fig RS-485-tranciever

Transkript

1 6 implementering 6.1 Bussystem Til kommunikation over bussen skal der benyttes RS-485 transivere. Der skal vælges transivere med en unit-load lavere en 1, således den samlede belastning på bussen ikke overstiger hvad der svarer til 32 slave enheder med 1 unit-load. Desuden skal der vælges transivere med slew-rate begrænsning, for at undgå høje frekvenser på databussen. Til dette formål benyttes MAX3082 fra Maxim. MAX3082 er en 8-pin s kreds med en driver og en reciever indbygget eren har en unit load på 1/8, hvilket betyder at der kan installeres op til 256 transivere på samme bus uden brug af repeatere. Den har indbygget slew-rate begrænsning og kan kommunikere med hastigheder op til 115Kbps. MAX3082 er designet til half-duplex kommunikation. fig RS-485-tranciever Desuden har den indbygget failsafe der sikrer Recieve output altid er logisk høj hvis reciever input er kortsluttet, åben eller hvis den er tilsluttet en termineret kommunikationslinie med alle transmittere i off. Dette er udført ved at recieveren s tærskelgrænser er mellem 50mV og 200mV. Forstået på den måde, at hvis differential-mode spændingen mellem A og B (A-B) er mere end -50mV så er RO er logisk høj, hvis A-B er mindre end -200mV er RO logisk lav. Ved en termineret bus med alle transmittere i off, vil differential mode spændingen være trukket til 0V vha. termineringsmodstanden og dermed give et logisk høj på RO, med en støjmargin på 50mV. slave: I asynkron mode, skal PIC en konfigureres til full-duplex mode. Men da der skal benyttes half-duplex/asynkron på kommunikationsbussen skal interfacet mellem PIC en og RS-485 transiveren modificeres. Når der ikke transmiteres fra USART en holder PIC en TX høj. Dvs. når dette ben er høj skal det være muligt for USART en at modtage data på bussen. Intelligent House Control Side 6-1

2 Derfor inverteres TX værdien via en transistor, således når TX er høj er DE og ~RE lav. Schematics tegning se bilag afsnit 9.2 RS-485 Transceiver På den måde vil 3082 eren være i recieve mode når TX er høj. TX tilsluttes DI og RX tilsluttes RO. For at sikre at RX benet er høj (databus i hvile), indsættes en pull-up modstand til forsyning, modstanden vælges til 10KO. Ved transmission sikres, at når TX går høj og transmitter er disablet, tolkes dette som 1 vha. den indbyggede failsafe konfiguration. Når TX går lav, enables transmitter og værdien 0 sendes på bussen. Kabling mellem transivere anbefales af MAXIM twisted pair af typen 24AWG. Dette kabel har en karakteristisk impedans på 120 O, derfor skal termineringsmodstanden være 120O. Netværk opbygges som nedstående billede. fig netværksopbygning Stub længder skal holdes på et absolut minimum, under 10 fod iflg. MAXIM. Dette løses ved at kablerne sløjfes i hver enkelt slave, hvilket giver en stublængde svarende til afstanden fra ledningsklemme til RS-485 transiveren på printet. Intelligent House Control Side 6-2

3 6.1.2 Bidikrektionel RS232 til RS485 Konverter Konverteren er opbygget af tre hovedelementer; en forsyningdel, en RS232-konverteringsdel og en RS485-konverteringsdel som det ses herunder i blokdiagrammet. Spændingsforsyning RS232 <-> TTL TTL <-> RS485 Full duplex Full duplex Half duplex fig blokdiagram for koverter Konverterkredse Til at sørge for konvertering fra RS232 til TTL-niveau er valgt en SP232ACP fra Sipex. Maxim laver ligeledes en kreds med samme egnenskaber og benforbindelser til samme pris, ca. kr. 19,- ved 100 stk. SP232-kredsen er monteret med 100nF kondensatorer som beskrevet i databladet. Til at konvertere fra TTL til RS485 er benyttet en MAX3082 fra Maxim. Grundlaget for dette valg er beskrevet i ~Bus-afsnittet for slaveenheden, som indeholder samme RS485- konveterter. Som også beskrevet under Slave-afsnittet skal enable-benene, pin 2+3 inverteres for at kunne benyttes i opstillingen. På TTL-siden ligger høj, når der ikke sendes fra PC en. Herved skal der åbnes for data-modtagelse fra bussen. Det ses af kreds-diagrammet herunder, at recieve (R) skal være lav for at åbne for modtagelse. Den krævede invertering foretages med en transistor af typen BC547 og en collector-modstand, som det ses på diagrammet for konverteren. fig kredsdiagram for max3082 Intelligent House Control Side 6-3

