet består af, for på den måde at skabe et større overblik samt give en bedre forstå af de foreliggende opgaver. Til denne strukturering benyttes top-down metoden, der splitter projektet ned til mindre og realiserbare opgaver. Desuden defineres grænseflader mellem de forskellige projektdele, således de projektdele der deler disse grænseflader, kan struktureres og implementeres fuldstændig uafhængigt af hinanden. Projektet opdeles i et overordnet blokdiagram bestående af 3 hovedblokke:?? SlaveEnhed?? Bussystem?? PCprogram Husstyrings system SlaveEnhed Bussystem PCprogram Fig hovedblokke Med denne inddeling består projektet af 3 hoveddele, der herefter kan opdeles i underblokke. Disse underblokke kan med fordel, hvor det er muligt, opdeles i henholdsvis software og hardware. Desuden vil grænsefladen mellem PC-programmet og SlaveEnheden bestå af netop bussystemet med tilhørende datakommunikationsprotokol. I SlaveEnheden og Bussystemet indgår der i begge både software og hardware. SlaveEnheden består af en Microprocessor med tilhørende programmel, der gør det muligt at foretage I/O operationer med de tilsluttede følere og kontakter, samt gør det muligt at kommunikere med MasterEnheden. Bussystemet består, for hardwarens vedkomne, af convertere fra RS232 (com-port til den ønskede kommunikationsstandard og et kabel, samt, for softwarens vedkomne, af en datakommunikationsprotokol. Da der i PC-programmet ikke indgår hardware, vil det næste niveau udelukkende bestå af software. Hoveddelenes underblokke er beskrevet nærmere på de følgende sider. Intelligent House Control Side 5-1

2 5.2 Bussystem Der skal udvikles et bussystem med tilhørende protokol til kommunikation mellem master og slaveenhederne. Bussystemets strukturering: Bussystem SW HW Protokol Fysisk lag Konverter Forsyning Data fig. 5.2 Blokdiagram af bussystem Bussystemet opdeles i SW og HW. Under SW findes protokollen og under HW findes det fysiske lag, konvertere fra RS232 (COM port til den ønskede standard, samt bestemm af forsyningsspænding og kabling. Den nødvendige hastighed skal beregnes udfra kravene om opdateringstider. Da dataoverførns krav til bussystemet er afhængig af Baud-rate, vælges hastigheden så lav som muligt som den ønskede opdatering tillader. Intelligent House Control Side 5-2

3 5.2.1 HardWare Fysisk lag: Under det fysiske lag skal bestemmes spændingsniveauer på forsyning samt kabling af bussystemet. Desuden skal den nødvendige Baud-rate beregnes, og der skal bestemmes en evt. terminering af kablet. For at undertrykke støj benyttes differential-mode til dataoverførn, dvs. der benyttes 2 ledninger med modsat værdi til at overføre den samme data-strøm. Opbygningen af kommunikations-protokollen bevirker, at der er tale om half-duplex kommunikation over bussen, dvs. samme ledninger benyttes til både at sende og modtage data. Den nødvendige Baud-rate beregnes på grundlag af det i protokolafsnittet fundne datagrammer, opdaterings intervaller og timeout. Forudsætninger:?? 64 slaveenheder?? 10% dataoverførselsfejl?? ventetid inden svartransmission: 10ms?? 32 bit pr. datagram?? mastertimeout for ikke ankommet telegram: 1s?? 1 startbit, 1 stopbit?? half-duplex kommunikation?? 20 sek. til opdatering af alle slaveenheder Tid: 64 (antal slaveenheder * 2 (half-duplex * 10ms(ventetid + 6,4s(10% fejl + 0,64s(fejl i retransmission = 8,32sek. Bit: 64 (antal slaveenheder * 2 (half-duplex * (32 (datagram + 4 * 2(start/stopbit pr. byte = 5120 bit Baudrate: 5120bit/(20s-8,32s = 438,36 Baud? 1200 Baud Baud er den nærmeste større standard baudrate, comporten kan opsættes til. Intelligent House Control Side 5-3

4 5.2.2 RS-485 Som beskrevet i indledningen skal der vælges en kommunikationsstandard, der kan benyttes til denne type netværk. Kravene til denne standard er:?? Differential mode.?? Multi drop (op til 64 enheder på samme linie?? Min baud.?? 1000 meter kabel.?? Half-duplex kommunikation. En standard der er oplagt til denne konfiguration er RS-485. RS-485 er en 2-wire, half-duplex, differential, multi-drop (32 nodes, kommunikationsstandard for distancer op til 4000ft = 1000m. RS-485 tilbyder en stabil kommunikation selv i miljøer med høj koncentration af elektrisk støj. Denne stabilitet sikres ved differential-mode konfiguration. Desuden opnås endnu højere stabilitet med common-mode rejection, ved at benytte par-snoet kabel. Skærm på kabel giver ekstra beskytt af data. Som grænseflade mellem henholdsvis µprocessor og RS-485, og PC og RS-485 skal benyttes transivere. Disse transivere konverterer differens-signalerne på bussen til henholdsvis værdier for TX og RX, afhængig af, om der er tale om afsend eller modtag. Microprocessor TX RX TTL <-> RS485 RS485- Bussystem fig. 5.3 RS485-konvertering Der er en begrænsning af antal slaver, der kan tilsluttes samme kabel (32 slaver. Dette tal kan dog udvides ved at benytte repeatere på bussen eller benytte en type Transivere, der belaster bussen mindre. Adskillige producenter af RS-485 IC er leverer enheder, der belaster med ned til 1/8 unit load. (En unit-load har en standard indgangs-impedans på 12K Ohm. Dvs., at der kan tilsluttes op til 256 noder på samme bus/kabel. Ved maksimal distance på 1000m kan standarden belastes med kommunikations-hastigheder op til 100K bps, hvilket til fulde opfylder kravet til 1200 baud. Intelligent House Control Side 5-4

5 5.2.3 Terminering af kabel Ved design af datanetværk, skal der tages højde for kablets karakteristik og der skal sikres korrekt terminering af kablet. Ved forkert eller ineffektiv terminering af kablet kan der opstå reflektioner, der ændrer eller ødelægger signalet, afhængig af baud-rate. Signal-kvaliteten er også påvirket af antal stubbe tilsluttet, samt længden på disse stubbe. Signalets reflektion forøges med stublængden, derfor skal stublængden holdes på et minimum. Dog er valget af transmittere af afgørende rolle her, da det er transmitterens ricetime, der er bestemmene for acceptabel længde for en utermineret stub. Stub Transiver 1 Transiver 64 Transiver 2 Transiver 63 Transiver 3 Fig Netværks opbygning Overordnet er der 2 ting, der begrænser kabellængden på en given transmissions linie. Ved lave baud-rates (under 200K bps, er det IR-drop langs transmissions linien der er den største synder. IR-drop giver anledning til aftagende signal-amplitude jo længere linien er. Dette fænomen er naturligvis også afhænig af kabel typen. Som beskrevet under afsnittet RS-485, vil en data-rate på 100K bps kunne opnås ved 1000m kabel. Forøges bit-raten, giver dette anledning til, at rise-time for signalets overgang ved kabelenden bliver en større procent-del af tilgængelige bit-interval, så det derved bliver sværere at skelne de enkelte bit fra hinanden. For at undgå signal-forvrængning, som giver datafejl, skal driverens rise time tr, være meget mindre end signalets unit interval tb. tb er defineret som intervallet mellem punkterne på signalets stige og fald kanter, hvor amplituden er 50%. RS-485 specificerer tr < 0,3tb. Intelligent House Control Side 5-5

