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2018 | OriginalPaper | Chapter

5. Kommunikationsschnittstellen

Authors : Ansgar Meroth, Petre Sora

Published in: Sensornetzwerke in Theorie und Praxis

Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Dieses Kapitel öffnet das Fenster des Mikrocontrollers zur Außenwelt. Bewusst wurde in den vorhergehenden Kapiteln die Kommunikation ausgespart. Nun ist es jedoch an der Zeit, die seriellen Schnittstellen der AVR‐Familie vorzustellen und anschließend auf wichtige Netzwerktypen einzugehen, die über diese Schnittstellen angesprochen werden können. Mithin verwenden alle später vorgestellten Peripheriebausteine eine dieser Schnittstellen. Hierzu sind jedoch einige Vorbetrachtungen notwendig (Abschn. 5.1) bevor die „Klassiker“ UART, SPI und I2C beschrieben werden (Abschn. 5.2). Anschließend sind zwei in der Automatisierungstechnik wichtige Bussysteme an der Reihe: Das aus dem Automobilbau stammende CAN‐Netzwerk und der im Fabrikumfeld genutzte MODBUS. Der letzte Abschnitt widmet sich dann in aller Kürze einigen wichtigen Funkstandards, für deren Implementierung sei auf die Literatur verwiesen.

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Footnotes
1
Dieser Abschnitt wurde dem Buch Meroth, Tolg: „Bussysteme im Kfz“ [1] entnommen und stark überarbeitet.
 
2
Erst durch Interpretation durch den Empfänger werden daraus Informationen.
 
3
Open Systems Interconnection Reference Model.
 
4
Spezifiziert im Standard ISO 7498.
 
5
Dies gilt für Leitungen, bei denen die Laufzeit kurz gegenüber der Anstiegszeit der Signale ist, andernfalls bildet die Leitung eine grenzwertig infinitesimale Kette von Tiefpässen.
 
6
Hin‑ und Rückleiter bilden eine Schleife mit sehr großer Schleifenfläche.
 
7
Isochron heißt, dass die Signale periodisch mit exakt gleichbleibender Periodendauer übertragen werden.
 
8
Damit ist die Verbindung kontextbehaftet und das Protokoll muss für die Bereitstellung des Kontextes sorgen, d. h. für den Verbindungsauf‑ und ‑abbau.
 
9
Auch ein Speichermedium ist im weitesten Sinne ein Nachrichtenkanal mit hoher Latenzzeit.
 
10
Dieses mathematische Großbauwerk geht auf die Arbeit von Claude Shannon zurück, die dieser 1948 veröffentlicht hat.
 
11
Cyclic redundancy check.
 
12
Man spricht von einer „Hamming‐Distanz“ von 2.
 
13
Das Zeichen ⊕ steht für eine Exklusiv‐ODER‐Funktion.
 
14
I2C – Inter‐IC.
 
15
TWI – two wire interface.
 
16
TIA – Telecommunications Industry Association.
 
17
EIA – Electronic Industry Alliance.
 
18
RS – Radio Sector.
 
19
CRC –cyclic redundancy check (zyklische Redundanzprüfung).
 
20
En. LRC – longitudinal redundancy check.
 
21
CR – carriage return = 0x0D (Wagenrücklauf).
 
22
LF – line feed = 0x0A (Zeilenumbruch).
 
23
Englisch IoT = Internet of Things.
 
24
SRD – Short Range Device.
 
25
ISM – Industrial, Scientific and Medical.
 
26
FDMA – Frequency Division Multiplex Access.
 
27
TDMA – Time Division Multiplex Access.
 
28
CDMA – Code Division Multiplex Access.
 
29
RSSI – Received Signal Strength Indication.
 
30
LQI – Link Quality Indication.
 
31
Engl. Frequency Shift Keying (FSK).
 
32
Engl. Phase Shift Keying (PSK).
 
33
FFD – Full Function Device.
 
34
RFD – Reduced Function Device.
 
35
SPP – Serial Port Profile.
 
36
Im ASCII Code mit 0x0D codiert.
 
Literature
1.
Meroth, A., Tolg, B.: Infotainmentsysteme im Kraftfahrzeug. Grundlagen, Komponenten, Systeme und Anwendungen. Vieweg, Wiesbaden (2008)
2.
Schwab, A.J., Kürner, W.: Elektromagnetische Verträglichkeit. Springer, Berlin, Heidelberg (2007)
3.
Roppel, C.: Grundlagen der digitalen Kommunikationstechnik. Hanser, München (2006)
4.
5.
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6.
Riggert, W., Märtin, C., Lutz, M.: Rechnernetze – Grundlagen, Ethernet, Internet, 5. Aufl. Hanser, München (2015)
7.
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8.
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9.
NXP Semiconductors: Application Note AN262_2 – PCA954x Family of I2C/SMBus Multiplexers and Switches (2015). www.​nxp.​com, Zugegriffen: 14. April 2018
10.
11.
Etschberger, K. (Hrsg.): CAN Controller Area Network – Grundlagen, Protokolle, Bausteine, Anwendungen. Hanser, München (1994)
12.
Zimmermann, W., Schmidgall, R.: Bussysteme in der Fahrzeugtechnik – Protokolle, Standards und Softwarearchitektur, 5. Aufl. Springer Vieweg, Wiesbaden (2014)
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14.
15.
Modbus.org: MODBUS over serial line. Specification and implementation guide V1.02 (2016). www.​modbus.​org, Zugegriffen: 26. April 2016
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17.
18.
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Beuth, Breide, Lüders, Kurz, Hanebuth: Nachrichtentechnik. Vogel Industrie Medien, Würzburg (2009)
20.
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22.
Nordic Semiconductor: nRF24L01+ single chip 2.4 GHz transceiver. Product specification v.1.0 (2016). www.​nordicsemi.​com, Zugegriffen: 5. Juli 2016
23.
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25.
Heydon, R.: Bluetooth low energy – the developer’s handbook. Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ (2013)
26.
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28.
29.
30.
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31.
Microchip Technology Inc.: 8-bit microcontroller with 32K/64K/128K bytes of ISP flash and CAN controller (2015). www.​microchip.​com, Zugegriffen: 14. April 2018
32.
Microchip Technology Inc.: 8-bit atmel microcontroller with 4/8/16k bytes in-system programmable flash (2015). www.​microchip.​com, Zugegriffen: 14. April 2018
33.
34.
Soltero, M. et al.: RS-422 and RS-485 standards overview and system configurations application report. SLLA070D revised May 2010 (2010). www.​ti.​com, Zugegriffen: 5. Mai 2016
35.
36.
Gessler, R., Krause, T.: Wireless-Netzwerke für den Nahbereich. Vieweg + Teubner | GWV Fachverlage, Wiesbaden (2009)
37.
Labiod, H., Afifi, H., De Santis, C.: WiFiTM BluetothTM ZigBeeTM and WiMaxTM. Springer, Berlin, Heidelberg (2007)
38.
Lüders, C.: Lokale Funknetze. Wireless LANs (IEEE 802.11), Bluetooth, DECT. Vogel, Würzburg (2007)
Metadata
Title
Kommunikationsschnittstellen
Authors
Ansgar Meroth
Petre Sora
Copyright Year
2018
Book
Sensornetzwerke in Theorie und Praxis

Print ISBN: 978-3-658-18385-1

Electronic ISBN: 978-3-658-18386-8

Copyright Year: 2018

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-18386-8_5