4 For at undgå utilsigtet loopback af data er der monteret pull-up-modstande på TTL-siden. Uden disse modstande ville det medføre, at udfald af forbindelsen til bussen vil få PC en til at modtage det samme signal som der sendes. Denne fejl vil dog blive rettet i kommunikations-protokollen ved hjælp af adresse-feltet, hvor der skelnes imellem om det er en slave eller master, der har sendt datapakken. Spændingsforsyning Forsyningsdelen har til opgave, at føde de to kredse med stabil strøm og spænding ud fra de +24VDC, der er tilrådighed. TTL-kredsene forsynes med +5V fra en spændingsregulator af typen L7805 i TO220-hus med monterede kondensatorer før og efter som beskrevet i databladet. Desuden er monteret to status-lysdioder; en på 24V-siden og en på 5V-siden for lettere at finde forsyningsfejl. Som sikkerhed er monteret en 25V-varistor og en glas-sikringen, som henholdsvis sikrer systemet mod kortvarig overspænding og den eksterne strømforsyningen mod kortslutning i systemet. Intelligent House Control Side 6-4

5 6.2 Slave HardWare Spændingsniveau: For at tilpasse forsyningsspændingen til TTL-niveau (5V) benyttes en spændingsstabilisator. Til dette formål vælges LM7805, der kan påtrykkes en inputspænding på op til 35VDC og levere et output på 5VDC. LM7805 tilsluttes i fixed output application, der stabiliserer output. Desuden skal der placeres en elektrolyt(220nf) og en afkoblingskondensator(100nf) på input siden for at sikre en stabil forsyning. For at beskytte slavekredsen mod overspænding, monteres en varistor (25V) på forsyningssiden. Schematics tegning se bilag afsnit 9.2 Spændingsregulator µp Som beskrevet under strukturering, skal der benyttes en microprocessor til opsamling af data og kommunikation med masterenheden. Til dette formål benyttes PIC16F628 fra MicroChip. 16F628 er en 8 bit, 18 pin s processor med 15 bi-directional I/O pins + 1 input pin, fordelt på 2 porte: A og B. fig pin-diagram Desuden er den forsynet med USART for seriel-kommunikation, 1 HW-interrupt samt 2048 programlinier i Flash. 16F628 er udført med 128 byte data EEPROM og 224 byte data RAM, der er altså mulighed for at bevare 128 byte data efter en evt. reset. Watch-dog timer er indbygget og der kan tilsluttes op 20MHz krystal (SOIC) og 4MHZ krystal (PDIP). Da der her er tale om prototype, benyttes der DIP-package, for nemmere at kunne udskifte µprocessoren. Med 4MHz krystal og 1200 Baud s kommunikation kontinuerligt, kan µprocessoren udføre over programinstruktioner mellem hver modtaget byte (4E6/150(bytes)). Hvilket medfører at der ikke opstår flaskehals på USART en. Intelligent House Control Side 6-5

6 Programmering af 16F628 kan udføres som ICP, dvs. at processoren kan programmeres mens den sidder på det færdige print. PIC16F628 er et billigt alternativ til den velkendte PIC16F84. Prisen for F628 eren er 25,12 kr. i modsætning til 42,95 kr. for F84 eren en besparelse på 40%. Programmering af PIC en udføres med MicroChip s udviklingdværktøj MP-Lab, hvor der foruden programmeringsdelen også findes en simuleringsenhed samt en brænder : PICSTART plus. MP-Lab er freeware og kan downloades på MicroChip s hjemmeside. Koden til MP-Lab skrives i assembler og kompiles til en hexfil der programmeres til PIC en. Som tidligere beskrevet kan µprocessoren programeres mens den sidder i det endelige print (ICP). For fremtidige opdateringer af programmel, samt ved extern printmontage vil det være en fordel at forberede for dette, derfor skal de involverede tilslutninger udføres således dette opnås. Fra datablad fås flg. opsætning: fig ICP For at frakoble det resterende kredsløb fra forsyningsspændingen under ICP, indsættes en diode (1N4448) mellem Vdd og Vcc. Dette medfører et spændingsfald på 0,7 V, men da Vdd = [3:5,5V] får dette ingen betydning. Tilslutningsklemmer til ICP udføres med connector til fladkabel. Schematics tegning se bilag afsnit 9.2 Pin forbindelser µp Oscillator/krystal PIC16F628 kan konfigureres til 8 forskellige typer oscillatorer, hvor der kan være tale om externe systemers clock input eller µprocessorens egen oscillator. Der vælges en krystal-oscillator 4Mhz (max. 4Mhz for DIP-package) som monteres på pin 15 og 16. Ifølge datablad skal der monteres kondensatorer på ben 15 og 16 for at stabilisere oscillatoren, disse kondensatorer skal ligge i intervallet 15-30pF? 27 pf vælges. Der mangler nu et I/O ben for at opnå de 15 I/O-pins. Intelligent House Control Side 6-6

