Procesorski sistemi v telekomunikacijah

Podobni dokumenti
Delavnica Načrtovanje digitalnih vezij

DES11_vmesniki

Delavnica Načrtovanje digitalnih vezij

DES11_realno

OSNOVE RAČUNALNIŠKE ARHITEKTURE II

Microsoft PowerPoint - NDES_8_USB_LIN.ppt

DES

Diapozitiv 1

Diapozitiv 1

DES

CelotniPraktikum_2011_verZaTisk.pdf

Organizacija računalnikov

Diapozitiv 1

Vostro 430 Informacijski tehnični list o namestitvi in funkcijah

Univerza v Ljubljani

Slide 1

Delavnica Načrtovanje digitalnih vezij

UPS naprave Socomec Netys PL (Plug in) UPS naprava Socomec Netys PL moč: 600VA/360W; tehnologija: off-line delovanje; vhod: 1-fazni šuko 230VAC; izhod

Procesorski sistemi v telekomunikacijah

5 Programirljiva vezja 5.1 Kompleksna programirljiva vezja - CPLD Sodobna programirljiva vezja delimo v dve veliki skupini: CPLD in FPGA. Vezja CPLD (

VIN Lab 1

Logični modul LOGO!

Analiza vpliva materiala, maziva in aktuatorja na dinamiko pnevmatičnega ventila

Diapozitiv 1

Microsoft Word - Avditorne.docx

Microsoft PowerPoint - ORS-1.ppt

Področje uporabe

Delavnica Načrtovanje digitalnih vezij

Microsoft PowerPoint - ads

Sistemi Daljinskega Vodenja Vaja 3 Matej Kristan Laboratorij za Strojni Vid Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubl

innbox_f60_navodila.indd

Sistemi Daljinskega Vodenja Vaja 1 Matej Kristan Laboratorij za Strojni Vid Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani

Diapozitiv 1

DIGITALNE STRUKTURE Zapiski predavanj Branko Šter, Ljubo Pipan 2 Razdeljevalniki Razdeljevalnik (demultipleksor) opravlja funkcijo, ki je obratna funk

Delavnica Načrtovanje digitalnih vezij

Microsoft Word doc

10. Meritev šumnega števila ojačevalnika Vsako radijsko zvezo načrtujemo za zahtevano razmerje signal/šum. Šum ima vsaj dva izvora: naravni šum T A, k

Microsoft Word - ELEKTROTEHNIKA2_ junij 2013_pola1 in 2

Univerza v Ljubljani FAKULTETA ZA RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Tržaška c. 25, 1000 Ljubljana Realizacija n-bitnega polnega seštevalnika z uporabo kvan

Microsoft Word - CNC obdelava kazalo vsebine.doc

Base NET.cdr

Microsoft Word - NAVODILA ZA UPORABO.docx

1

LINEARNA ELEKTRONIKA

ORA 1-3

VAU 7.5-3_Kurz_SL_ indd

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Mihael Sklepić SISTEM ZA KRMILJENJE TALNEGA GRETJA NA SONČNO ENERGIJO Z

SLO - NAVODILO ZA UPORABO IN MONTAŽO Št

Microsoft Word - ELEKTROTEHNIKA2_11. junij 2104

Microsoft Word - EV-2-projekt.doc

seminarska_naloga_za_ev

Vgrajeni sistemi Uvod & ponovitev C

VHF1-VHF2

Laboratorij za strojni vid, Fakulteta za elektrotehniko, Univerza v Ljubljani Komunikacije v Avtomatiki Vaje, Ura 8 Matej Kristan

Microsoft Word - DIPLOMA.doc

Microsoft Word - Dokument1

- Avtomat za mešanje tekočin Raziskovalna naloga Mentor: Gregor Kramer, univ. dipl. inž. el. Avtorja: David Fonda, E-4. B Jaka Rober, E-4. B Celje, ma

