Embedded-Technologie - Single-Chip-Lösungen

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Anybus-IC für DeviceNetDas Anybus-IC für DeviceNet ist eine DeviceNet-Schnittstelle im DIL-32-Format. Auf nur 8 cm2 vereint das IC eine vollständige DeviceNet-Adapterschnittstelle (Slave) bestehend aus einem leistungsfähigen Mikrocontroller mit Flash- und RAM-Speicher, einem CAN-Chip sowie allen analogen Komponenten einschließlich Optokoppler, Transceiver, Spannungsregler und Verpolungsschutz. Das Anybus-IC ist zertifiziert und auf Interoperabilität mit den Rockwell-DeviceNet-Masterscannern getestet. Der intgrierte Mikroprozessor wickelt den gesamten DeviceNet-Busverkehr automatisch ab. Das Anybus-IC kann im Stand-alone-Betrieb oder in Verbindung mit einem externen Mikroprozessor betrieben werden. Die seriellen Hard- und Software-Schnittstellen aller Anybus-IC sind standardisiert und funktional identisch. Dadurch ist die Austauschbarkeit mit anderen Anybus-IC ohne Änderungen der Geräteschnittstelle sichergestellt.

Anwendungsbereich

Das Anybus-IC ist für den Einsatz in kompakten Automatisierungsgeräten wie Sensoren und Aktuatoren optimiert. In einfachsten Geräten wie z.B. Ventilinseln wird das Anybus-IC im Stand-alone-Modus betrieben und kann direkt die digitalen oder analogen Signale ansteuern. In Feldgeräten mit eigenem Mikroprozessor arbeitet das Anybus-IC wie ein DeviceNet-UART und entlastet den Geräteprozessor vollständig von der DeviceNet-Protokollbearbeitung.

DeviceNet-Funktionen

Funktionsumfang  des Anybus-IC für DeviceNetDas Anybus-IC verhält sich konform zur DeviceNet-Spezifikation 2.0 und arbeitet als intelligenter DeviceNet-Slave (Group 2 Server). Die verfügbaren Dienste und Funktionen des CIP-Protokolls entsprechen dem Profil für Kommunikationsadapter (000C). Dieses ermöglicht sowohl die Übertragung zyklischer Prozessdaten (I/O Messaging) als auch azyklischer Bedarfsdaten und Parameter (explicit Messaging). Auch unconnected explicit Messaging (UCMM) wird unterstützt. Die Datenübertragung erfolgt wahlweise im Polling-, Bit-Strobe-, Cyclic- oder Change-of-State-Modus. Das Anybus-IC stellt eine große Palette vordefinierter Kommunikationsobjekte in einer Objekt-Bibliothek zur Verfügung. Bei Bedarf können diese anwendungsspezifisch erweitert werden. Bei serieller Kopplung mit einem externen Mikroprozessor beträgt die maximale Datenbreite bis zu 128 Byte zyklische Eingangs- und 128 Byte zyklische Ausgangsdaten sowie bis zu 255 Byte große explicit Messages. Im Stand-alone-Betrieb können an der Schieberegisterschnittstelle bis zu 128 Bit zyklische Eingangs- und 128 Bit zyklische Ausgangsdaten direkt angeschlossen werden. Die für die Netzwerkkonfiguration obligatorische EDS-Datei wird von HMS bereitgestellt. Das Anybus-IC unterstützt alle DeviceNet-Baudraten von 125 bis 500 kbit/s. Baudrate und MAC-ID können über DIL-Schalter eingestellt werden. Diagnose-LEDs können über die Schieberegisterschnittstelle angesteuert werden.

Serielles Prozessorschnittstelle

Intelligente Geräte wie Drehgeber, Frequenzumrichter, Bedienterminals und Motorsteuergeräte verfügen in der Regel über einen eigenen Mikrocontroller. Hier wird das Anybus-IC über eine serielle 2-Leiter-TTL-Schnittstelle mit dem vorhandenen Prozessor verbunden. Das Anybus-IC übernimmt die gesamte DeviceNet-Protokollbearbeitung. Der Datenaustausch zwischen dem Applikationsprozessor und dem Anybus-IC erfolgt seriell mit einer Baudrate zwischen 9,6 kbit/s und 57 kBit/s. Die max. Datenbreite kann bis zu 128 Byte zyklische Eingangs- und 128 Byte Ausgangsdaten (I/O Messaging) und zusätzlich bis zu 255 Byte Bedarfsdaten (explicit Messaging) betragen. Im laufenden Betrieb überträgt der Mikrocontroller des Feldgerätes die zu sendenden Daten (Eingangsdaten) seriell zum Anybus-IC und liest die über den Bus empfangenen Daten (Ausgänge) seriell aus dem Anybus-IC. Dieses übernimmt die DeviceNet-Protokollbearbeitung völlig selbständig. Das serielle Protokoll zwischen dem Anybus-IC und dem Applikationsprozessor basiert auf einem einfachen Aufruf/Antwort-Mechanismus. Alle Interaktionen gehen vom Applikationsprozessor aus. Einfache Befehlscodes ermöglichen in der Initialisierungsphase das Anpassen des Anybus-IC an die gewünschte I/O-Datenbreite, DeviceNet-Baudrate und Teilnehmeradresse. Im laufenden Betrieb stehen Kommandos für das Lesen und Schreiben von I/O-Daten, explicit-Messaging-Informationen und Diagnosemeldungen bereit.