7 Dette kan naturligvis løses ved at vælge en større processor (flere pins), men i stedet benyttes buffer til adressevælgeren (se under afsnittet adressevælger), og herved spares 2 pins. Schematics tegning se bilag afsnit 9.2 Adressevælger med Buffer µp? 230V Lysinstallation Som interface til lysinstallationen skal der placeres et relæ, godkendt til minimum 230V/10A, for at overholde stærkstrømsbekendtgørelsen. Samtidig skal det sikres at microprocessorens udgang ikke overbelastes. Derfor indsættes en transistor mellem µprocessorens udgang til relæspolen. Transistoren der benyttes er en standard BC547 med en maksimal collector strøm på 100mADC, og en maksimal collector emitter spænding på 45VDC. Da der skal være en Base-emitter spænding på 0,7V for at transistoren åbner og µprocessoren benytter TTL spændingsniveau, skal der placeres en modstand mellem transistoren og µp-udgangen for at dele spændingen. Modstanden vælges til 10 ko. Relæet der benyttes er et Electromatic-relæ type CAD 14D5, med en 24VDC spole og en driftstrøm på 30mA. Desuden er relæet godkendt til 10A/250V. Relæ-interfacet giver en universal extern tilslutning der kan benyttes efter brugerens ønske, blot den maksimale spolestrøm ikke overskrider 100mADC. For at beskytte transistoren mod peakspændinger fra spolen når denne afbrydes, indsættes en diode type 1N4007, parallelt over spolens tilslutningsklemmer. Parallelt med udgangen placeres en lysdiode, således der er mulighed for at konstatere om udgangen er on eller off, uden extern tilslutning. I serie med lysdioden placeres en modstand på 2,2kO, for at spændingsdele driftspændingen. Dette giver en driftstrøm på ca 10mA. Benforbindelser se Grænseflade oversigt side 6-11 Schematics tegning se bilag afsnit 9.2 Forbindelser klemrækker UD/IND µp? Radiator Til slaveenheden skal tilsluttes et varmelegme, placeret på radiatortermostaten, således det bliver muligt at overstyre termostaten. Mellem varmelegmet og µprocessoren placeres en BC547 for at beskytte µprocessoren mod overbelastning. Ved en drift spænding på 24VDC og en maksimal strøm på 100mA, kan der tilsluttes en belastning på maks. 2,4 W. Den tilførte energi til termostaten skal holdes på et minimum, derfor kan det være en fordel at isolere termostaten og varmelegmet. Dette kan dog give anledning til en større træghed i systemet ved pludselig fald i temperatur. Dvs. at hvis vinduet åbnes og radiatoren slukker (termostaten opvarmes), kan der når vinduet igen lukkes, gå yderligere tid før termostaten er nedkølet nok til at opnå vand gennemstrømning. Som beskrevet under strukturering skal der udføres en test der giver en forhold med den tilførte energi til termostaten og den tilsvarende vand gennemstrømning. I følge Danfoss har en standard radiatortermostat følgende dynamik-område: [8:26] ºC. Intelligent House Control Side 6-7

8 Dvs. termostaten lukker helt for varmen, når temperaturen har nået 26ºC, derfor er det nok at kunne opvarme termostaten til 26ºC for at have mulighed for overstyring. Det skal herefter konstateres hvilken nødvendig effekt, der skal tilføres for at opnå dette. Som ved udgangen for lysrelæ, placeres en diode parallelt på udgangen. For test af dutycycle etc. se bilag afsnit 9.4 Benforbindelser se Grænseflade oversigt side 6-11 Schematics tegning se bilag afsnit 9.2 Forbindelser Klemrækker UD/IND Temperaturføler Som temperaturføler benyttes LM335/TO 92 package fra SGS-Thomson, der har et dynamikområde på -40 C til 100 C og en fejl på mindre end 1 C i hele området. LM335 er en linieær temperaturafhængig spændingsregulator med et slope på 10mV/ C, og har en udgangsspænding på 0V ved -273 C (0 K). Dette medfører at spændingsintervallet for det gældende dynamikområde er: 2,33V (-40 C) til 3,23V (50 C). Desuden er LM335 kalibreret ved 25 C, hvilket er tæt på en normal ønsket rumtemperatur i en bolig. Føleren vil være mest nøjagtig omkring kalibreringspunktet, hvilket gør at LM335 til fulde opfylder de opstillede krav AD-konverter Til konvertering af det analoge temperatur-signal, skal benyttes en AD-konverter med minimum 8-bit s opløsning, for at opnå den krævede nøjagtighed. Til dette formål benyttes ADC0831 fra National Semiconductor. ADC0831 udmærker sig ved at dynamikområdet er valgfrit, hvilket vil sige at der kan opnås maksimal opløsning i det aktuelle dynamikområde [2,33V:3,23V] = 900mV. Dynamikområdet bestemmes ved at tilføre Vin- den laveste spænding der kan forekomme og Vref tilføres en spænding der svarer til det ønskede dynamikområde, dvs. på Vin- tilsluttes 2,33V og på Vref tilsluttes 0,9V. Fig 6.7 -A/D konverter med temperaturføler Ved temperaturmåling kan der måles ratiometrisk eller absolut. Intelligent House Control Side 6-8