Univerza v Ljubljani

BDV-N890W/BDV-N790W

Microsoft Word - Diplom_ _knjiznjica_JPG_print.doc

Microsoft Word - Diploma

1. Električne lastnosti varikap diode Vsaka polprevodniška dioda ima zaporno plast, debelina katere narašča z zaporno napetostjo. Dioda se v zaporni s

I Saša Kos Meritve nestandardnih odvodov signalov EKG Diplomsko delo Maribor, september 2011

I ROBERT PISAR RAZVOJNI MODUL ZA BREZŽIČNO KOMUNIKACIJO Z BREZPILOTNIM LETALOM Diplomsko delo Maribor, marec 2009

NETGEAR R6100 WiFi Router Installation Guide

Microsoft Word - Dokument1

Modem in krajevno omrežje Uporabniški priročnik

Protokoli v računalniškem komuniciranju TCP, IP, nivojski model, paket informacij.

Šolski center celje

SLO NAVODILA ZA UPORABO IN MONTAŽO Kat. št.: NAVODILA ZA UPORABO Tonski generator IDEAL Electrical PRO Kataloška št.:

Inspiron Namestitev in tehnični podatki

Hišni alarmni sistem

Microsoft Word - CNR-BTU3_Bluetooth_vmesnik

Prekinitveni način delovanja PLK Glavni program (OB1; MAIN) se izvaja ciklično Prekinitev začasno ustavi izvajanje glavnega programa in zažene izvajan

Microsoft Word - Dokument2

RAM stroj Nataša Naglič 4. junij RAM RAM - random access machine Bralno pisalni, eno akumulatorski računalnik. Sestavljajo ga bralni in pisalni

Microsoft Word - M docx

Microsoft Word - Dokument1

NAVODILA ZA UPORABO K01-WIFI Hvala, ker ste se odločili za nakup našega izdelka. Pred uporabo enote skrbno preberite ta Navodila za uporabo in jih shr

No Slide Title

MJK je specializiran proizvajalec merilne in nadzorne opreme za vodovode in čistilne naprave. Z izkušnjami, ki jih jamči 35 letna tradicija in z osred

Naloge 1. Dva električna grelnika z ohmskima upornostma 60 Ω in 30 Ω vežemo vzporedno in priključimo na idealni enosmerni tokovni vir s tokom 10 A. Tr

Navodilo za uporabo dokumenta Dokument vsebuje 35 vzorčnih vprašanj za ustni izpit pri 2. predmetu poklicne mature v programu Tehnik računalništva. Vs

Upravljanje sistema COBISS Navodila za uporabo tiskalnika CITIZEN S310II V1.0 VIF-NA-27-SI

7. VF ojačevalnik z MOS tranzistorjem Polprevodniki, predvsem različne vrste tranzistorjev, so sredi dvajsetega stoletja uspešno nadomestili vakuumske

NETGEAR R6250 Smart WiFi Router Installation Guide

REALIZACIJA ELEKTRONSKIH SKLOPOV

Microsoft Word - avd_vaje_ars1_1.doc

17. Karakteristična impedanca LC sita Eden osnovnih gradnikov visokofrekvenčnih vezij so frekvenčna sita: nizko-prepustna, visoko-prepustna, pasovno-p

Uvodno predavanje

VH kamni vrh

Microsoft Word - M docx

PowerPointova predstavitev

UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Miha GABRIJELČIČ RAZVOJ PERIFERNIH VMESNIKOV ZA

SensusScoutls 3300.cdr

Vacon 100 FLOW Application Manual

Microsoft Word - D1_D8_Prakticno_izobrazevanje_PRI.doc

Microsoft PowerPoint - IPPU-V2.ppt

UNIVERZA V LJUBLJANI FAKULTETA ZA RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO Klemen Hiti Računalniški sistem za nadzor in upravljanje akvarija DIPLOMSKO DELO VISOKO

Microsoft PowerPoint - Sirikt-SK-FV.ppt

Transkripcija:

Procesorski sistemi v telekomunikacijah Komunikacija v procesorskih sistemih (c) Arpad Bűrmen, 2010-2012