6 Umiddelbart vil løsningen være at vælge en meget hurtig transiver, for at være på den sikre side. Dette er ikke nødvendigvis den bedste løsning på problemet. Vælges en meget hurtig transiver med bit hastigheder på op til feks. 10Mbit/s, giver dette større krav til korrekt terminering af kablet, ligesom den udstrålede støj (EMI fra bus-kablet vil stige i takt med frekvensen. Dette skyltes at skiftene på signalet skal være hurtigere af hensyn til den højere bit-hastighed. Dvs. kanterne på signalet bliver mere kantet. Undersøges 2 ens datasignaler, med samme bit-rate, generet af 2 drivere med forskellig maks. hastighed, vil en Fouier analyse vise at signalet fra den hurtige driver vil indeholde højere frekvenser, og dermed give anledning til større reflektion og udstrålet støj. Fig Forstørret oscilloskop plot af af 2 forskellige driver med samme hastighed 250 Kbps, men forskellig maks. bit-rate. kilde: maxim Fig 5.5 er et oscilloskop billede af 2 forskellige RS-485 drivere, med forskellige maks. bit hastigheder. a øverst viser en driver uden slew-rate begrænsning, og en maks. bit hastighed på 12Mbps. a nederst en anden driver med slew-rate begrænsning, og en maks. bit hastighed på 250Kbps. Som det tydeligt fremgår, generer den hurtige driver et skarpere signal, med meget stejle flanker, hvorimod en mere blød kurve generes af den slew-rate begrænsede driver. b øverst viser samme hurtige driver 12Mbps, med bit hastighed på 2,5Mbps. b nederst en RS-485 driver med slew-rate begrænsning og maks. hastighed på 2,5Mbps. Også her er det tydeligt at se forskellen, dog i mindre grad, grundet den højere hastighed. Fig FFT-analyse af samme driver s udgang. kilde: maxim Intelligent House Control Side 5-6

7 På Fig 5.6 er der foretaget en FFT-analyse af output signalet af 2 forskellige drivere. a. er en RS-485 driver uden slew-rate limit, med bit hastighed op til 12Mbps. b. er en RS-485 driver med slew-rate limit, med bit hastighed op til 250 Kbps. Forskellen melem de 2 analyser fremgår umiddelbart. Som det ses, indeholder signalet i a meget større værdi af de høje frekvenser end signalet i b. Disse høje frekvenser vil give anledning til en kraftigere udstråling af EMI, samt større problemer ved ikke helt korrekt terminering af kommunikations-kablet. Fig rising edge på 2 forskellige RS-485 drivere. Fig 5.7 viser sammenligning af rising-edge på de før nævnte RS-485 drivere. Øverst uden slew-rate begrænsning (12Mbps. Nederst med slew-rate begrænsning (250Kbps. Driverene er placeret på et kommunikationskabel med karakteristisk modstand på 120O, og en ukorrekt terminering på 220O. Her fremgår det at driveren uden slew-rate begrænsning laver reflektioner ved dårlig terminering, hvorimod den slew-rate begrænsede ikke har samme følsomhed overfor denne terminering. Det er derfor vigtigt at vælge disse transmittere med omhu, og sikre at driverens maks. hastighed ikke er meget større end den ønskede kommunikationshastighed. Dette for at minimere både sensitiviteten over for termineringer, men også begrænsning af EMI. Intelligent House Control Side 5-7

8 5.2.4 Bus-kabel Kabeltypen har som nævnt indflyd på signalkvaliteten langs kommunikationslinien. Jo længere kabel der ønskes, jo større opmærksomhed skal rettes mod kablet karateristik, og korrekt terminering. Normal vil der fra leverandøren af transmittere være anbefalet en kabeltype der passer til netop deres transmittere Forsynings spænding. Til at forsyne de enkelte slaveenheder skal der i netværkskablet, sammen med data fremføres en forsyningsspænding. Desuden benyttes forsyningsspændingen som driftspænding til lysrelæ og til radiator/varmelegme. Forsyningsspændingen skal udføres som DC af 2 forskellige grunde. 1. Ved AC forsyning skal der på hver enkelt slave monteres en ensretter hvilket vil være fordyrende. 2. Ved AC forsyning vil der være en risiko for at få induceret fejl på data-signalet. Spændingsniveauet til forsyningen vælges til 24VDC. 24 VDC er en normal benyttet forsyningsspænding til elektronik produkter, hvilket åbner for større fleksibilitet i valg af bl.a lysrelæ, trafo etc. Intelligent House Control Side 5-8

9 5.2.6 Protokol Protokollen opbygges med udgangspukt i OSI-modellen, der indeholder i alt 7 lag. Applikation Lag 7 Lag 6 Lag 5 Lag 4 Lag 3 Lag 2 Lag 1 Applikationslag Præsentationslag Sessionslag Transportlag Netværkslag Datalinklag Fysisk lag Datamedie fig OSI-model Der benyttes ikke alle de definerede lag til den aktuelle protokol-stack. I dette projekts stack er kun lag 1, 2, 4, 6 og 7 nødvendig, delvis grundet, at dette er et multidrop master/slavesystem. Definitionerne af OSI-lagene passer ikke helt nøjagtigt til projektets formål, men funktionerne er grupperet efter ovenståendende model. Intelligent House Control Side 5-9

10 5.2.7 Beskriv af benyttede protokol For at undgår unødige udregninger i µprocessoren konverteres temperaturværdien til samme format som den målte i slaven. Derved kan den ønskede og aktuelle temperatur direkte sammenlignes i µprocessoren uden omregning. Da der er 8 bit til rådighed og temperaturdynamikområdet er 90 grader C fra - 40 grader C. til +50 grader C. Derved benyttes følgene formel for omregning af temperaturer til og fra slaven. Y er temperaturen i grader C i intervallet fra -40 til +50. X er den konverterede temperatur. Y måledynamikområde? X?? Offset? X? 8bitDynamikOmråde ? 40 Bit GradC? 50? 8bit (? 40 graderc? ? 2, ? 3bit / grad Dette giver on opløselighed på ca. 3 bit pr. grad C. Se eksempler på temperaturer, der sendes til slaven herunder i tabellen. Variabel: Antal bits: Tilstande: Skrives af: Binæar-værdi: Forklaring Slaveadresse adr.nr 0... adr.nr 64 PC, µp Temperatur data VinduesStatus LysStatus Suspend grader C. 50 grader C. Se omregning ovenfor. Lukket Åben Ingen ændring Slukket Ingen ændring Tændt OK Suspended PC, µp µp PC, µp PC Intelligent House Control Side 5-10