9 Ratiometrisk måler relativt, dvs. det analoge input er proportional med reference spændingen. Her forudsættes det at en evt. ændring i referencespænding (støj, dårlig forsyning) ophæves af en tilsvarende ændring i input. Absolut måling benyttes når det analoge input bevæger sig mellem 2 specifikke spændinger. Denne metode kræver nøjagtige og absolutte input- og reference spændinger. LM335 er en temperatur følsom zenerdiode, der har et absolut spændingsfald svarende til en given temperatur, derfor skal der benyttes absolut måling. Dvs. reference spændinger skal være konstante. Som reference- og inputspænding Vref og Vin(-), benyttes en 10kO multi-turn trimmer fra Vishay, dette giver mulighed for justere reference spændingerne fra slave til slave. Denne form for justering kan give anledning til unøjagtigheder, da disse trimmere har en temperaturkoefficient der giver en temperatur-afhængig modstandsændring. Denne modstandsændring vil ændre reference spændingerne på A/D-konverteren. Denne ændring holdes dog inden for den i kravspecifikationen angivne ønskede nøjagtighed. For beregninger se bilag afsnit 9.5 Kommunikationen med ADC0831 foregår serielt, med en clockimpuls (CLK), en Chipselect (CS*) og en dataout (DO). Start betingelser: CLK= 0, CS* = 1, DO = tri-state. Når CS* går lav, skal der gå 250nS (t set-up ) før CLK går høj, anden gang CLK går lav kan MSB læses på DO. Det efterfølgende bit kan herefter aflæses efter én clockimpuls osv. Schematics tegning se bilag afsnit 9.2 A/D konverter Adressevælger Adressevælgeren består af en 6-ben dipswitch. Da benforbindelser på µprocessoren ikke tillader at der benyttes 6 ben til adressevælgeren, skal adressen multiplexes til 4 bit. Dette udføres med 2 buffere, med et inverteret CS ben på den ene. Til dette formål vælges 1 stk 74HC125 og 1 stk. 74HC126. Begge kredse er standard off the shelf og et billigt alternativ til en størrre µprocessor. Prisen er pr. stk 3,40. De første 3 ben på adressevælgeren tilsluttes indgangene på 126 eren, og de næste 3 tilsluttes indgangene på 125 eren. På den måde er der nu mulighed for først at aflæse 3 LSB og dernæst 3 MSB. Dette skyltes som omtalt, at ChipSelect benet er inverteret på 125 eren. De 3 ben der er tilsluttet µprocessoren, er samtidig tilsluttet en udgang på begge kredse. Når kredsens CS er off bliver udgangen høj-impedant og det er udgangen på den anden kreds der bestemmer hvilken værdi der aflæses af µprocessoren. Der placeres pull-down modstande på kredsenes indgange for at værdien på indgangen ikke svæver og dermed kan give anledning til fejl. Schematics tegning se bilag afsnit 9.2 Adsressevælger med Buffer Intelligent House Control Side 6-9

10 Lyskontakt og Vindueskontakt Som indgangskontakter til henholdsvis lys og vindue, skal der benyttet potentialfri sluttekontakter med fjeder påvirkning. Lyskontakten udføres som et ringe tryk, eller kan udføres som standard lyskontakt med fjederpåvirkning. På den måde vil det være muligt at benytte den eksisterende lysinstallation. Vindueskontakten skal monteres på vinduet, således kontakten er slutten når vinduet er lukket. Der kan med fordel benyttes magnet kontakter, som benyttes ved alarmsystemer. Indgangen på µprocessoren skal beskyttes mod de høje men korte peakspændinger en kontakt giver anledning til. Derfor placeres et RC-led mellem indgangen og stel. Dette bevirker at eventuelle peakspændinger, der som bekendt er højfrekvent, ledes til stel. En passende størrelse kondensator er 680nF, da den fjerner alle høje frekvenser, men er samtidig opladet hurtigt. Modstanden skal virke som pull down, og skal aflade den opladede kondensator når kontakten igen åbnes. Schematics tegning se bilag afsnit 9.2 Forbindelser Klemrækker UD/IND Afkobling For at undertrykke støj på IC-kredsene afkobles forsyningsspændingen ved kredsene til stel med 100nF kondensator. Afkoblingen placeres så tæt på kredsen som muligt Tilslutningsklemmer Tilslutningsklemmer til Databus/forsyning og kontakter/radiator udføres som standard 5mm lednings-klemme med skrue Print Som printudlægningsværktøj benyttes Protel design system, advanced PCB 2.0. Printet udføres som singlesided med stelplan. µprocessoren placeres i midten og placeringen af de øvrige komponenter bestemmes udfra benforbindelser. Der skal benyttes så få gennempileteringer som muligt, derfor udlægges printet manuelt. Printstørrelsen er ikke afgørende da der er tale om prototype. Print tegning se bilag afsnit 9.3 Intelligent House Control Side 6-10

11 Tlislutningsoversigt/grænseflade for µprocessor Port Pin I/O Pin nr. Extern tilslutning A RA0 I 17 Adressebuffer ben 1&4 A RA1 I 18 Adressebuffer ben 2&5 A RA2 I 1 Adressebuffer ben 3&6 A RA3 O 2 Adressebuffer CS A RA4 I 3 Temperatur AD-konverter data A RA5 MCLR 4 +5V * A RA6/OSC2 I/O 15 Oscillator A RA7/OSC1 I/O 16 Oscillator B RB0/INT I 6 LysKontakt B RB1/RX I 7 Recieve data fra RS-485 B RB2/TX O 8 Transmit data til RS-485 B RB3 O 9 VarmeModstand B RB4 O 10 LysRelæ B RB5 I 11 Vindueskontakt B RB6 O 12 Temperatur AD-konverter clock * B RB7 O 13 Temperatur AD-konverter ChipSelect * - Vdd V * - Vss - 5 0V * *benyttes til ICSP (InCircuitSerialProgramming). Intelligent House Control Side 6-11

