Netwerkinterface

De netwerkinterface verbindt de microcontroller (vaak via een veldbus) met een host systeem. De host kan de geleverde informatie gebruiken om te loggen (trending), weer te geven (display) of om proces parameters mee te beïnvloeden (control). Sommige veldbussen worden ook gebruikt om lokaal weer een actuator mee aan te sturen (local control loops), zoals Foundation Fieldbus.

Afhankelijk van het type (veld)bus kunnen de benamingen van de netwerkinterface verschillen.

MAU

De media attachment unit (MAU) verbindt de microcontroller met de veldbus. Deze benaming wordt vaak gebruikt bij Foundation Fieldbus en Profibus. De MAU genereert de juiste signalen voor de veldbus, filtert binnenkomende komende signalen, maar kan ook een ‘jabber inhibit’ functie hebben die voorkomt dat een verkeerd functioneerde transmitter het verkeer op de bus blokkeert. De MAU kan soms ook voeding van de veldbus afnemen om de transmitter te voeden.

Voor complexe MAU's zoals bij Foundation Fieldbus en Profibus zijn er vaak speciale ASIC's beschikbaar die de gewenste functies implementeren. De verkrijgbaarheid van deze ASIC's kan echter een probleem zijn, waardoor soms discrete opgebouwde oplossingen de voorkeur hebben.

Modem

Bij modems is sprake van Modulatie en Demodulatie. Dit is een techniek waarbij een signaal naar een andere frequentieband wordt gebracht. Dit is uiteraard het geval bij radioverbindingen, maar ook bij digitale signalen die over telefoonlijnen worden gestuurd. Bij radioverbindingen is het doel om meerdere communicatiekanalen te verkrijgen (zenders of stations). Bij telefoonlijnen (en dergelijke) gaat het om benutten van een frequentieband waar minder storing aanwezig is.

In het geval van Hart communicatie wordt er een modulatietechniek uit de telecom wereld gebruikt voor veldbuscommunicatie (de Bell 202 standaard). Dit geeft de mogelijkheid een digitaal signaal te superponeren op een 4 - 20 mA analoog signaal. Hart communicatie geeft transmitter gebruikers een migratie pad van analoge naar digitale instrumentatie:

• De transmitter kan gebruikt worden als elke andere 4 - 20 mA transmitter (point-to-point)
• De transmitter kan digitaal geconfigureerd worden, via een een Hart Configurator op de 4 - 20 mA lijnen
• De transmitter kan volledig digitaal gebruikt worden, maar gevoed worden uit de bus, in multi-drop mode. In dit geval kunnen transmitters ook onderling communiceren.

In de loop der tijd zijn er echter eisen gesteld aan de wederzijdse beïnvloeding van het analoge en digitale signaal, waardoor er speciale Hart modems op de markt zijn verschenen. Ook hier kan de verkrijgbaarheid van de ASIC's soms een probleem vormen.

De combinatie van een galvanische scheiding met voeding vanuit de veldbus en modulatie van het 4 - 20 mA signaal is bijzonder complex.

Exalon Delft heeft een platform beschikbaar dat Hart communicatie, galvanische scheiding en voeding uit de bus op een elegante wijze combineert op een zeer stroomzuinige wijze.

Er is ook een beschrijving beschikbaar van een Hart modem in VHDL, deze kan in een CPLD implementatie worden geïmplementeerd. Uiteraard heeft een CPLD alleen digitale ingangs- en uitgangssignalen, en zal er nog enige analoge interfacing moeten worden toegepast.

Exalon Delft werkt aan een software implementatie van een Hart modem, dat als optie kan worden toegevoegd aan haar Hart Protocol stack.

Deze software Hart modem zal een belangrijke besparing op PCB oppervlak en ASIC kosten geven.

Protocol stack

De protocol stack implementeert de software die benodigd is voor de communicatie tussen de microcontroller en de host, maar niet de applicatie zelf (de software die nodig is om de druk-transmitter, de temperatuur-transmitter, etc. te laten functioneren.).

Deze software is onder licentie te koop en geschikt voor meerdere typen microcontrollers (portable), of specifiek schreven voor één bepaald type. Portable code is uiteraard in het belang van de software verkoper, aangezien hij daarmee zijn markt verbreedt. Voor de gebruiker betekent dit natuurlijk wel dat de software ‘geport’ moet worden voordat het gebruikt kan worden.

Niet-portable code gebruikt de hardware van de microcontroller efficiënter, kan daardoor stroom en componenten besparen, maar bindt de gebruiker wel aan een bepaald microcontroller platform. De investeringen voor veel van deze platforms kunnen aanzienlijk zijn.

De Hart Protocol Stack van Exalon Delft is volledig geoptimaliseerd voor de Renesas M16C familie. Voor deze familie zijn mini-emulators beschikbaar en freeware compilers. De processor zelf heeft zeer grote voordelen voor het gebruik in intelligente transmitters.

USB

Exalon Delft's hardware platform is bijzonder uitgebreid en flexibel. Door het weglaten van onnodige onderdelen of het vervangen ervan, kunnen wij snel een demonstrator ontwikkelen en produceren.

Bijvoorbeeld door het vervangen van de Hart MAU en de M16C processor door een andere uit dezelfde familie met b.v. USB (PC interface), kunt u van een PC een oscilloscoop maken of allerlei sensoren aansluiten.

Dit kan ook bruikbaar zijn om uw analoge sensoren te demonstreren aan uw klanten. Een externe voeding is niet nodig, de USB kan tot 500 mA voeding aan het platform leveren.

Uiteraard is het platform met de M16C processor door het toevoegen van een Fieldbus MAU geschikt te maken voor het Foundation Fieldbus en het Profibus protocol van de meest gerenommeerde leveranciers.