Sinhrona komunikacija Podatkovne linije + sinhronizacijski signal Sihnronizacijski signal določa trenutke, ko oddajnik odda, sprejemnik pa prebere posamezne bite s podatkovnih linij. Sinhronizacijski signal je mogoče tudi rekonstruirati iz podatkovnega signala, če poznamo približno frekvenco s katero oddajnik oddaja bite (clock recovery) sinhronizacijski signal podatkovne linije 2 Oddajnik postavi podatek na podatkovne linije Sprejemnik odčita podatek s podatkovnih linij

Asinhrona komunikacija Ni sinhronizacijskega signala Sprejemnik določi trenutek odčitavanja podatka iz samega podatkovnega signala +5V Trenutek odčitavanja bita -5V 0 0 1 1 0 1 čas 3

Izhodi - 1, 0 in stanje visoke impedance Tristanjski izhod (tristate output) Možne vrednosti: 0, 1 in Visoka impedanca ( High Z ) Stanje visoke impedance izhod je izoliran od napajanja in mase Vdd (npr. 3V) Položaj 1 Položaj High Z izhod Položaj 0 GND (0V) 4

Vhodno-izhodna vrata mikroprocesorja GPIO vrata (npr. LPC2138) Vdd (npr 3V) konfiguracijski register (vhod/izhod) izhodni register vrata so izhodna GND (0V) V/I vrata vhodni register vrata so vhodna 5

Izhod z odprtim ponorom (open-drain output) Ko na tak izhod zapišemo 0, dobimo na njem napetost 0V Ko zapišemo 1, dobimo stanje visoke impedance Ko zapišemo 1 Ko zapišemo 0 izhod 6 GND (0V) Z LPC2138 lahko take izhode simuliramo na sledeč način: 1. Na izhod zapišemo 0 2a. Če želimo stanje 0, vrata nastavimo kot izhodna. 2b. Za stanje visoke impedance, vrata nastavimo kot

Vodilo (Bus) Sinhrona komunikacija, hkrati le v eno smer - izmenično dvosmerna (halfduplex) Naslovne linije - npr. A15...A0 za 16-biten naslovni prostor Podatkovne linije - npr. D7...D0 za 8-bitno širino naslovnega prostora Krmilne linije - npr. MREQn (zahtevan dostop do pomnilnika, negirano), RDn (beri, negirano), WRn (piši, negirano) Sinhronizacija poteka preko sistemske ure (CLK) Vse linije, razen podatkovnih linij, zmeraj krmili mikroprocesor. Podatkovne linije mikroprocesor ponavadi bere, ob pisanju v zunanje enote (npr. N RAM) pa jih krmili. Naslov... a Procesor... Podatki RAM Krmiljenje GND (masa) 7

Vodilo Branje iz pomnilnika (Primer: Z80) Pri branju podatka/ukaza iz naslovnega prostora CLKn Izhodi up A15:A0 Veljaven naslov Izhod up MREQn Izhod up RDn Izhod up WRn Izhodi RAM vhodi up!!! D7:D0 Neveljavno Veljavni podatek iz RAMa up da naslov na vodilo na linije A15:A0 up RAMu: Naslov je veljaven. up RAMU: Krmili linije D7:D0 RAM prične krmiliti D7:D0 RAM sprosti linije D7:D0 up prebere podatek D7:D0 RAM postavi vsebino naslovljene celice (A15:A0) na linije D7:D0 8

Vodilo Pisanje v pomnilnik (Primer: Z80) Pri pisanju podatka v pomnilnik CLKn Izhodi up A15:A0 Veljaven naslov Izhod up MREQn Izhod up RDn Izhod up WRn Izhodi up D7:D0 Podatek, ki ga zapisujemo v RAM up da naslov na vodilo na linije A15:A0 up RAMu: Naslov je veljaven. up RAMu: Konec pisanja. up na linije D7:D0 postavi podatek up sprosti linije D7:D0 up Ramu: Zapiši podatek na naslov A15:A0. 9