12 6.2.2 Slave SW Udvikling af programmel til PIC-processoren foregår, som beskrevet under strukturering, vha. MPlab hvor koden skrives i assembler. Desuden benyttes en C-compiler Optama version fra Kanda. Compileren genererer en assembler-fil der exporteres til MPlab, og en hex-fil buildes i MPlab og downloades i PIC en. C-koden kan i C-compileren kombineres med blokke programmeret i assembler. Dette benyttes når der ønskes fuld kontrol over variable og registre placeret i forskellige memory-banke. C-compileren har forskellige funktioner indbygget som med fordel kan benyttes til bl.a. kontrol over porte. Ved programstart skal porte og registre opsættes og initieres og variable skal oprettes. Den aktuelle klok-frekvens skal defineres til 4.0 MHz. For at maksimere fleksibiliteten benyttes #defines som værdier til portnumre etc. i stedet for at hard-kode disse værdier. #defines #defines Indhold Datatype Attributter RADIATOR Valg af radiator type. 0 vandradiator, na konstant 1 elradiator LYSPORT Portnr. for lys tænd/sluk værdi = 4, RB4 na konstant RADIATORPORT Portnr. for radiator tænd/sluk na konstant værdi = 3, RB3 VINDUESPORT Portnr. for Vindueskontakt na konstant Tændt/slukket værdi = 5, RB5 ADCHIPSELECT Portnr. for chipselect til AD-konverter na konstant værdi = 7, RB7 ADDATA Portnr. for data fra ADkonverter na konstant værdi = 4, RA4 ADCLOCK Portnr. for clock til ADkonverter na konstant værdi = 6, RB6 CSADR ChipSelect for Adressevælger værdi = 3, RA3 na konstant Interrupt-rutinen skal være defineret og implementeret øverst i programmet. Efter interrupt-rutinen oprettes variable. Da samtlige data er af byte størrelse oprettes variable som data-type char. Dette sikrer iøvrigt at variable altid vil være konsistente, da der læses og skrives til data variable i en instruktion. Intelligent House Control Side 6-12

13 Variabelbeskrivelse Variable Indhold Datatype Værdi rx1 Indeholder sidst modtagetværdi frauart Byte antalint Indeholder aktuel antal bytes modtaget Byte 0-4 lys Indeholder aktuel lysstatus Byte 0(slukket) el. 64 (tændt), vindue Indeholder aktuel vinduesstatus Byte 0(lukket) el. 128(åbent) VEEPwrite Flag til EEProm write funktion (varme) Byte 0 el. 1 LEEPwrite Flag til EEProm write funktion (lys) Byte 0 el. 1 radiator Flag til bestemmelse af radiator Byte 0(vandradiator) el. type 1(el-radiator) adr Indeholder aktuel adresse på slave Byte 0-64 temp Indeholder aktuel temperatur Byte temp2 Benyttes i funktion til beregning af duty-cycle Byte checksum Indeholder beregnet checksum fra modtaget datagram Byte Indeholder den sidst oenskettemp opdaterede værdi for ønsket Byte temperatur oenskettemp1 Benyttes i SetVarme funktionen Byte dutycycle Indeholder værdien for dutycycle der benyttes i SetVarme 60,70,80,100 Byte 0,20,30,40,50, funktionen sdata1 Indeholder første databyte i datagram for data der skal Byte sendes sdata2 Indeholder anden databyte i datagram for data der skal Byte sendes sdata3 Indeholder tredje databyte i datagram for data der skal Byte sendes sdata4 Indeholder fjerde databyte i datagram for data der skal Byte sendes mdata1 Indeholder første databyte i datagram for data der skal Byte 0-63 modtages mdata2 Indeholder anden databyte i datagram for data der skal Byte modtages mdata3 Indeholder tredje databyte i datagram for data der skal Byte modtages mdata4 Indeholder fjerde databyte i datagram for data der skal modtages Byte Intelligent House Control Side 6-13