11 Protokol-stack ifølge OSI-modellen PC µprocessor Applikations-lag Applikations-lag adr. temp.data vinduesstatus lysstatus suspend 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit Præsentaions-lag Præsentaions-lag µp->pc: 11 PC->µP: 00 vinduesstatus lysstatus suspend adr. temp.data bit 8 bit 8 bit 8 bit Transport-lag Transport-lag µp->pc: 11 PC->µP: 00 adr. temp.data vinduesstatus lysstatus suspend Checksum 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit Datalink-lag Datalink-lag Blok 1 Blok 2 Blok 3 Blok 4 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit Fysisk lag Fysisk lag Bussystem Intelligent House Control Side 5-11

12 Applikations-lag: Dette lag interfacer til applikationen, dvs. henter/indsætter de nødvendige data i objektet til den ønskede slaveenhed; adr. temperatur og lysstatus, som skal sendes/modtages. Derefter sendes pakken videre til næste lag. Præsentations-lag: Dette lag får datapakken konverteret til blokke, der kan sendes i det aktuelle system og konverterer data hvis der er nødvendigt. Her stuffes de ubenyttede pladser i byte en med nuller. Transport-lag Dette lag sørger for pålidelig forbind til de overliggende lag. Her udregnes checksummen og indsættes når en pakke skal sendes. Kører trafikken opad i stacken sammenlignes den modtagne checksum med den udregnede passer disse ikke sammen er der fejl i datagrammet og et nyt datagram skal forespørges. Detekteres denne fejl i slaveenheden stoppes aktiviteten og der ventes på timeout fra masteren, så et nyt datagram modtages. Checksummen udregnes ved at XOR de tre data-bytes sammen. Dels fås en fast udregningstid hver gang, som er vigtig for µprocessorens program, og dels tages der højde for fejl i en bit. Se udregningsmetoden herefter µp->pc: 11 vinduesstatus PC->µP: 00 lysstatus suspend adr. XOR temp.data XOR = Checksum ( 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit fig Checksum-algoritme Ved denne metode XOR es henholdsvis bit nr. 1, 9 og 17 og 2, 10 og 18 osv. Herved er der 7 bits imellem hver bit der XOR es. Dette giver en større sikkerhed for, at en fejl opdages, hvis det antages at en støjpuls påvirker fx. 4 bits efter hinanden. Ved denne algoritme skal fx. både bit 1 og 9 skifte tilstand for at fejlen ikke opdages. Se udregningseksempel herefter. Der er i protokollen og datagrammet mulighed for udvidr. Det ses af datagrammet ovenfor, at de fire sidste bits i den tredje byte ikke benyttes i dette projekt. Checksum-rutinen medtager også disse bits. Derved er disse bits også pålidelige hvis de senere tages i brug. Intelligent House Control Side 5-12

13 Bit nr XOR CheckSum fig Checksum-udregnings-eksempel Det er også i dette lag, det kontrolleres, at adressen passer; dvs. efter cheksummen er verificeret kontrolleres det, at det faktisk også er den samme slave der har svaret som der var skrevet til. Ved at sætte de to første ubrugte bits i adresse-byten til 00 når der sendes fra Master til Slave og til 11 når der sendes fra Slave til Master kan masteren se, om det er loopback-data, som blot har været ude at vende eller om det rent faktisk er slaven, der har svaret. Det blev set under udvikling af bus-konverteren, at data blot blev loopet fra udgang til indgang på Masteren hvis konverter-modulet var uden spændings-forsyning. Hvis der har været fejl i checksum eller adressen og der har været tre nye forespørgr sætter protokol-stacken Suspend-flaget på mastersiden og sender datagrammet videre. Derved kan master-applikationen se, at der ikke har været svar fra den spcifikke slave, og skal derfor ikke opdatere data for enheden. Datalink-lag Dette lag sørger for, at hele datapakken bliver opdelt i blokke af 8 bit som det fysiske lag sender, og sender disse blokke nedad en af gangen - eller samle de modtagne 8 bit blokke til en datapakke og sender pakken opad når alle 32 bit er modtaget alt efter hvilken retning man bevæger sig i stacken. Fysisk lag Dette lag sørger for at sende/modtage hver 8 bit blok til/fra UART en. Intelligent House Control Side 5-13

14 5.2.8 PC-ProtokolScenarier Signatur forklaring CheckSum Adr. CheckSum OK data pakke PC µprocessor Scenarie 1 Solskins-eksempel 1 CheckSum OK 1 CheckSum OK 1 Adresse-felt OK Scenarie 2 Ingen pakke når slave 1 støj Timeout: 1 sek - prøv igen - op til 3 gange 1 1 Scenarie 3 Checksumfejl i slave 1 støj Timeout: 1 sek - prøv igen - op til 3 gange 1 CheckSum ikke OK 1 Svar ikke master Scenarie 4 Checksumfejl i master 1 prøv igen - op til 3 gange CheckSum ikke OK støj 1 CheckSum OK 1 Adresse-felt OK Scenarie 5 Fejl i Adr. felt 1 CheckSum OK 3 prøv igen - op til 3 gange Adresse-felt ikke OK støj CheckSum OK 1 fig Scenarier for protokol Intelligent House Control Side 5-14

15 ScenarieBeskrivr Scenarie 1 Solskins-eksempel Under normale forhold, hvor bus-systemet virker uden ydre påvirkninger sender masteren et datagram ud på bussen med en adresse på modtageren, en temperatur der skal sættes og en lysstatus. Datagrammet modtages af alle slaveenheder på bussen, checksum verificeres og på den slave, hvor adressen passer med den fysiske adresse svares med slavens adresse, aktuel følertemperatur, vinduesstatus og lysstatus. Masteren modtager datagrammet fra slaven, verificerer checksummen og sender data til applikationen. Scenarie 2 Ingen pakke når slave Hvis der eksempelvis indgår støj eller løs forbind på buskablet vil igen pakke nå den ønskede slaveenhed. Derved får masteren ikke svar fra slaven og efter tre mislykkede forsøg sættes suspend-flaget og datagrammet sendet tilbage til applikationen. Scenarie 3 Checksumfejl i slave Hvis der grundet støj eller lign. opstår fejl i checksummen på slavesiden skal slaven blot detektere denne fejl, stoppe og vente på et nyt datagram uden af svare masteren. Da der er fejl i checksummen er hele datagrammet ugyldigt og dermed også adressefeltet. Derfor kan der komme kollision på bussen hvis en af slaverne svarer. Scenarie 4 Checksumfejl i master Hvis fx. støjen indtræffer i datagrammet tilbage fra slaven til masteren og dermed giver fejl i checksummen, prøver master-protokollen igen at sende det samme datagram. Dette scenarie gentages op til ialt tre gange hvorefter suspend-flaget sættes, hvis ikke et gyldigt datagram er modtaget, og hele datapakken sendes opad i stacken. Scenarie 5 Fejl i adressefelt Dette scenarie er meget sjældent da hovedparten af fejl vil blive opdaget af checksummen, hvor adressefeltet også er medregnet. Hvis det modtagne adresse-felt ikke passer med det sendte udføres samme procedure som hvis det var checksummen, der var forkert: Forespørgslen gentages op til tre gangen hvorefter suspend-flaget sættes, hvis ikke adressefelterne stemmer overens. Intelligent House Control Side 5-15

