|
|
 |
|
|
|
 |
|---|
 |
|
|
|
|---|
|
|
|
|
|---|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|---|
|
|
|---|
|
|
|---|
|
|
|
|
|
|
|---|
|
|
|
|
|
NetCarity |
Vstupně-výstupní USB modul
Cílem návrh vstupně-výstupního USB modulu je poskytnout propojení mezi aplikační a fyzickou vrstvou projektu NetCarity. Pomocí bežně dostupných prostředků (čtení a zápis do souboru) musí být možné ovládat 3 výstupní a 2 vstupní kanály. Povaha USB speficikace dovoluje realizovat platformově nezávislé zařízení, které pro svůj běh využívá generické ovladače zařízení (nativně přítomné v operačním systému).Vlastnosti:
- 3 výstupní digitální kanály, 2 vstupní kanály (1 analogový a 1 digitální)
- připojení k USB, multiplatformní návrh díky specifikaci Communication Device Class - Abstract Control Model (CDC ACM)
- jednočipové řešení s obvodem Atmel ATmega8 a softwarovým řadičem USB
- bez nároků na odbornost uživatele
- malé rozměry, nízká cena
Rozhraní
USB modul je opatřen 10 pinovým konektorem. Rozsahy napětí jsou od 0 do 5V. Maximální povolený proud kanálem A je 500mA a kanály B,C 20mA. Vstupní rozsah kanálu D je shodný s TTL úrovněmi 5V. Analogový kanál měří napětí od 0 do 2,56V a je ze zdroje s vnitřním odporem 10k buzen obdélníkovým signálem 0-5V s frekvencí 1kHz.Konektor 2x5 pinů (čelní pohled, zářez shora)
|
2 analog |
4 D in |
6 C out |
8 B out |
10 A out |
|
1 GND |
3 GND |
5 GND |
7 GND |
9 +5V |
Probíhající komunikaci po USB sběrnici indikuje zelená LED umístěná přímo na desce modulu.
Protokol
VýstupŘízení výstupních kanálů se děje zasíláním znakových povelů. Příkaz je totožný s řádkem textového souboru (je zakončen znaky ASCII 13 10 nebo ASCII 10 nebo ASCII 13). Znaky v řádku se interpretují zleva doprava. Každý znak má vlastní význam a ovládá jeden kanál. Řádek smí být dlouhý maximálně 80 znaků, přesahující část bude ignorována. Pořadí a násobnost znaků může být libovolná.
Znaky
A - zapnout kanál A
a - vypnout kanál A
B - zapnout kanál B
b - vypnout kanál B
C - zapnout kanál C
c - vypnout kanál C
Vstup
Zařízení vysílá zprávy 6 znaků dlouhé, s maximální frekvencí cca 50 zpráv/s. Zpráva se skládá ze znaku D/d indikujícího úroveň kanálu D (D logická 0, d logická 1). Druhým znakem zprávy je mezera ASCII 32. Následují 3 hexadecimální znaky formující číslo od 0 do 4093, které kvantifikuje velikost stejnosměrného napětí na analogovém vstupu (od 0 do 2,56V). Posledním znakem zprávy je konec řádku ASCII 10.
Software
Příkazová řádka DOSuV systému Windows bude zařízení přiřazen název COMn. Generický ovladač usbser.sys je zaveden na základě informačního souboru netcarity.inf.
Zápis:
C:\>echo AbC >> COM3Čtení:
C:\>type COM3Shell
Operační systém umístí soubor zařízení do /dev/ttyACMx. Pro prvotní konfiguraci zařízení je nutné spustit acmenable (zdroj acmenable.c).
Zápis:
user@pc:/# echo AbC >> /dev/ttyACM0Čtení:
user@pc:/# cat /dev/ttyACM0Při otevírání zařízení je nutné specifikovat atribut O_NOCTTY, aby se se zařízením nepracovalo jako s terminálem.