14 Som beskrevet under strukturering kaldes main-funktionen umiddelbart efter programstart Main I main-funktionen opsættes registre, porte etc. og herefter startes en uendelig while-løkke. Opsætning af Port A & B, gøres ved at skrive et bestemt bitmønster til henholdsvis TRISA og TRISB registrene. Disse registre er 8 bit og bestemmer om de 8 port-ben er input eller output, bit 0 kontrollerer port-ben 0 osv. Værdien i registrene: 1 = input, 0 = output. Under tilslutningsoversigt for µprocessoren side 6-11 kan de forskellige konfigurationer af port ben ses. PORT A = OOOIOIII, værdien til TRISA = b PORT B = OOIOOIII, værdien til TRISB = b, RB2(TX) skal opsættes til input for at konfigurere USART. (Rettelse i forhold til tilslutningsoversigt). Inden den resterende opsætning af registre og interrupt s skal der læses data fra EEprom. Dette skyltes at fejl kan opstå hvis der kommer interrupt under læsning af EEprom. Data er sidst opdaterede værdier for lysstatus og ønsket varme. På den måde vil slaveenheden fortsætte med sidst opdaterede værdier hvis kommunikationen til masteren afbrydes. Funktionerne ReadVEEProm() og ReadLEEProm() kaldes. Baud-raten på den serielle kommunikation bestemmes af værdien i SPBRG-reg. og den aktuelle klokfrekvens. I datablad findes værdien for SPBRG-reg.: 4 MHz og 1200 baud? 51 overføres til SPBRG-reg. TXSTA-reg. er transmit status registeret, der indeholder opsætning for transmission via USART en. Opsætning: Low speed baud-rate (op til 2400 baud), asynkron kommunikation, 8-bit transmission og endelig enable transmit. TXSTA = b. RCSTA-reg. er recieve status registeret, der indeholder opsætning for modtag via USART. Opsætning: serial port enable (RX og TX konfigureres som seriel port ben), 8-bit modtagelse, kontinuerlig modtagelse af data. RCSTA = b. µprocessoren har indbygget et comperator modul via PORT A, dette comperator modul skal ikke benyttes, men istedet benyttes PORT A som standard I/O-port. Register for opsætning af comperator modul CMCON = b (comperator off). Intelligent House Control Side 6-14

15 Herefter skal de ønskede interrupt s opsættes, efter nedenstående interrupt logik indbygget i PIC en: fig IRQ-logik Opsætning: Interrupt ved modtaget data på USART? RCIE bit skal settes i PIE-reg. Interrupt ved aktivering af trykkontakt (ben INT/RB0)? INTE bit skal settes i INTCON-reg. For at opnå interrupt ved modtaget data? PEIE bit skal settes i INTCON-reg. Endelig skal hele interrupt logikken enables ved at sette GIE bit i INTCON-reg. Efter opsætning af porte og interrupt, skal variable initieres, og adressen på slaven hentes ved at kalde HentAdr(). Herefter startes en uendelig while løkke. I denne løkke kaldes: clear_wdt(), HentTemp(), HentVindue(), BeregnVarme() og SetVarme(). Disse funktioner kaldes kontinuerligt og regulerer varmen Funktioner ReadVEEProm() og ReadLEEProm() funktionerne læser den ønskede temperaturværdi og aktuelle lysstatus fra EEProm data. For at læse EEProm skal den ønskede adresse, der skal tilgås, først skrives til EEADR-reg. Adresserne kan ligge i intervallet 00h 07Fh (128 bytes). Der skal benyttes 1 byte data til hver funktion og adresserne vælges til 00h og 01h. Efter adressen er overført til EEADR-reg. settes RD bittet i EEprom kontrol reg. EECON, herefter vil værdien fra EEProm blive overført til EEDATA-reg. og dette registeres indhold kan nu overføres til W-reg. (arbejdsregisteret). Nu kan værdien kopieres til den aktuelle variabel i RAM. WriteVEEProm og WriteLEEProm skriver den ønskede temperaturværdi og den aktuelle lysstatus til EEProm data. Begge funktioner kaldes ved interrupt fra USART, men det er kun nødvendigt at skrive ny data til EEProm, når der er modtaget et helt datagram (4 bytes). Derfor checkes et flag i funktionen. Intelligent House Control Side 6-15

16 For at skrive til EEProm skal den ønskede adresse, der skal tilgås, først skrives til EEADRreg. Samme adresser benyttes: 00h og 01h. Værdien der skal skrives til EEProm overføres først til W-reg. og dernæst overføres værdien af W-reg. til EEDATA-reg. Enable write bit WREN settes i EECON1-reg. og 2 forskellige værdier skal skrives til EECON2 registeret. Først skrives værdien 55h til EECON2, dernæst værdien AAh. Dette kræves for at initiere en skrive sekvens til EEProm. WR bit i EECON1-reg. settes og der skrives til EEProm. Umiddelbart efter WR er sat, resettes WREN bittet i EECON1-reg. for at undgå utilsigtet skrivning i EEProm. Den aktuelle skrivesekvens er ikke påvirket af at WREN resettes. HentAdr() funktionen skal hente slavens adresse fra dip-switch. Værdien på dip-switchen er buffered gemmen 2 buffere, 74HC126 og 74HC125. Schematics tegning se bilag afsnit 9.2 Adressevælger med Buffer 3 MSB læses først fra PORT A, herefter læses 3 LSB fra samme port. 3 MSB bit på Dip-switch er tilsluttet 125 eren, denne enables (RA3 lav) og værdien på hele PORT A læses. For at fjerne værdien af de uønskede bit AND es værdien med b. Herefter shiftes værdien 3 pladser for at bitmønstret vægtes som MSB: ? LSB på dip-switchen skal nu læses, ved at 126 eren enables (RA3 høj) og værdien på hele PORT A læses. Igen AND en værdien med b. Det korrekte bitmønster (slavens adresse) kan nu findes ved at addere de fundne værdier for henholdsvis MSB og LSB. clear_wdt() funktionen er en indbygget funktion i C-compileren. Funktionen resetter den indbyggede watchdog timer og tilhørende prescaler. Prescaleren vælges til maksimum således watchdog timeren først udløber efter 2,3 sek.? bit <3:0> settes i OPTION-reg. Da hele OPTION-reg. er set (FFh) efter reset er det ikke nødvendigt at skrive til OPTIONreg. HentTemp() funktionen henter den aktuelle rum-temperatur via A/D-konverteren. Kommunikationen med A/D-konverter foregår serielt og data aflæses med MSB først. A/D-konverteren kan klokkes med frekvenser på 10KHz 400KHz. Der vælges en klokfrekvens på ca. 30 KHz, hvilket svarer til en tidsforsinkelse mellem skiftene på ca. 16µs. A/D-konverteren enables (RB7 lav), herefter afgives 2 clock cycles for at opsætte A/Dkonverteren til kommunikation. Værdien af bit 7 (MSB) aflæses på PORT A bit 4 (RA4). Der afgives igen en clock cycle og værdien af bit 6 aflæses på PORT A bit 4 (RA4). Dette scenario fortsætter til alle bit er aflæst. Derefter disables A/D-konverteren (RB7 høj) og den læste værdi for temperatur overføres til temp variablen. HentVindue() funktionen skal konstatere om vinduet er åbent eller lukket. Dette gøres ved at aflæse værdien af PORT B bit 5 (RB5). Ifølge protokol skal vinduesstatus retuneres som MSB i trejde byte i datagram. Intelligent House Control Side 6-16