16 5.2.9 PC-Protokol funktionsbeskriv Protokol-klassen indeholder alt information og kode til kommunikation med slaverne. Protokollen skal blot have en pointer til objektet, der ønskes opdateret mht. temperaturer og kontakt-status. <header> Includes. Defines til konfigurering af Com-port. Defines til antallet af retransmisioner. Defines til antallet af sekunder før timout. /* Protokol::Protokol */ /* Protokol::~Protokol */ /* Protokol::Send */ Kontruktøren sørger for at åbne den ønskede Comport med følgende parametre: Baudrate: 1200 Paritet: Ingen Stopbit: 1 Databit: 8 Send/modtage-buffer: 1024 Ingen handshake-signaler. De fejl paritet og handshakesignalerne kan fange på hardware-niveau fanges højere oppe i protokol-softwaren med checksummen. Protokol::Protokol function Protokol::Protokol( Åbning af Comport med definerede parametre Destruktøren sørger for at lukke Comporten ned. I dette program, benyttes comporten ikke af andre eller med skiftende opsætning. Derfor er det ikke nødvendigt at kunne lukke porten ned. Protokol::~Protokol function Protokol::~Protokol( Lukker Comporten. Intelligent House Control Side 5-16

17 Funktion: FunktionsBeskriv: Input: Output: FunktionsNavn: Protokol-klasse Sender og modtager data på bussen Kalder: Kaldes fra: CUpdateNetværk::Run( Slaveinfo *i, int tidsinterval, bool tving Send( Funktionaliteten i protokol-stakken er beskrevet tidligere under funktionaliteten i de enkelte benyttede lag i OSI-modellen. Tving-flaget, som overføres som parameter, sætter et af de to lysstatus-flag, som sendes til slaven. Her skelnes imellem om det er brugeren, der har klikket på kontaken på skærmen eller om det blot er en opdatering, som ikke ændrer lys-status på slaven. Hvis ikke der blev skelnet imellem en ændring af lysstatus og en opdatering kunne følgende ske: Kontakten er slukket, dette vises også på skærmen. En bruger tænder for den fysiske lyskontakt ved slaven lyskontakten er stadig slukket på skærmen. Næste gang netværket opdateres vil masteren sende lysstatus slukket til slaven selv om lyset burde være tændt. Ved at anvende opdateringsflaget på lysstatus vil denne opdatering ikke ændre den faktiske lysstatus på slaven, men blot opdatere lysstatus på skærmen til tændt. Hvis de fire bytes ikke modtages fra den kaldte slave inden timeout eller der er fejl i checksummen bliver et suspend-flag sat. Derved gøres programmet opmærksom på, at de eventuelle modtagne data ikke er korrekte og slavens data skal derfor ikke opdateres. Der tages backup af datagrammet, der skal sendes. Denne backup benyttes hvis datagrammet skal sendes igen til en ikke svarende slave eller hvis der er fejl i den modtagne checksum. Intelligent House Control Side 5-17

18 function void Protokol::Send(Slaveinfo *i, int tidsinterval, bool tving Indsætter data fra objekt i array Sæt lysstatus-flag til tændt. lyskontakt tændt Sæt lysstatus-flag til slukket. bruger har klikket på lyskontakten Sæt flag så slaven ved, at lysstatus skal skifte. Fjerner evt. tvangs-flag. Udregner checksum af datagram. Tager backup af data, der skal sendes ved evt. re-transmission. while ( Afslut-flag er sat af rutine Genskab data fra backup, Send byte 1-4. det ikke er første gang, der sendes while ( Der ikke er timeout eller alle data-bytes ikke er modtaget Kopier data til input-byte. Hop til næste input-byte og vent på data. Frigiv task i 10 ticks Sætter suspend-flag for ugyldig datapakke. Der ikke alle 4 bytes er modtaget. Der er data i inputbuffer. Udregner checksum af den modtagne datapakke. Checksum og adressefelt passer Sæt Afslut-flag. Sæt Afslut-flag. Sæt Suspend-flag for ugyldig datapakke. Sæt suspend-flag i aktuel dataobjekt. Tæl retransmision-tæller en op. Se om antallet overstiger det definerede Fjern evt. suspend-flag i aktuel dataobjekt. Sæt aktuel temperatur i dataobjekt. Sæt lysstatus tændt. Protokol::Send Suspend-flag er sat. Sæt vinduesstatus åben Lys er tændt Vindue er åbent. Sæt lysstatus slukket. Sæt vinduesstatus lukket. Intelligent House Control Side 5-18

19 Bidikrektionel RS232 til RS485 Konverter Kommunikationen til og fra PC en foregår igennem den serielle kommunikationsport, der kører efter RS232-standarden. Denne kommunikation er single ended full duplex, hvor der både kan sendes og modtages samtidigt. Da hvert signal (RX og TX kun overføres på én tråd er data meget følsomme overfor EMC og derfor kun godkendt til en kabellængde på 10 fod. Som tidligere beskrevet er der valgt at benytte en half duplex RS485-forbind, der understøtter op til 1000m. For at få konverteret denne RS232-forbind til en RS485-forbind kræves derfor en aktiv konverter med kredse til at håndtere denne opgave. RS232- ComPort RS232 RS232 TTL TTL RS485 <-> <-> TTL RS485 fig blokdiagram for koverter RS485- Bussystem Som det kan ses af blokdiagrammet herover, konverteres RS232-forbindn først over til en TTL-forbind for igen at blive konverteret til en RS485-forbind. Denne konvertering foregår i begge retninger. Dette gøres for at kunne benytte standard-kredse som prismæssigt er at foretrække. Da denne RS323 til RS485-konveter er en standard-enhed ville det være muligt at købe hele dette modul færdigsamlet fra en producent ( til $39 /stk. svarende til ca. kr. 320,-. For at holde kostprisen nede udvikles dette forholdsvise simple modul selv. Som det kan ses af økonomi-afsnittet koster den hjemmebyggede konverter kun ca. kr. 80,- plus print, samling og test. Grænsefladebeskrivr RS232-forbind Grænseflade: RS232-Comport? RS232-konverter GrænsefladeBeskriv: Forbindn imellem Comporten og RS232-konverter Indgår: Indgår: PC RS232konverter Revisionshistorie: 1 Hovedblok: Konverter I/O-pins PC: SUBD9: pin 1(GND, 2(RX og 3(TX RS232- ComPort RS232 RS232 <-> TTL fig RS232forbind Intelligent House Control Side 5-19

20 ComPortens RS232-niveauer, der har værdierne 0 Volt for et binært 1 tal og -12 Volt for et binært 0 skal konvereres til TTL-niveauerne 5 Volt for et 1 tal og 0 Volt for et binært 0. Hertil findes en kreds som kan opfylde dette krav. TTL-forbind Grænseflade: RS232-konverter? RS485-konverter GrænsefladeBeskriv: Forbindn imellem RS232-konverter og RS485-konverter Indgår: Indgår: RS232konverter RS485konverter Revisionshistorie: 1 Hovedblok: Konverter I/O-pins: RS232 <-> TTL TTL fig TTLforbind TTL <-> RS485 Forbindn imellem de to konverterkredse er en alm. TTL forbind, hvor 5 Volt representerer et 1-tal og 0 Volt representerer et 0. RS485-forbind Grænseflade: RS485-konverter? RS485-bussystem GrænsefladeBeskriv: Forbindn imellem RS485-konverter og RS485-bussystem Indgår: Indgår: RS485konverter RS485bussystem Revisionshistorie: 1 Hovedblok: Konverter I/O-pins: DATA+, DATA- TTL <-> RS485 RS485 RS485- Bussystem fig RS485forbind Den single-ended TTL-forbind skal nu konverteres til en differential-mode-forbind for at gøre data mere EMC-imune. Dette gøres i en RS485-konverter-kreds hvis to-trådethalf-duplex signal sendes direkte ud på databussen til slaveenhederne. Intelligent House Control Side 5-20