Hitrost prenosa po vodilu Načeloma en podatek na periodo ure (Pri Z80 smo imeli 1 podatek na 3 periode) Kaj pa če so zunanja vezja prepočasna? Po postavitvi signala za branje/pisanje mikroprocesor nekaj ciklov čaka. Tem ciklom pravimo čakalna stanja (Wait State). Pri nekaterih mikroprocesorjih lahko število Wait State-ov nastavljamo. Kaj pa če up ne podpira toliko čakalnih stanj, kot jih potrebujemo? Zunanjo napravo priklopimo na vhodno-izhodna vrata, komunikacijski protokol pa izvedemo programsko (bit banging). Primer: priklop LCD prikazovalnika na š-arm. 10

Vodilo jedra ARM7 32 naslovnih in 32 podatkovnih linij Bolj zapletena komunikacija kot v prejšnjem primeru Štiri vrste cikla (navaden, sekvenčni, interni, koprocesorski) Omogoča branje 8-16- in 32- bitnega podatka Potrebujemo vmesniško vezje za priklop pomnilnika Most (bridge) - krmilnik, ki pretvarja in prenaša signale iz enega vodila na drugo vodilo LPC2138 nima od zunaj dostopnega vodila LPC2292 (ARM7) ima že vgrajen pomnilniški krmilnik (most). Možen priklop SRAM, ROM, FLASH in BURST ROM vezij 11 Možna širina vezij: 8, 16 ali 32 bitov

Prenos podatkov po vodilu Procesor ima nadzor nad vodilom Prenos iz naprave A v napravo B preko vodila Procesor ima nadzor nad vodilom in opravlja kopiranje podatkov Problem: vsaj 1 cikel za branje A in vsaj 1 cikel za pisanje B Procesor je zaseden s kopiranjem in ne more početi kaj drugega. A Procesor B 1. cikel ure 2. cikel ure Vodilo 12

Neposreden dostop do pomnilnika (Direct Memory Access, DMA) Procesor najprej da navodila DMA krmilniku, kako naj izvede prenos (koliko podatkov, od kod, kam) Kopiranje (DMA prenos) opravlja DMA krmilnik, ki prevzame nadzor nad vodilom Med DMA prenosom procesor nima dostopa do vodila, lahko pa neovirano izvaja program iz predpomnilnika Procesor mora počakati na konec DMA prenosa le, če potrebuje dostop do vodila npr. če podatka/ukaza ni v predpomnilniku (majhna verjetnost) Nekatera vodila (npr. PCI) ne potrebujejo DMA krmilnika, njegovo vlogo lahko prevzame katerakoli naprava na vodilu (bus mastering) 13 Procesor Cache Med prenosom ni dostopa do vodila A Vodilo DMA krmilnik B

Pulzno-širinski modulator (Pulse Width Modulator, PWM) Informacija je skrita v trajanju logične 1. Vhodni sinusni signal (zelen) Izhod PWM modulatorja Regulacija moči, krmiljenje motorjev, audio ojačevalniki razreda D,... LPC2138 ima 6 PWM izhodov, ki jim lahko nastavimo frekvenco in delež logične 1 v periodi 14

Protokol RS-232... Asinhrona komunikacija, hkrati poteka v obe smeri - dvosmerna (duplex) Vezje UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) RS- 232 Najmanj 3 linije: RX, TX, masa (GND) Oddajnik in sprejemnik morata poznati hitrost prenosa (biti/sekundo) Prenos (podatki) se 0 začne 1 0 z bitom, 0 ki 1 sledi 0 startnemu 1 0 bitu nivo mirovanja 15 startni bit (0) podatki paritetni bit stop bit (1) Pariteta za zaznavanje napake pri prenosu brez (no parity) - ni paritetnega bita, soda (even) podatki + paritetni bit = sodo število enk (=1-bitni CRC) liha (odd) podatki + paritetni bit = liho število enk En ali več stop bitov