17 µp->pc: 11 vinduesstatus PC->µP: 00 lysstatus suspend adr. temp.data Checksum 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit fig. 6.9 Datagram Derfor overføres 128 til vinduesstatus variablen ved åbent vindue ( b), og 0 overføres til vinduesstatus variablen ved lukket vindue( b). Dette gør at værdien i vinduesstatus variablen kan benyttes direkte når der skal sendes data til master. (Se under Protokol() funktionen ) BeregnVarme() funktionen skal som beskrevet under strukturering beregne en duty-cycle der benyttes til at sette/resette udgangen til radiatoren. Funktionen checker et flag og afgør om der er tale om vandradiator eller elradiator. Dette skyltes at der er tale om forskellige dutycycles til de to typer af radiatorer. De under struktureringen fundne værdier for dutycycles benyttes i det endelige program. Der er udført tests for brug af disse duty-cycles og disse tests har ikke ført til nødvendige ændringer af duty-cycles. se bilag afsnit 9.4 Funktionen opbygges af if-sætninger der på grundlag af forskellen mellem ønsket og aktuel temperatur overfører en værdi til duty-cycle variablen. Ved elradiator konstateres det først om ønsket temp er større end aktuel temp. Er det tilfældet sættes duty-cycle til 100%. Herefter konstateres det om forskellen ligger i intervallet [1:5] og en duty-cycle svarende til differencen sættes. Er forskellen større end 5, forbliver duty-cyclen 100%. Herefter konstateres det om ønsket temp = aktuel temp. Er det tilfældet sættes en duty-cycle på 20%. Endelig konstateres det om ønsket temp. er mindre end aktuel temp. eller om vinduet er åbent. Hvis ja, sættes en dutycycle på 0%, radiatoren slukker. Ved vandradiator benyttes samme opbygning, blot med inverteret duty-cycle. Dette skal forstås på den måde, at hvis ønsket temp. er større end aktuel temperatur sættes duty-cyclen til 0% (varme legme i termostat slukker? radiator varmer). Igen konstateres forskellen og en tilsvarende duty-cycle sættes. Er forskellen større end 5, forbliver duty-cyclen 0%. Er ønsket temp = aktuel temp? duty-cycle = 80%. Endelig konstateres det om ønsket temp. er mindre end aktuel temp. eller om vinduet er åbent. Hvis ja, sættes en dutycycle på 100% (varme legme i termostat varmer? radiator slukker). SetLys() funktionen skal toggle PORT B bit 4 (RB4). SetLys() kaldes fra interruptrutinen, ved interrupt fra USART og fra lyskontakt (HW). SetLys() funktionen kontrollerer lysstatus flaget og setter/resetter udgangen afhængig af aktuel status. Ifølge protokol skal lysstatus retuneres som bit 6 i trejde byte i datagram. Intelligent House Control Side 6-17