21 5.3 SlaveEnhed Som tidligere nævnt består slaveenheden af en Microprocessor med tilhørende programmel. Desuden skal der udvikles et print til slaveenheden, således det bliver muligt at tilslutte forsyning og forbindr til bussystemet. Til Microprocessoren skal tilsluttes de nødvendige følere/kontakter og aktuatorer, hvilket giver følgende struktur: SlaveEnhed SW HW µp program HentAdr Hent Temp Hent Vindue Temp. føler Adr. vælger Lys kontakt µp SetVarme Beregn Varme SetLys Vindues kontakt Lysrelæ Radiator Spænding konverter Fig Slaveenhed struktur Valg af komponeter, udlægning af print etc. behandles under implementeringen. Intelligent House Control Side 5-21

22 5.3.1 HardWare Lysrelæ: µp Transistor Lysrelæ Grænseflade: Lysrelæ? µp GrænsefladeBeskriv: Forbinder lysrelæet med µp, via. en transistor. Indgår: Indgår: µp, transistor. lysrelæ Revisionshistorie: 1 Hovedblok: Slaveenhed I/O-pins µp: 1 Out Slaveenheden skal tilsluttes den eksisterende lysinstallation. For at sikre galvanisk adskill til stærkstrøms installationen, skal der benyttes et lysrelæ, der er godkendt til 230V/10A. Dimensionering af lysrelæ er ikke en del af dette projekt. Dog skal udgangen dimensioneres således der kan tilsluttes et komercielt relæ med standard mærkespænding og driftstrøm, samt kontaktor godkendt til 230V/10A. Derfor skal der vælges et relæ, der kan benyttes sammen med slaveenheden, og som vil blive benyttet til tests. Som grænseflade mellem µp og lysrelæet indsættes en transistor. Transistoren sikrer at µprocessorens udgang ikke overbelastes og giver fleksibilitet til valg af forsyningsspændingsniveau. Spændingsniveau mellem transistor og µp skal være TTL-niveau (0-5V. Spændingsniveau mellem transistor og lysrelæ er forsyningsspændingen. Radiator: µp Transistor Radiator/ modstand Grænseflade: Radiator? µp GrænsefladeBeskriv: Forbinder radiator med µp, via. en transistor. Indgår: Indgår: µp, transistor. Radiator/modstand Revisionshistorie: 1 Hovedblok: Slaveenhed I/O-pins µp: 1 Out Da det skal være muligt at tilslutte systemet den eksisterende vvs-varmeinstallation, skal den mekaniske termostat bibeholdes. Termostaten skal derfor overstyres. Intelligent House Control Side 5-22

23 Overstyringen af termostaten gøres ved at montere et varmelegme, i form af en eller flere modstande, på termostaten. Varmelegmet opvarmer termostaten til den ønskede temperatur, og det vil på denne måde være muligt at regulere termostatens gennemstrømning. Termostaten skal således drejes til maksimum og skal herefter styres vha. modstanden. Den nødvendige energitilførsel til varmelegmet testes under implementering, men skal naturligvis holdes på et minimum. På termostater med fjernfølere monteres varmelegmet på denne. Fig termostat med modstand. Da det ikke er muligt at justere spændingen trinløst til modstanden, benyttes istedet en on/off styring. For at opnå en korrekt duty-cycle (forholdet mellem tændt og slukket skal der udføres tests, der skal give temperaturen som funktion af duty-cyclen. Dette gøres ved at finde differencen mellem ønsket temperatur og den faktiske rumtemperatur. (ønsket temp. faktisk temp. Dvs. jo større forskel desto mere varme skal radiatoren afgive. Tests udføres under implementeringen. Det skal være muligt (jvf. kravspec. at benytte systemet på elradiatorer. Denne fleksibilitet opnås bla. ved at softwaren til µprocessoren tilpasses således forskellige dutycycles beregnes afhængig af hvilken radiator der er installeret. De forskellige dutycycles er i princippet hinandens inverterede. Dvs. on på udgangen til el-radiatoren vil tænde radiatoren, mens on på udgangen til vandradiatoren vil slukke radiatoren. For at undgå indgreb i el-radiatoren, skal reguleringen foregå som on/off styring af forsyning til radiatoren. Dette udføres med triac-styring som ikke beskrives yderligere, da der primært udvikles til vandradiatorer. Som ved tilslutning af lysrelæ, skal der også her sikres mod en overbelastning af µp udgang med en transistor. Spændingsniveau mellem transistor og µp skal være TTL-niveau (0-5V. Intelligent House Control Side 5-23

24 Spændingsniveau mellem transistor og radiator er forsyningsspændingen. Tempføler: µp A/Dkonverter Temp. føler Grænseflade: Temperaturføler? µp GrænsefladeBeskriv: Forbinder temperaturføler med µp, via. A/D-konverter. Indgår: Indgår: µp, A/D-konverter. Temperaturføler Revisionshistorie: 1 Hovedblok: Slaveenhed I/O-pins µp: 3 (1 clock, 1 data, 1 CS På slaveenheden skal der være indbygget en temperaturføler, med dynamikområde -40 C til 50 C. Samtidig skal kravet til 1 C tolerence overholdes. For at digitalisere den målte værdi, skal der benyttes en A/D konverter. A/D-konverteren skal have en opløsning således den ønskede nøjagtighed honoreres. Dvs. det ønskede interval -40 C til 50 C, skal som minimum indeles i 90 step (målenøjagtighed på ± 1 C jvf. kravnr For at opnå denne opløsning er det nødvendigt med 7 bit, svarende til 128 step (6 bit svarer til 64 step, dvs. en A/D-konverter med min. 7 bit. En normal standard A/D-konverter, der opfylder det opstillede krav vil have en opløsning på 8 bit. Denne opløsning medfølger at LSB 0.35ºC. Samtidig skal A/D-konverterens dynamikområde, for at opnå denne opløsning, svare til spændingsintervallet for den valgte temperaturføler. En ofte benyttet kommunikation til en A/D-konverter, foregår vha. 3 forbindr: Et clock signal, et data signal og et chipselect signal (CS. Derfor forudsættes denne kommunikation. Spændingsniveau mellem A/D-konverter og µp skal være TTL-niveau (0-5V. Intelligent House Control Side 5-24

