Один микроконтроллер + много устройств

Question

[Razario777]

Всем привет вопрос такой, стандартный AVR ATmega 32A скажем имеет 22 порта, у меня задача подключить к одному микроконтроллеру около 150 реле + около 50-ти датчиков. Как это делается, какими то хитрыми манипуляциями, или есть другие чипы? Есть ли у кого то опыт подключения большого количества к Arduino?

P.S. извиняюсь, сначала случайно опубликовал в постах…

Comments

[Eddy_Em]

Да без проблем: ставятся коммутаторы (скажем, коммутатор на 16 каналов требует только 4 порта контроллера). Вот только одновременно этим делом рулить не получится. Если надо произвольно дергать все релюшки, то надо расширять количество контроллеров. В качестве вспомогательных сгодятся даже дешевые PIC'и. Лишь бы ногодрыг умели, Rx/Tx везде есть.

[Razario777]

Нужно одновременно управлять всеми :(
Есть ли какая то статья, туториал, пример?

[Eddy_Em]

На easyelectronics полным-полно статей.

Answer 1

[Flexz]

Есть такая штука «IO Expander». Подключается к МК, например, по I2C. Работает как обычный порт ввода-вывода, только внешний. Можно соорудить большую гирлянду.

У старших STM32 имеется более 150 портов, но под вашу задачу стоит делать более распределенную систему. 150 релюшек все равно рядом не поставить.

Comments

[Razario777]

Релюшки будут отдельно, с микроконтроллера нужен только управляющий провод

Answer 2

[Алексей Журбицкий]

Можно использовать сдвиговый регистр, например 74HC595.
Множим выходы с помощью сдвигового регистра 74HC595
Подключаем кучу устройств к Arduino по 5 проводам

Comments

[Алексей Т]

Это для выхода. Для входа надо использовать те же сдвиговые регистры только работающие наоборот — параллельный код в последовательный — 74HC165N. Точно так же каскадируются и можно даже объединить управляющие сигналы с 74НС595 — одновременно передавать код на выход и считывать входы. Микросхем конечно надо будет много, но на алиэкспрессе можно покупать сотнями довольно дешево.

Answer 3

[kbtsiberkin]

Протокол RS485, если снабдить реле и датчики соответствующей управляющей обвязкой.

Comments

[Razario777]

Можно поподробнее

[kbtsiberkin]

Связь по UART, через двухпроводную линию (витую пару), общую для всех устройств.

Достаточно неплохое и краткое описание показано здесь. Основная сложность реализации состоит в том, что каждый элемент в сети должен содержать приемопередатчик, запрограммированный соответствующим образом, либо аппаратным способом обеспечивающий корректную пересылку сигналов управления и данных.

Потому часто RS-485 применяется для организации сети однотипных устройств достаточно высокого уровня с общим управляющим центром в виде ПК. Сам стандарт в большей мере описывает физическую реализацию канала передачи, а кодирование управляющих сигналов остаётся делом произвольным.

Из простейшей аппаратной реализации обвязки можно предложить к каждому реле добавить обычный двоично-десятичный счётчик, с выхода которого путём парочки логических ключей можно снять разрешающий сигнал. Так можно реализовать последовательный опрос всех датчиков, но каждый датчик придётся делать «номерным», штучным. Для непосредственного вызова конкретного реле придётся ввести во все устройства, например, задержку отклика — все приняли код, все притихли на определенное время, но ответил тот, кого вызвали (это всё навскидку, как в известном анекдоте про мышей, получивших от совы совет стать ёжиками, чтобы их никто не трогал :) )

Ну и приемопередатчики готовые есть среди всего богатства современных микросхем, например, такие (disclaimer: Это не реклама, а первая ссылка из поиска).

[Eddy_Em]

kbtsiberkin, зачем усложнять? Можно проще делать: посылка от компьютера имеет, скажем, 1 в бите четности. А посылки от МКшек имеют 0. Сначала компьютер отправляет байт с 1 в бите четности, там записывается номер МКшки (а если их мало, то и команду можно туда же впихнуть). Далее он общается с нужным контроллером, устанавливая 0 в бите четности. Недостаток этой схемы в том, что все МКшки будут пассивными: они не имеют права говорить, пока их не спросят.

А вот если нужно не заниматься фигней, то просто используется CAN-протокол. Или modbus какой-нибудь.

[kbtsiberkin]

Поддерживаю любые замечания и критику, а также не претендую на истину в данной области. Ибо с устройствами, использующими этот стандарт, дело имею периодически по одной из работ, разработчиком и программистом не являюсь, но регулярно сталкиваюсь с относительной малоизвестностью среди населения двухпроводных протоколов, связанных с rs485.

Answer 4

[crrr]

Если входящие и сходящие сигналы требуют только логических уровней, можно сколхозить схему мультиплексоров/демультиплексоров(шифратор/дешифратор)(двоично-десятичный преобразователь (и наоборот)). Они просто каскадируются, 3мя портами можно адресовать 255 входов и 255 выходов, 4мя — независимо читать/писать. Но уж очень громоздкая схема выйдет.(они обычно на 16 входов/выходов)
Можно уменьшить количество занятых ног используя счетчики или сдвиговые регистры, для формирования адреса/получения/установки данных, можно в 1 порт уложиться, но это бесконечный подсчет, такты, брррр.