... protokol RS-232 Standardne hitrosti: 300b/s do 115200b/s Napetostni nivoji: 0 = +3V..+12V, 1 =-3V..-12V Vezje za oblikovanje signala... pretvorba 0..Vdd v +5V..-5V Strojna kontrola pretoka informacij (Hardware Flow Control): Najmanj 5 linij RX, TX, RTS, CTS, GND Signal RTS (generira oddajnik) Request To Send Signal CTS (generira sprejemnik) Clear To Send Programska kontrola pretoka z znakoma XON/XOFF (ASCII 17 in 19) XOFF ustavi oddajnik, XON ga sproži LPC2138 ima 2 UART vmesnika UART0... samo oddaja/sprejem (3 linije) Omogoča programiranje notranjega FLASH pomnilnika s hitrostmi do 230400b/s. UART1... oddaja/sprejem in ostali signali (RTS, CTS, DSR, DTR, DCD, RI) Signali priključeni na RS-232 konektor š-arma. Kljub starosti (EIA RS-232-C - 1969) je še vedno priljubljen. 16

Vodilo I 2 C (Philips)... (Inter-Integrated Circuit) Sinhrona komunikacija, izmenično dvosmerna (half-duplex) 3 linije: ura (SCL), podatki (SDA), GND Izhodi naprav za liniji SCL in SDA so tipa odprt ponor SCL in SDA linija sta v neaktivnem stanju na 1 ( pull up upor) Vsaka naprava ima 7-biten naslov (novejše inačice 16-biten) Vdd Hitrost: do 100kb/s oz. do 3.4Mb/s SCL SDA GND I 2 C naprava I 2 C naprava 17

... vodilo I 2 C Vsaka naprava je bodisi glavna (master) ali podrejena (slave) Glavna naprava generira SCL signal in naslavlja podrejene naprave s katerimi želi komunicitrati Več glavnih naprav na vodilu poseben postopek (arbitraža) določi katera naprava bo uporabljala vodilo (generirala SCL) Uporaba: serijski pomnilniki (npr. EEPROM), VESA DDC kanal monitorjev, krmiljenje OLED/LCD prikazovalnikov, odčitavanje senzorjev (npr. temperatura, hitrost 18 ventilatorja),...

Vodilo SPI (Motorola) (Serial Peripheral Interface Bus) Sinhrona komunikacija, dvosmerna (duplex) 5 linij: ura (SCLK), MOSI (Master Output, Slave Input), MISO (Master Input, Slave Output), SS (Slave Select), GND Ena glavna naprava (master) in ena ali več podrejenih (slave) na vodilu MISO izhod neaktivnih podrejenih naprave je v stanju visoke impedance (odklopljen od vodila). Hitrost komunikacije določa signal SCLK (1-70MHz)... do 70Mb/s Uporaba: priklop senzorjev, audio kodekov, digitalnih potenciometrov, LCD prikazovalnikov, SD in MMC pomnilniških kartic,... JTAG vmesnik (za razhroščevanje) je 3-žična inačica SPI SPI je zaščiteno ime (Motorola), Drugi proizvajalci imajo svoje izvedenke, npr. Texas Instruments 4-wire SSI. LPC2138 ima en SPI in en SSP vmesnik SSP pozna protokole SPI, 4-wire SSI in Microwire (National 19 Semiconductor)

Vezava SPI... 1 glavna, 3 neodvisne podrejene naprave Po en SS signal za vsako podrejeno napravo. Aktiven SS izbere podrejeno napravo, ki bo komunicirala z glavno napravo (oddajala na linijo MISO in sprejemala preko linije MOSI) 20

... vezava SPI Veriga podrejenih naprav (daisy chain) Izhod MISO podrejene naprave vezan na vhod MOSI naslednje Podatki ki prihajajo na MOSI vhod naprave gredo ven na MISO izhodu zakasnjeni za določeno število urinih ciklov A B C Primer: 8 urinih ciklov zakasnitve od MOSI vhoda proti MISO izhodu podrejene naprave SCLK 21 8 bitov za napravo C 8 bitov za napravo B 8 bitov za napravo A