25 Adressevælger: µp Adresse vælger Grænseflade: Adressevælger? µp GrænsefladeBeskriv: Forbinder adressevælger med µp. Indgår: Indgår: µp. Adressevælger Revisionshistorie: 1 Hovedblok: Slaveenhed I/O-pins µp: 6 For at tildele slaveenheden en adresse, skal der på slaveenheden placeres en adressevælger. For at opnå det ønskede antal slaveenheder (64 på samme system, skal adressevælgeren have mindst 64 forskellige kombinationer, svarende til 6 bit. Adressevælgeren udføres derfor som en 6 bit dipswitch der giver mulighed for at vælge adresse µprocessoren læser porten som adressevælgeren er tilsluttet og kan på den måde konstatere den aktuelle adresse. Spændingsniveau mellem Adressevælger og µp skal være TTL-niveau (0-5V. Vindueskontakt: µp Vindues kontakt Grænseflade: Vindueskontakt? µp GrænsefladeBeskriv: Forbinder vindueskontakt med µp. Indgår: Indgår: µp. Vindueskontakt Revisionshistorie: 1 Hovedblok: Slaveenhed I/O-pins µp: 1 For at slaveenheden automatisk slukker for radiatoren når et vindue åbnes, skal der monteres en kontakt på vinduet som tilsluttes µp. Ved flere vinduer i samme rum, serie-kobles disse kontakter. Lukket vindue = kontakt sluttet. Åbent vindue = kontakt brudt. Dvs. Normaly Open. Spændingsniveau mellem vindueskontakt og µp skal være TTL-niveau (0-5V. Intelligent House Control Side 5-25

26 Lyskontakt: µp Lys kontakt Grænseflade: Lyskontakt? µp GrænsefladeBeskriv: Forbinder lyskontakt med µp. Indgår: µp. Revisionshistorie: 1 Hovedblok: Slaveenhed I/O-pins µp: 1 Indgår: Lyskontakt For at tænde og slukke lyset/relæ skal der tilsluttes en trykkontakt til µp. Trykkontakten skal være udført med fjederretur, da det også skal være muligt at betjene lyset fra PC. Dvs. lyset togler. Ved flere kontakter i samme rum, parallel kobles disse kontakter, således det bliver muligt at tænde/slukke lyset flere steder. Kontakt påvirket = sluttet. Kontakt upåvirket = brudt. Dvs. Normaly Open. Spændingsniveau mellem Lyskontakt og µp skal være TTL-niveau (0-5V. Spændingsniveau: Forsyning Konverter/ Stabilisat. Vcc Grænseflade: Forsyning? Vcc GrænsefladeBeskriv: Konverterer forsyningsspænding til TTL-niveau Indgår: Indgår: Forsyning TTL Revisionshistorie: 1 Hovedblok: Slaveenhed I/O-pins µp: 0 For at tilpasse forsyningsspændingen til TTL-niveau (5V, skal der konstrueres et kredsløb, der konverterer forsyningsspændingen TTL og stabiliserer TTL-niveauet. Intelligent House Control Side 5-26

27 5.3.2 µprocessor Til opsamling af data og styring af varme og lys samt kommunikation med PC, skal der benyttes en microprocessor. µprocessoren skal have et antal I/O-pins, der som minimum svarer til det samlede antal I/Opins fundet ved ovenstående grænsefladebeskrivr. Desuden skal der benyttes I/O-pins til kommunikation over bussen. Da der er tale om seriel kommunikation, kan der med fordel vælges en µp med indbygget UART, således sampling på databus etc. udføres af hardwaren. Dette vil give anledning til færre fejl, da resten af softwaren bliver mindre tids-kritisk. En µp med UART benytter 2-pins til kommunikation, TX og RX. Vælges der en µp med min. en extern interrupt, kan en kontinuert polling af lyskontakt undgås, og resultatet er igen et mindre tids-kritisk program. Derudover skal det sikres at µprocessorens klokfrekvens vælges, således der ikke på noget tidspunkt opstår flaskehals problemer på bussen, med følgende tab af data. Klokfrekvensen bestemmes derfor bla. af baudraten på databussen og kravene til kommunikations-protokollen. For at sikre at µprocessoren genstartes ved et evt. programlock (støj, skal der vælges en processor med indbygget watchdog timer, der ved timerudløb resetter µprocessoren. Da slaveenhederne skal fungere ved evt. mistet kommunikation til master (stand alone, skal der være mulighed for at gemme værdier for ønsket varme samt lysstatus i memory der ikke resettes ved evt. reset. Derfor skal µprocessoren være udført med EEProm, således de sidst opdaterede værdier gemmes og forbliver konsistente efter reset. µprocessorens min. data-størr er afgjort af den største variabel der kan forekomme. Den umiddelbare største datatype benyttes til temperatur variablen, 8 bit. En udbredt og ofte benyttet datakommunikation er opbygget af 8 bit s datapakker med tilhørende start og stop bit og evt. paritets bit. Derfor kan der vælges en µp der som minimum kan behandle Byte variable. Det samlede antal I/O-pins: Lysrelæ/Lyskontakt/Vindueskontakt/Radiator: 4 Adressevælger: 6 A/D Converter: 3 Databus: 2 I alt: 15 Dvs. de overordnede krav til µp er: Min. 15 I/O-pins, intern UART, min. 1 hw interrupt, klokfrekvens der tidsmæssigt til fulde opfylder eksekvering af interruptrutine uden tab af data. Indbygget Watchdog timer, indbygget EEProm og min. 8 bit data behandling. Intelligent House Control Side 5-27

28 5.3.3 SoftWare µp-programmet opbygges som en hovedfunktion der kalder en samling funktioner, som implementerer den ønskede funktionalitet. Der benyttes C notation i det følgende. Det er udelukkende for forstån af de forskellige funktioner. På nedentående struktur over programmet er de nødvendige funktioner påført som blokke under main. Main Beregn Varme Hent Temp HentAdr Hent Vindue HWinterrupt SWinterrupt ReadL EEProm ReadV EEProm SetVarme SetLys WriteL EEProm Hent Data Protokol Send Data WriteV EEProm Fig µp-program struktur Da hele programmet kører i én tråd, skal der tages yderligere højde for de forskellige deadlines, der findes for de involverede funktioner. Programmet kan indeles i kritiske deadlines(hard og ikke-kritiske deadlines(soft. De kritiske deadlines skal overholdes ellers opstår der fejl. Under de kritiske deadlines findes:?? Hent Data, -der skal reageres i samme øjeblik der findes data til indlæsning. [ved overskrid af tidskrav mistes data]?? SetLys, -lyset skal tænde/slukke i samme øjeblik der trykkes på lyskontakt. [ved overskrid af tidskrav tændes/slukkes lyset ikke] De kritiske deadlines overholdes ved at anvende interrupts, henholdsvis sw-interrupt og hwinterrupt. Ved brug af µp med UART vil der sendes en sw-interrupt, når der findes data der skal læses. Ved at anvende extern hw-interrupt, vil der ved tryk på lyskontakt sendes en hw-interrupt. Intelligent House Control Side 5-28

29 De ikke-kritiske deadlines skal såvidt muligt overholdes, men det kan accepteres at deadlinen ikke altid overholdes. De ikke-kritiske deadlines findes i programmets øvrige funktioner. Parameteroverførsel vil forøge de enkelte funktioners eksekveringstid samt kræve en betydelig forøg af antal programlinier. Derfor oprettes variable som globale og de enkelte funktioner tilgår dem som sådan. For at sikre konsistente variable må funktioner, der arbejder på samme variable ikke være nested. Som det fremgår af blokdiagrammet over programmet kaldes alle funktioner fra main, og derved undgås nested funktioner. Intelligent House Control Side 5-29