18 µp->pc: 11 vinduesstatus PC->µP: 00 lysstatus suspend adr. temp.data Checksum 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit fig Datagram Derfor overføres 64 til lysstatus variablen ved lys tændt ( b), og 0 overføres til vinduesstatus variablen ved lys slukket ( b). Dette gør at værdien i lysstatus variablen kan benyttes direkte når der skal sendes data til master. (Se under Protokol() funktionen ) SetVarme() funktionen setter/resetter udgangen til radiator PORT B bit 3 (RB3). Funktionen er opbygget som en switch-sætning der på grundlag af duty-cyclen fordeler et interval på 5 sek. til henholdsvis on og off på udgangen. Ved en dutycycle på 80% er udgangen set i 80% af 5 sek., svarende til 4 sekunder. På den måde vil den aktuelle tid udgangen er set, tilsvare den beregnede duty-cycle. Da funktionen har en eksekveringstid på mere end 2.3 sek. skal watchdog timeren resettes et passende antal gange, for at undgå at processoren resetter utilsigtet. De værdier switch-sætningen tester på er naturligvis de samme værdier beregnet i funktionen BeregnVarme(). Når SetVarme() funktionen terminerer, retuneres til den uendelig whileløkke i main, og den aktuelle temperatur hentes, en ny duty-cycle beregnes og SetVarme() kaldes igen. Interrupt-rutinen kaldes ved alle typer af interrupt, hvis de er enablet. Herefter skal interrupt kilden konstateres og den korrekte respons foretages. Ved interrupt gør cpu en den igangværende kommando færdig, program counteren s (PC) værdi gemmes på stacken og PC en loades med værdien 00004h. Herefter eksekveres koden i interrupt-rutinen. Konstatering af interrupt kilde gøres ved at checke interruptflag fra de enablede interrupt s. Værdien af W-reg og STATUS-reg. skal gemmes ved interrupt, således der efter interrupt arbejdes videre på konsistente registre etc. Herefter disables alle interrupts ved at clear GIE bit i INTCON-reg. Det første flag der checkes er recieve interrupt fra USART, da det vil være den mest forekomne interrupt i programmet. Før der kan testes skal det sikres at den korrekte momorybank er valgt, her skal det være BANK 0. Er interrupt fra USART skal fejlflag i RCSTA-reg. kontrolleres, ved at udmaske alle andre bit i registeret end de 3 fejl bit. Er modtagelsen modtaget uden fejl hentes værdien fra RCREG-reg. og de ønskede funktioner kaldes. Er der derimod fejl i modtagelsen, resettes recieve logikken: CREN bit i RCSTA-reg. cleares og settes igen. Hvis interrupten ikke er fra USART, kontrolleres det om interrupten er fra lyskontakt (INT/RB0) og de ønskede funktioner kaldes. Intelligent House Control Side 6-18

19 Herefter settes GIE bittet i INTCON-reg. de gemte registre gendannes, og der returneres fra interrupt rutine. HentData() funktionen skal overføre den modtagne databyte til RAM, og skal sikre korrekt data rækkefølge. Funktionen kaldes hvergang der kommer en interrupt fra USART, dvs. hvergang der er modtaget en byte i datagrammet. Funktionen er opbygget som en switchstruktur der afhængig af værdien af bytetæller henter data og opdaterer bytetæller. Scenarie i HentData() funktionen. 1. bytetæller = 0: Den første byte modtages af USART og der afgives interrupt. HentData() funktionen kaldes og overfører den modtagne byte til mdata1-variablen. Byte tælleren inkrementeres (bytetæller = 1). Timer 1 tælleregistre TMR1L og TMR1H resettes og timer 1 startes. Timer starter optælling fra 0000h til FFFFh, dvs. fra timer1 startes går der 65,54ms før timer 1 flag settes. HentData() funktionen returnerer fra switch struktur og interruptrutine fortsætter. 2. bytetæller = 1: HentData() kaldes fra interruptrutine og overfører den anden modtagne byte til mdata2- variablen. Bytetælleren inkrementeres (bytetæller = 2). TMR1IF bit i PIR-reg. kontrolleres, er logisk 1 hvis tæller har nået FFFFh, dvs. der er gået 62,54ms. Er flaget set er der timeout, og bytetæller skal resettes således der kan modtages et nyt datagram. Dette gøres ved at værdien i mdata2 overføres til mdata1, bytetæller tildeles værdien 1 og timer 1 opsættes og startes igen. Dette scenarie fortsætter til alle 4 bytes er modtaget. Korrekt datarækkefølge bt = 0 bt = 1 bt = 2 bt = 3 Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 mdata1 mdata2 mdata3 mdata4 bt = 1 bt = 2 bt = 3 bt = 4 På ovenstående scenario modtages alle byte i korrekt rækkefølge, ingen timeout. Intelligent House Control Side 6-19

20 Forskudt datarækkefølge bt = 0 bt = 1 bt = 2 bt = 3 bt = 1 bt = 2 bt = 3 Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 Byte 1 Timeout Byte 2 Byte 3 Byte 4 mdata1 mdata2 mdata3 mdata4 bt = 1 bt = 2 bt = 3 bt = 4 mdata1 mdata2 mdata3 mdata4 bt = 1 bt = 2 bt = 3 bt = 4 Herover mistes første databyte og sekvensen er derfor forkert. Byte 2 modtages som byte 1 osv. Når en ny datapakke sendes modtages første databyte som byte 4, men i mellemtiden har der været timeout, og værdien overføres til mdata1, bytetæller sættes til 1 og synkronisering er opnået. Forskudt datarækkefølge bt = 0 bt = 1 bt = 2 bt = 3 bt = 1 bt = 2 bt = 3 Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 Timeout mdata1 mdata2 mdata3 mdata4 bt = 1 bt = 2 bt = 3 bt = 4 mdata1 mdata2 mdata3 mdata4 bt = 1 bt = 2 bt = 3 bt = 4 Herover mistes anden databyte og sekvensen er derfor forkert. Byte 3 modtages som byte 2 osv. Et nyt datagram sendes og første byte modtages som byte 4. Men igen er opnået timeout og værdien overføres til mdata1, bytetæller sættes til 1 og synkronisering er opnået. Intelligent House Control Side 6-20