Vodilo 1-Wire (Dallas Semiconductor)... Asinhrona komunikacija, izmenično dvosmerna (halfduplex) 2 liniji: signal (D) in masa (GND) Signalna linija lahko služi tudi kot napajanje naprave. Kondenzator v napravi (800pF) nabira naboj za napajanje. Skupek naprav povezanih z vodilom 1-wire = MicroLan Ena glavna naprava (master), vse ostale so podrejene (slave) Vsaka naprava ima 64-bitno ID kodo (od tega 8 bitov za tip in 8 bitov za kontrolno kodo CRC) Uporaba: priklop pametnih senzorjev, pomnilnika, A/D in D/A pretvornikov, digitalnih potenciometrov,... 22 Izvedba protokola je možna s standardnim UART vezjem

... vodilo 1-Wire (komunikacija) D izhod naprav tipa odprt ponor, pull-up upor na liniji D (kot pri I 2 C) Neaktivna linija D je v stanju visoke napetosti zaradi pull-up upora. 1 = 60us dolg pulz nizke napetosti, 0 = 1-15us dolg pulz nizke napetosti Oddajanje sproži glavna naprava s 60us pulzom nizke napetosti Hitrost prenosa: do 16.3kb/s D GND Vdd 1-Wire naprava (master) 1-Wire naprava (slave) 1-Wire naprava (slave) 23

Vodilo CAN (Robert Bosch GmbH) (Controller Area Network) Asinhrona komunikacija, izmenično dvosmerna (halfduplex) Za povezovanje naprav v vozilih (ponavadio so to senzorji in aktuatorji) Naenkrat lahko pošilja sporočila le ena naprava Komunikacija poteka preko sukanega para žic (twisted pair) Naprave priklopljene vzporedno na odcepe vodila Na razdaljah do 40m hitrosti do 1Mb/s UTP Unshielded Twisted Pair (neoklopljeni sukani pari žic) STP Shielded Twisted Pair (oklopljeni sukani pari žic) 24

Vodilo USB (Universal Serial Bus) Serijska komunikacija, izmenično dvosmerna Hitrost: USB 1.0 do 1.5-2Mb/s, USB 2.0 do 480Mb/s, USB 3.0 do 4.8Gb/s Komunikacija poteka preko sukanega para žic (liniji D+ in D-). Liniji GND in Vcc (+5V) lahko služita za napajata podrejenih naprav. Signal je diferencialen (ena žica parice +U, druga U proti masi) USB 3.0 dva dodatna sukana para za dvosmerno komunikacijo Smer komunikacije določa naprava, ki je gostitelj (host). Vse ostale naprave so podrejene, oddajajo samo, ko so nagovorjene. Pri USB 3.0 lahko komunikacijo sproži tudi podrejena naprava. 25 USB OTG (On-The-Go) podrejena naprava lahko prevzame

USB - priključki USB 2.0 1.. +5V 2.. D- 3.. D+ 4.. GND USB 3.0 (SuperSpeed) USB A vtičnica 26

IEEE 1394 Serijska komunikacija, izmenično dvosmerna Hitrost: 100 do 400Mb/s (FireWire 400), do 3.2Gb/s (IEEE1394b) Uporaba: priklapljanje digitalnih video naprav Druga imena: i.link (Sony), FireWire (Apple) IEEE1394 (400Mb/s) 27

Ethernet (IEEE 802.3) Izmenično dvosmerna ali dvosmerna komunikacija Uporaba: mrežne povezave Hitrosti: 10Mb/s, 100Mb/s, 1Gb/s, 10Gb/s Prenosni medij: sukani pari žic ali optična vlakna Vsaka naprava ima 48-biten naslov (Media Access Control, MAC) 24 bitov za kodo proizvajalca, preostalih 24 bitov dodeli proizvajalec 28