Deskriptory zařízení
Device Descriptor| Offset | Popis | Hodnota |
|---|---|---|
| 0 | bLength | 0x12 |
| 1 | bDescriptorType | 0x01 |
| 2,3 | bcdUSB | 0x0110 |
| 4 | bDeviceClass | 0x02 |
| 5 | bDeviceSubClass | 0x00 |
| 6 | bDeviceProtocol | 0x00 |
| 7 | bMaxPacketSize | 0x08 |
| 8,9 | idVendor | 0x065d |
| 10,11 | idProduct | 0x1021 |
| 12,13 | bcdDevice | 0x0004 |
| 14 | iManufacturer | 0x00 |
| 15 | iProduct | 0x01 |
| 16 | iSerialNumber | 0x00 |
| 17 | bNumConfigurations | 0x01 |
Configuration Descriptor (spojení Configuration, Interface a Endpoint descriptoru)
| Offset | Popis | Hodnota |
|---|---|---|
| Configuration Descriptor | ||
| 0 | bLength | 0x09 |
| 1 | bDescriptorType | 0x02 |
| 2,3 | wTotalLenght | 0x0043 |
| 4 | bNumInterfaces | 0x02 |
| 5 | bConfigurationValue | 0x01 |
| 6 | iConfiguration | 0x00 |
| 7 | bmAttributes | 0x80 |
| 8 | bMaxPower | 0x32 |
| Interface 0 Descriptor | ||
| 9 | bLength | 0x09 |
| 10 | bDescriptorType | 0x04 |
| 11 | bInterfaceNumber | 0x00 |
| 12 | bAlternateSetting | 0x00 |
| 13 | bNumEndpoints | 0x01 |
| 14 | bInterfaceClass | 0x02 |
| 15 | bInterfaceSubClass | 0x02 |
| 16 | bInterfaceProtocol | 0x01 |
| 17 | iInterface | 0x00 |
| CDC - Header Functional Descriptor | ||
| 18 | bLength | 0x05 |
| 19 | bDescriptorType | 0x24 |
| 20 | bDescriptorSubtype | 0x00 - Header Functional Descriptor |
| 21,22 | bcdCDC | 0x0110 |
| CDC - Call Management Functional Descriptor | ||
| 23 | bLength | 0x05 |
| 24 | bDescriptorType | 0x24 |
| 25 | bDescriptorSubtype | 0x01 - Call Management Functional Descriptor |
| 26 | bmCapabilities | 0x01 |
| 27 | bDataInterface | 0x01 |
| CDC - Abstract Control Management Functional Descriptor | ||
| 28 | bLength | 0x04 |
| 29 | bDescriptorType | 0x24 |
| 30 | bDescriptorSubtype | 0x02 - Abstract Control Management Functional Descriptor |
| 31 | bmCapabilities | 0x08 |
| CDC - Union Functional Descriptor | ||
| 32 | bLength | 0x05 |
| 33 | bDescriptorType | 0x24 |
| 34 | bDescriptorSubtype | 0x06 - Union Functional Descriptor |
| 35 | bMasterInterface | 0x00 |
| 36 | bSlaveInterface | 0x01 |
| Endpoint 3 Descriptor | ||
| 37 | bLength | 0x07 |
| 38 | bDescriptorType | 0x05 |
| 39 | bEndpointAddress | 0x83 |
| 40 | bmAttributes | 0x03 |
| 41,42 | wMaxPacketSize | 0x0008 |
| 43 | bInterval | 0xff |
| Interface 1 Descriptor | ||
| 44 | bLength | 0x09 |
| 45 | bDescriptorType | 0x04 |
| 46 | bInterfaceNumber | 0x01 |
| 47 | bAlternateSetting | 0x00 |
| 48 | bNumEndpoints | 0x02 |
| 49 | bInterfaceClass | 0x0A |
| 50 | bInterfaceSubClass | 0x00 |
| 51 | bInterfaceProtocol | 0x00 |
| 52 | iInterface | 0x00 |
| Endpoint 1 Descriptor | ||
| 53 | bLength | 0x07 |
| 54 | bDescriptorType | 0x05 |
| 55 | bEndpointAddress | 0x81 |
| 56 | bmAttributes | 0x02 |
| 57,58 | wMaxPacketSize | 0x0008 |
| 59 | bInterval | 0x00 |
| Endpoint 2 Descriptor | ||
| 60 | bLength | 0x07 |
| 61 | bDescriptorType | 0x05 |
| 62 | bEndpointAddress | 0x02 |
| 63 | bmAttributes | 0x02 |
| 64,65 | wMaxPacketSize | 0x0001 |
| 66 | bInterval | 0x00 |
Deskriptory budou odeslány v následujících paketech:
Device Descriptor:
|
4B 12 01 10 01 02 00 00 08 10 CF C3 5D 06 21 10 04 00 00 01 1A D3 4B 00 01 3F 8F |
|
4B 09 02 43 00 02 01 00 80 03 75 C3 32 09 04 00 00 01 02 02 74 DC 4B 01 00 05 24 00 10 01 05 CE 3C C3 24 01 01 01 04 24 02 08 D1 53 4B 05 24 06 00 01 07 05 83 E9 63 C3 03 08 00 FF 09 04 01 00 21 F8 4B 02 0A 00 00 00 07 05 81 E6 DC C3 02 08 00 00 07 05 02 02 26 39 4B 01 00 00 DF FF |
Schéma
 |
| Schéma USB modulu |