Технология MicroLAN

Протокол MicroLAN был разработан фирмой Dallas Semiconductor для использования в средствах автоматической идентификации и контроля доступа (технология iButtons). В связи с тем, что протокол показал себя как простое и в тоже время очень эффективное и надежное средство для построения сети передачи информации, сфера его применения была расширена и в область сбора информации в распределенных системах, контроля технологических процессов и т.п.

С помощью протокола MicroLANможно построить сеть протяженностью до 300м, включающую один ведущий прибор и более 4000 "интеллектуальных" датчиков. При этом в качестве линии связи используется телефонный кабель, а питание датчиков может осуществляться с линии данных, поэтому необходимо всего два провода – линия данных и возвратный. Компоненты сети MicroLAN – датчики и линия связи имеют невысокую стоимость, в качестве ведущего сети может быть использован микроконтроллер или персональный компьютер, поэтому такая сеть будет обладать еще одним немаловажным достоинством – низкой стоимостью. Так как данные в сети, работающей под управлением протокола MicroLAN, передаются по одному проводу, она была названа 1-проводной сетью.

Другой особенностью протокола MicroLANявляется возможность динамического изменения сети. Так как протокол разрабатывался как средство автоматической идентификации и контроля доступа, то он был рассчитан на то, что структура сети будет постоянно изменяться. Например, специальный прибор, содержащий уникальную электронную метку, оформлен в виде кольца (см. рис.1). Он может использоваться для организации доступа определенного лица в помещение или группу помещений, получения информации о владельце и т.п.

Рисунок 1 - Электронная метка

Фирмой Dallas Semiconductor выпускаются устройства, совместимые с протоколом MicroLAN, так называемые интеллектуальные датчики. Это полностью автономные приборы, опрашивая которые ведущий сети MicroLANможет узнать текущие значения контролируемых ими параметров, изменить режим работы. В настоящее время доступны датчики температуры, цифровые термостаты, часы / календари реального времени, приборы мониторинга элементов питания, аналогово-цифровые преобразователи. Кроме того, существуют специальные адаптеры, позволяющие подключить в качестве ведущего персональный компьютер, а также выпускаются устройства, способные служить ведущими в сети MicroLAN.

Можно выделить также отдельный класс устройств, позволяющих получить сети древовидной структуры – это адресуемые ключи. Каждый адресуемый ключ позволяет подключить, по крайней мере, одну ветвь сети MicroLAN . В момент начала работы сети MicroLAN фактически к ней подключены только устройства центральной ветви. Когда ведущий сети обращается к адресуемому ключу, он открывается, и становятся доступны приборы, подключенные к боковой ветви, при этом все остальные приборы отключаются. Такая концепция позволяет значительно снизить нагрузку на сеть и получить возможность подключения очень большого числа устройств.

Все выпускаемые фирмой Dallas Semiconductorприборы, предназначенные для работы в сети MicroLAN, могут использовать режим пассивного питания, в этом режиме энергия, необходимая для работы устройства, берется с линии данных. Каждое устройство содержит в своем составе конденсатор емкостью 800пФ, который подзаряжается в промежутках между сеансами передачи данных. Энергия, запасенная этим конденсатором, используется для питания устройства. Как указывалось выше, в случае использования режима пассивного питания для построения сети необходимо только два провода. Однако ре

жим пассивного питания имеет и некоторые недостатки. При использовании данного режима снижается фактическая скорость передачи данных по сети, так как необходимо делать паузы, необходимые для подзарядки конденсаторов пассивного питания, кроме того, усложняются процедуры управления работой сети. Также следует отметить, что режим пассивного питания практически невозможно использовать для нестандартных датчиков, изготовленных из дискретных компонентов, так как в этом случае энергии, которую будет запасать конденсатор, не хватит для обеспечения работы устройства.

Протокол MicroLANдостаточно прост в реализации, поэтому не составляет затруднений изготовление приборов и датчиков, совместимых с этим протоколом. Необходимость в нестандартных датчиках может возникать довольно часто, так как на настоящий момент серийно выпускаются только датчики контроля температуры. Функциональная схема нестандартного датчика изображена на рисунке. Он может быть реализован на основе любого микроконтроллера, способного поддерживать необходимую скорость обмена данными (максимум 16.3Кбит/с).

Рисунок 2 - Функциональная схема нестандартного датчика

На кафедре АТ ведется разработка датчиков, поддерживающих протокол MicroLAN, для контроля влажности, освещенности, высоких температур.

Как было отмечено выше, при использовании нестандартных датчиков трудно обеспечить режим пассивного питания, поэтому для организации сети используются четыре провода – линия данных, возвратный провод данных, провод питания и провод заземления. Однако, использование четырех проводов вместо двух не ведет к дополнительным затратам, так как используемые для построения сети MicroLAN телефонные провода обычно имеют четыре жилы.

---