Stand-alone-Betrieb

Völlig neue Anwendungsmöglichkeiten ermöglicht das Anybus-IC für prozessorlose Endgeräte wie Ventilinseln, Bedienfelder oder E/As. In dieser Geräteklasse erforderte der DeviceNet-Anschluss bisher noch eine komplette zusätzliche Mikroprozessoreinheit mit RAM, Flash, Optokoppler, Bustreiber etc. und war unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten kaum zu rechtfertigen. Mit dem Anybus-IC steht eine Single-Chip-Lösung zur Verfügung, die ohne einen zusätzlichen Mikroprozessor auskommt und die direkte Ansteuerung von bis zu 128 Bit digitalen Eingangs- und 128 Bit Ausgangssignalen ermöglicht.

Für den Stand-alone-Betrieb stellt das Anybus-IC eine getaktete Schieberegisterschnittstelle bereit, an der die digitalen Eingangs- und Ausgangssignale sowie Adressschalter und Diagnose-LEDs direkt angeschlossen werden können. Während der Initialisierungsphase erkennt das Anybus-IC selbständig, wie viele E/A-Daten an den Schieberegistern angeschlossen sind. Dadurch lassen sich variable E/A-Konfigurationen, wie sie typischerweise in modularen E/A-Geräten auftreten, problemlos und ohne Zusatzaufwendungen realisieren.

Schaltungsbeispiel

Ein typisches Schaltungsbeispiel ist oben dargestellt. Über die Signale DI2, Clk und LD1 werden die Eingangsdaten eingelesen, und über die Signale DO1, Clk und LD1 werden die Ausgangsdaten ausgegeben. Die tatsächlich angeschlossene Anzahl E/A-Signale kann das Anybus-IC während der Initialisierungsphase selbständig ermitteln. Während des laufenden Betriebs werden die E/A-Signale ständig aktualisiert. Zusätzlich zu den E/A-Daten können über die Schieberegisterschnittstelle auch die Busteilnehmeradresse eingelesen oder Diagnoseinformationen an LEDs ausgegeben werden. Als Schieberegister kommen Standard-8-Bit-Bausteine wie zum Beispiel 74 HC 165 zum Einsatz.

Konfigurationsschnittstelle

Zusätzlich zur asynchronen SCI- und zur synchronen SSC-Schnittstelle steht ein serieller Konfigurationsport zur manuellen Änderung von Konfigurationsparametern zur Verfügung. Alle drei Schnittstellen können auch simultan betrieben werden.

Vorteile

Im Vergleich zur Eigenentwicklung einer Devicent-Schnittstelle werden durch den Einsatz des Anybus-IC bis zu 70% Entwicklungskosten und wertvolle Time-to-Market eingespart. Die typische In-Design-Zeit liegt bei ca. 2 Wochen. Besonders vorteilhaft ist, dass nach einem einmaligen Entwicklungsprojekt auch die anderen AnyBus-ICs für Profibus und Industrial Ethernet ohne Änderungen der Geräteelektronik eingesetzt werden können.

Zertifikate

Das AnyBus-IC ist durch die "Open DeviceNet Vendor Asscociation" (ODVA) auf Kompatibilität zum DeviceNet-Standard zertifiziert. Zur Dokumentation der Industrietauglichkeit liegt HMS das CE-Zertifikat vor. Die volle Interoperabilität mit Rockwell-SPS-Steuerungen wurde von HMS in vielen Anwendungen erfolgreich unter Beweis gestellt.

Support

In-Design-Zentren in Karlsruhe, Chicago, Tokio und Halmstad unterstützen jederzeit bei der Entwicklung und stellen u.a. Beispieltreiber im C-Quellcode, Schaltungsvorschläge und Evaluation Boards zur Verfügung. Auch bei der Erstellung der obligatorischen EDS-Datei und der Gerätezertifizierung ist HMS behilflich. Kostenlose Entwicklerschulungen erleichtern den Einstieg in die Anybus-Technologie und geben wertvolle Tipps für ein optimales Hardware- und Software-Design.

  KEY FEATURES
    vollständiger DeviceNet-Slave
    Stand-alone-Betrieb oder als DeviceNet-UART
    max. 144 Byte Eingangs- und 144 Byte Ausgangsdaten
    potenzialgetrennte DeviceNet-Schnittstelle
    asynchrone serielle SCI-Schnittstelle (Modbus-Protokoll) mit max. 57 kBit/s
    synchrones SSC-Schieberegister-Interface
    serielle Konfigurationsschnittstelle
    CE- und Devicenet-Zertifizierung (ODVA)

  TECHNISCHE DATEN
Abmessungen:   42 mm x 21 mm x 15 mm (BxLxH)
Spannungsversorgung:   +5 V max. 85 mA
Betriebstemperatur:   -40 bis +85 °C
Max. E/A-Daten:  ingesamt 144 Byte Eingangsdaten für SSC und SCI
ingesamt 144 Byte Ausgangsdaten für SSC und SCI
Max. E/A-Daten via  
SCI-Schnittstelle:  
128 Byte Eingangs- und 128 Byte Ausgangsdaten
Max. E/A-Daten via  
SSC-Schnittstelle:  
16 Byte Eingangsdaten und 16 Byte Ausgangsdaten
Devicenet-Baudraten:   125, 250, 500 kbit/s
Schnittstellen:   synchrone SSC-Schnittstelle, asynchrone SCI-Schnittstelle, serieller Konfigurationsport
HMS-Bestellnr.:   AB6001
Hinweise Für neue Entwicklungsprojekte empfehlen wir das Anybus CompactCom Brick für DeviceNet.

  Weitere Informationen
    DeviceNet-Produkte von HMS
    Was ist eigentlich Anybus?
    Zukauf oder Eigenentwicklung? - Grundsätzliche Überlegungen bei der Realisierung einer Busschnittstelle
    DeviceNet-Grundlagen