Nós SLIO CAN

Conforme foi referido nos capítulos 3 e 4, as unidades designadas por SLIO CAN possuem como elemento principal o circuito integrado P82C150 da Philips.

A escolha pela utilização deste circuito integrado deve-se ao seu baixo preço, ao facto de ser considerado ideal para activar sensores e/ou actuadores remotos e por possuir a capacidade de recolher ou facultar dados digitais e/ou analógicos.

O SLIO é no entanto um circuito integrado com pouca “autonomia”, tendo de ser controlado e sincronizado por uma unidade “inteligente” que, no caso desta aplicação, é o nó Host. Os SLIOs podem, desta forma, ser vistos como unidades remotas do microcontrolador existente na placa do nó Host.

Além das características do SLIO P82C150, já referidas, destacam-se para esta aplicação as seguintes:

• Permite 16 portos de E/S configuráveis como analógicos ou digitais;

• Possui um oscilador de relógio local totalmente integrado (não requer cristal);

• Permite a configuração de 16 pinos, sendo cada pino configurável via barramento CAN (nomeadamente direcção do porto (entrada/saída) e o modo do porto (polling, event, etc));

78 • Permite duas saídas quase-analógicas com resolução de 10 bits (Anexo 2); • Possui um conversor A/D de 10 bits, permitindo até seis canais analógicos

de entrada multiplexados;

• Possui dois comparadores analógicos;

• Possui detecção automática da taxa de transmissão;

• Permite taxas de transmissão desde 20 Kbit/s até 125 Kbit/s utilizando o oscilador interno podendo atingir os 250 Kbit/s com recurso a oscilador externo;

• São permitidos até 16 nós SLIO por barramento CAN;

• Funções controladas por um único nó “inteligente” (neste caso o Host); • Segue as versões 2.0 A e B (passivo) da especificação CAN [27];

• Permite o modo de sleep com wake-up via barramento CAN, para reduzir o consumo de energia.

Na Figura 5.10 estão representados, de forma genérica, os nós designados por SLIO CAN, os quais são responsáveis por interpretar comandos, mensagens CAN, enviados pelo Host, e, em função destes, gerar sinais nos portos de saída, para comandar circuitos de potência que dependem do tipo de actuador que se pretenda accionar. O SLIO permite também tarefas de aquisição utilizando para tal portos E/S os quais permitem entradas digitais (num máximo de 16), bem como ler até 6 entradas analógicas.

Figura 5.10 – Diagrama de blocos do sistema SLIO CAN.

Assim, este circuito integrado pode actuar como uma gateway discreta de entrada/saída numa rede CAN, capaz de transformar mensagens em sinais de saída digitais ou analógicos, bem como ler o estado de pinos de E/S digitais ou analógicos e transmitir os dados adquiridos como mensagens, possibilitando assim o conhecimento desses dados a outros nós da rede, designadamente ao nó Host.

A arquitectura implementada no que diz respeito à estrutura SLIO CAN está representada no diagrama de blocos da Figura 5.10, onde é possível observar a ausência do “dispendioso” microcontrolador nos nós SLIO CAN, os quais têm como unidade principal o circuito integrado SLIO, cujo custo é consideravelmente inferior ao do microcontrolador. Nível Físico SLIO Tx0 Tx1 Rx1 Rx0 Entrada/Saída Barramento CAN Nó SLIO CAN Circuito de Potência Nível Físico Tx0 Tx1 Rx1 Rx0 Microcontrolador Controlador CAN Nó Host Entrada/Saída Outros nós CAN lâmpada motor sensor analógicodigital o M Outros nós CAN

79 O SLIO possui também a característica de ter quatro bits do identificador programáveis através de um número igual de pinos E/S (pinos 1, 2, 27 e 28) os quais estando ligados a 0 ou 5 Vficam com o valor lógico ‘0’ ou ‘1’, respectivamente. O estado destes pinos é guardado no fim do reset, podendo de seguida ser utilizados como portos de E/S normais. Cada SLIO deve possuir um identificador único, o que faz que, com quatro

bits configuráveis seja permitida a existência no máximo de 16 SLIOs por Host e por

rede CAN, conforme foi referido na secção 3.16.3. A Figura 5.11 representa o formato do campo de arbitragem de uma frame CAN relacionada com os nós SLIO CAN.

Campo de arbitragem

Identificador RTR

ID10 ID9 ID8 ID7 ID6 ID5 ID4 ID3 ID2 ID1 ID0 RTR

0 1 P3 1 0 P2 P1 P0 1 0 DIR X

Figura 5.11 – Campo de arbitragem das frames do SLIO P82C150.

Outra característica importante é a ausência do cristal nas placas dos nós SLIO CAN, este facto deve-se à capacidade que este integrado possui de auto-calibração a partir de mensagens transmitidas pelo nó Host, via barramento CAN, reduzindo o custo destes nós e por consequência da rede proposta.

Em resumo é possível afirmar que num sistema SLIO CAN:

O SLIO

• É um dispositivo de custo reduzido que permite controlar portos de E/S numa rede CAN;

• Não possui a “inteligência” de um microcontrolador; • Tem de ser controlado por um nó Host;

• Permite taxas de transmissão de [31]: • 80 m a 125 Kbit/s;

• 120 m a 100 Kbit/s; • 300 m a 50 Kbit/s; • 850 m a 20 Kbit/s.

O Host

• Controla o conteúdo dos registos do(s) SLIO(s); • Envia mensagens de calibração para o(s) SLIO(s).

As mensagens de calibração são frames CAN com um formato próprio (que será explicado no capítulo 6) e que mantêm os SLIOs “acordados” ou seja prontos a comunicar.

Foi preocupação em todo o hardware desenvolvido nesta implementação, possibilitar o acesso do exterior a todos os portos, para que estes possam ser utilizados no comando de circuitos de accionamento, que servem de interface com os actuadores ou seja entre a

80 rede de comando e os actuadores. Os circuitos de accionamento serão abordados na secção 5.2 deste capítulo, que lhes é dedicada.

Quanto à implementação das placas SLIO CAN, cujo esquemático de encontra representado pela Figura 5.12, destacam-se nestas, como já foi referido, a presença do circuito integrado P82C150 bem como do transceiver P82C250, que tal como na placa

Host tem a função de interpretar os sinais CAN existentes no barramento e

disponibilizá-los ao controlador CAN do SLIO.

Figura 5.12 – Esquemático do circuito da placa SLIO CAN.