30 Main: Funktion: Main FunktionsBeskriv: Hovedprogram der kalder de forskellige funktioner, initierer variable og initierer porte. Kalder: Kaldes fra: ReadVEEProm( - ReadLEEProm( HentAdr( clear_wdt( HentTemp( HentVindue( BeregnVarme( SetVarme( Input: - Output: - FunktionsNavn: Main( Main er hovedfunktionen der eksekveres umiddelbart efter programstart. Ved power-up skal µp konfigureres, registre og porte skal initieres og variable oprettes. Den sidst opdaterede værdi for varme og lysstatus læses fra EEProm og SetLys( kaldes, således programmet opstarter med korrekte værdier ved evt. reset. Da adressen er konstant (under programafvikling, hentes og placeres den i variabel Adr., før programmet starter en uendelig while-løkke. Ved ændring af adressen skal slaven resettes. Herefter startes en uendelig løkke hvor en watchtdog timer resettes, rumtemperaturen hentes, vinduesstatus opdateres og difference mellem ønsket og aktuel temperatur konstateres og en dutycycle beregnes. Derefter kaldes funktionen SetVarme(. Main Initier porte Initier registre Initier variable Enable interrupt ReadVEEProm( ReadLEEProm( SetLys( HentAdr( while ( true clear_wdt( HentTemp( HentVindu( BeregnVarme( SetVarme( Intelligent House Control Side 5-30

31 ReadVEEProm: Funktion: ReadVEEProm FunktionsBeskriv: Funktionen læser værdi for ønsket varme fra EEProm Kalder: Kaldes fra: Main( Input: - Output: - FunktionsNavn: ReadVEEProm( ReadVEEProm. funktionen overfører den sidst opdaterede værdi for ønsket varme fra EEProm til ram-variablen indeholdende den ønskede varmeværdi. Funktionen kaldes 1 gang pr. reset/opstart af program. ReadVEEProm Hent værdien fra EEProm Overfør værdien til variablen indeholdende ønsket varme ReadLEEProm: Funktion: ReadLEEProm FunktionsBeskriv: Funktionen læser værdi for lysstatus fra EEProm Kalder: Kaldes fra: Main( Input: - Output: - FunktionsNavn: ReadLEEProm( ReadLEEProm-funktionen overfører den sidst opdaterede værdi for lysstatus fra EEProm til ram-variablen indeholdende den ønskede lysstatus. Funktionen kaldes 1 gang pr. reset/opstart af program. ReadLEEProm Hent værdien fra EEProm Overfør værdien til variablen indeholdende ønsket lysstatus Intelligent House Control Side 5-31

32 HentAdr: Funktion: HentAdr FunktionsBeskriv: funktionen henter den aktuelle adresse på adressevælgeren Kalder: Kaldes fra: Main( Input: - Output: - FunktionsNavn: HentAdr( HentAdr. funktionen opdaterer den aktuelle adresse på slaveenheden ved at læse værdien på adressevælgeren, og placere værdien i adressevariablen. Funktionen kaldes 1 gang pr. reset/opstart af program. HentAdr Hent værdien på adresseport Overfør værdien til variablen indeholdende adressen clear_wdt: Funktion: clear_wdt FunktionsBeskriv: funktionen resetter watchdog timeren Kalder: Kaldes fra: Main( SetVarme( HentData( Input: - Output: - FunktionsNavn: clear_wdt( Watchdog timeren skal sikre at µprocessoren resettes ved en eventuel fejl i program eksekvering. clear_wdt funktionen resetter watchdog timeren, således µprocessoren ikke resettes utidigt, dvs. ved normal programforløb. clear_wdt kaldes kontinuerligt fra en uendelig while løkke og SetVarme funktionen samt fra HentData (under behandling af interrupt. Intelligent House Control Side 5-32

33 clear_wdt Reset register indeholdende tæller for watchdog timer HentTemp: Funktion: HentTemp FunktionsBeskriv: Opdaterer temperaturværdi fra temperaturmåler Kalder: Kaldes fra: main( Input: - Output: - FunktionsNavn: HentTemp( HentTemp. aflæser den aktuelle rumtemperatur via A/D-konverteren og placerer værdien i temperaturvariablen. Kommunikationen med A/D-konverteren foregår serielt. For at modtage data skal A/D-konverteren klokkes hver gang næste bit skal læses, og kommunikationen styres af CS. HentTemp kaldes kontinuerligt fra en uendelig while løkke. HentTemp Set CS til A/D-konverter while ( data ikke modtaget Clock A/D-konverter Læs Data fra A/D-konverter Reset CS til A/D-konverter HentVindue: Funktion: HentVindue FunktionsBeskriv: Opdaterer værdien på vindueskontakt. Kalder: Kaldes fra: main( Input: - Output: - FunktionsNavn: HentVindue( Intelligent House Control Side 5-33

34 HentVindue aflæser den aktuelle status på vindueskontakten, åbent eller lukket og opdaterer Vinduesvariabel. HentTemp kaldes kontinuerligt fra en uendelig while løkke. HentVindue Hent værdien på vindue port Overfør værdien til variablen indeholdende vinduesstatus BeregnVarme: Funktion: BeregnVarme FunktionsBeskriv: Beregner dutycycle på grundlag af temperaturdifferencen på ønsket og aktuel temperatur. Kalder: Kaldes fra: main( Input: - Output: - FunktionsNavn: BeregnVarme( BeregnVarme udregner en dutycycle på grundlag af differencen mellem ønsket og aktuel temperatur. Dutycyclen benyttes til at sette/resette udgang til radiator. Funktionen skelner mellem vandradiator og elradiator, da dutycyclen er forskellig afhængig af radiator type. BeregnVarme kaldes kontinuerligt fra en uendelig while løkke. OBS! De benyttede duty-cycle værdier benyttes som et udgangspunkt og er derfor ikke de endelige værdier. Duty-cycles bestemmes under implementering. Intelligent House Control Side 5-34

35 BeregnVarme ElRadiator ØnsketTemp>AktuelTemp Set DutyCycle = 100 ØnsketTemp == AktuelTemp + 1 Set DutyCycle = 30 Set DutyCycle = 20 Set DutyCycle = 0 Set DutyCycle = 0 ØnsketTemp == AktuelTemp + 2 Set DutyCycle = 40 ØnsketTemp == AktuelTemp + 3 Set DutyCycle = 50 ØnsketTemp == AktuelTemp + 4 Set DutyCycle = 60 ØnsketTemp == AktuelTemp + 5 Set DutyCycle = 70 ØnsketTemp == AktuelTemp ØnsketTemp < AktueTemp Vindue åbent Intelligent House Control Side 5-35

36 Fortsat VandRadiator ØnsketTemp>AktuelTemp Set DutyCycle = 0 ØnsketTemp == AktuelTemp + 1 ØnsketTemp == AktuelTemp + 2 Set DutyCycle = 60 ØnsketTemp == AktuelTemp + 3 Set DutyCycle = 50 Set DutyCycle = 70 ØnsketTemp == AktuelTemp + 4 Set DutyCycle = 40 ØnsketTemp == AktuelTemp + 5 Set DutyCycle = 30 ØnsketTemp == AktuelTemp Set DutyCycle = 80 ØnsketTemp < AktueTemp Set DutyCycle = 100 Vindue åbent Set DutyCycle = 100 Intelligent House Control Side 5-36

37 SetLys: Funktion: SetLys FunktionsBeskriv: Setter/resetter udgangen til lysrelæ Kalder: Kaldes fra: Interrupt-rutine Input: - Output: - FunktionsNavn: SetLys( SetLys skal sette/resette lysudgangen afhængig af aktuel værdi. SetLys kaldes en gang pr. hw-interrupt. Reset lysudgang lys = OFF SetLys lys == ON Set lysudgang lys = ON SetVarme: Funktion: SetVarme FunktionsBeskriv: Setter/resetter udgang til radiator. Kalder: Kaldes fra: clear_wdt( Main Input: - Output: - FunktionsNavn: SetVarme( SetVarme funktionen skal på grundlag af dutycyclen, sette/resette udgangen til radiator. Funktionen opbygges som en switch-sætning, der bestemmer den nødvendige tid udgangen skal være ON. Ved en stor dutycycle skal udgangen til radiatoren være ON en stor del af tiden. Som udgangspunkt benyttes en samlet duty tid på 5 sek. På baggrund af den beregnede dutycycle, fordeles denne tid så til henholdsvis ON eller OFF på radiatorudgangen. SetVarme kaldes kontinuerligt fra en uendelig while løkke. Intelligent House Control Side 5-37

38 switch ( DutyCycle case 0 : Reset radiator port delay(5 sek. case 20 : Set radiator port delay(1 sek. Reset radiator port delay(4 sek. case 30 : Set radiator port delay(1.5 sek. Reset radiator port delay(3.5 sek. case 40 : Set radiator port delay(2 sek. Reset radiator port delay(3 sek. case 50 : Set radiator port delay(2.5 sek. Reset radiator port delay(2.5 sek. case 60 : Set radiator port delay(3 sek. Reset radiator port delay(2 sek. case 70 : Set radiator port delay(3.5 sek. Reset radiator port delay(1.5 sek. case 80 : Set radiator port delay(4 sek. Reset radiator port delay(1 sek. case 100 : Set radiator port delay(5 sek. default: SetVarme Intelligent House Control Side 5-38

39 Interrupt: Funktion: Interrupt FunktionsBeskriv: Konstaterer interruptkilde, kalder tilhørende funktioner. Kalder: Kaldes fra: HentData( - Protokol( SendData( WriteVEEProm( WriteLEEProm( SetLys( Input: - Output: - FunktionsNavn: Interrupt( Interrupt-rutinen konstaterer interruptkilden og kalder de funktioner, der skal eksekveres ved den aktuelle interrupt. Disse funktioner fremgår af nedenstående diagram. Interruptrutinen skal gemme værdier for registre etc., således der efter en interrupt arbejdes videre på konsistente værdier. Interruptrutinen kaldes både ved HW- og SW-interrupt. Disable interrupts Gem registre HentData( Protokol( SendData( WriteVEEProm( WriteLEEProm( Clear UART int. flag Gendan registre Enable interrupts Retur fra interrupt Fejlfri modtag Interrupt Interrupt fra UART Clear fejl flag Clear UART int. flag Interrupt fra HW SetLys( WriteLEEProm( Clear HW int. flag Intelligent House Control Side 5-39

40 HentData: Funktion: HentData FunktionsBeskriv: Henter data fra databuffer, sikrer korrekt data rækkefølge. Kalder: Kaldes fra: clear_wdt( Interrupt-rutine Input: - Output: - FunktionsNavn: HentData( HentData funktionen implementerer Datalink-laget samt Det fysiske-lag i protokollen (modtag delen. HentData kaldes når der er modtaget data på UART, dvs. ved sw-interrupt. Funktionen henter data fra databuffer, sikrer korrekt data rækkefølge og kontrollerer for timeout. Dvs. hele datapakken skal være modtaget indenfor timeout grænsen. Overskrides timeout skal HentData nulstille rækkefølgen, og en ny datapakke kan modtages. Alt kommunikation på bussen, både fra andre slaveenheder og fra master giver interrupt fra UART. Derfor skal watchdog timeren nulstilles ved interrupt fra UART, for at watchdog timeren ikke resetter programmet ved høj kommunikations-rate (alle 64 slaveenheder installeret. HentData opbygges som en switch sætning, der afhængig af databyte-nummer overfører den modtagne databyte til memory for yderligere behandling/kontrol. HentData kaldes en gang pr. interrupt fra UART. Intelligent House Control Side 5-40

41 Nulstil watchdog timer switch ( antalbyte case 0 : Overfør modtaget data til mdata1(ram Opsæt og start timer (timeout antalbyte = 1 case 1 : Overfør modtaget data til mdata2(ram antalbyte = 2 antalbyte = 0 (nulstiller byte rækkefølge case 2 : Overfør modtaget data til mdata3(ram antalbyte = 3 Timeout antalbyte = 0 (nulstiller byte rækkefølge case 3 : Overfør modtaget data til mdata4(ram antalbyte = 4 Timeout antalbyte = 0 (nulstiller byte rækkefølge HentData Timeout Intelligent House Control Side 5-41

42 µp-protokol: Funktion: FunktionsBeskriv: Input: - Output: - FunktionsNavn: Protokol( Protokol Kontrollerer at hele datagram er modtaget, kontrol af adresse og checksum. Kalder: Kaldes fra: Interrupt-rutine Protokol-funktionen implementerer Transport-laget i protokollen. Protokol funktionen kontrollerer, at hele datagrammet er modtaget samt at adresse og checksum er korrekt. Hvis ikke datagrammet er modtaget korrekt, skal funktionen nulstille databytetælleren, og en ny datapakke kan modtages. Er hele datagrammet modtaget og verificeres adresse og checksum, skal den ønskede temperatur og lysstatus opdateres. Desuden skal ønsket temperatur og lysstatus overføres til EEProm, for at sikre korrekt indstilling ved evt. reset af slave. For at undgå benyttele af nested funktionskald benyttes istedet checkflag til at sikre at efterfølgende funktioner udføres/ikke udføres. Protokol funktionen skal desuden overføre den aktuelle værdi for temperatur og lysstatus til de databytes der skal sendes retur til master. Desuden skal slavens adresse medsendes og der skal beregnes en ny checksum. Protokol kaldes en gang pr. interrupt fra UART. Beregn checksum Set lysudgang Opdater lysstatus var. lys ønskes ON lys ønskes OFF Reset lysudgang Opdater lysstatus var. Opdater ønsket temperatur-variabel Opdater flag, således værdier overføres til EEProm Overfør aktuel adresse og temperatur til datagram der skal sendes Overfør aktuel lys- og vinduesstatus til datagram der skal sendes Udregn checksum og overfør til datagram der skal sendes Protokol checksum OK antalbyte == 4 (hele datagram modtaget adresse OK Nulstil datagram Nulstil datagram Intelligent House Control Side 5-42