Ethernet je nastal in živi z osebnimi računalniki: namiznimi, strežniki in celo industrijskimi PC-ji. Danes skoraj ni podjetja ali doma, kjer ne bi imeli vsaj brezžičnega omrežja. Tak tip omrežja je enkraten medij, ki omogoča krmiljenje močnostnih naprav brez dodatnih kabelskih napeljav. Je tudi robusten in sorazmerno poceni. Zanima nas, ne samo kako podatke spraviti preko kabla v drug računalnik, ampak tudi, kako to narediti zanesljivo ob upoštevanju vseh mogočih dogodkov. Denimo, da med delovanjem pride do pretrganja omrežnega kabla ali prekinitve brezžične povezave, ker usmerjevalniku zmanjka električnega toka.
V mislih imamo robusten komunikacijskem protokolu, ki ne potrebuje ponovnih zagonov strežniške in odjemalske programske opreme in ga brez večjih težav vgradimo v majhen industrijski PC, ki je lahko celo del kakega robota.
Krmilnik MCP2200
Da ne bi mlatili prazne slame, smo se odločili, da bomo komunikacijski protokol preizkusili na Microchip mikrokrmilniku MCP2200, ki ima 8 splošno-namenskih digitalnih vhodov/izhodov in ga z računalnikom povežemo preko vodila USB v1.1, ali novejšega. Čip izdelujejo le v obliki SMD, razmik med nožicami pa je pri največji izvedbi, komaj 1,25 mm. Zato se moramo kar precej potruditi, da izdelamo ustrezno tiskano, ki vsebuje tudi vso podporno elektroniko. Več o tem lahko preberete v članku Krmiljenje močnostne elektronike preko USB v reviji Svet elektronike, oktober 2012.
MCP2200 lahko uporabljamo v vseh operacijskih sistemih Windows, od XP do osmice. Tudi strežniške različice Windows z njim nimajo težav. Preverjeno deluje na Windows Server 2008 in Windows Server 2012. Operacijski sistem MCP2200 sam zazna kot novo napravo, pri čemer je za uspešno namestitev dovolj, da zaženemo datoteko MCP2200.inf, ki vsebuje vse potrebne podatke za nastavitev gonilnika usbser.sys, ki je že standardno vgrajen v Windows.
Za povezavo gonilnika z uporabniško aplikacijo potrebujemo le še knjižnico SimpleIO-M.DLL ali SimpleIO-UM.DLL, ki je prav tako, kot ostala oprema, na voljo z Microchip spletne strani (www.microchip.com, v iskalnik vpišemo: »MCP2200«). Prva od knjižnic potrebuje za svoje delovanje nameščeno okolje .NET Framework 2.0 ali novejše, druga pa, da namestimo zastonjski programski paket Microsoft Visual C++ 2008 Redistributable Package, ki ga lahko dobimo iz Microsoft spletne strani (http://search.microsoft.com/en-us/results.aspx?form=MSHOME&setlang=en-us&q=redistributable%20package%20).
Morda ni odveč, če za ljubitelje Linuxa omenimo, da je na voljo ustrezna podpora tudi za ta operacijski sistem. Bistveno je le, da jedro izbrane različice Linuxa vsebuje gonilnike razreda USB CDC. MCP2200 deluje preko gonilnika cdc_acm.
Uporaba programske knjižnice »SimpleIO« je dokaj preprosta. Ob navodilih so tudi primeri uporabe v programskih jezikih Microsoft Visual C++ in Microsoft Visual Basic. Izkušenemu programerju ne bo težko knjižnice uporabiti tudi v katerem koli drugem programskem jeziku. Knjižnica vsebuje tri sklope funkcij. Prvi je namenjen nastavitvi načina delovanja MCP2200, drugi vzpostavitvi komunikacijske povezave med računalnikom in krmilnikom ter pošiljanju in branju podatkov, tretji pa delu z 256 bajtnim pomnilnikom EEPROM v čipu, ki je namenjen shranjevanju poljubnih uporabniških podatkov.
Nastavimo lahko tudi naslov čipa MCP2200, oziroma ID naprave, preko katerega se ta odziva na vodilu USB in oznako proizvajalca strojne opreme (npr. če bi na osnovi MCP2200 izdelali računalniško miško) pa tudi način delovanja. Obstajata dva načina delovanja. V prvem deluje MCP2200 kot pretvornik protokolov iz USB na RS232, v drugem pa kot 8 enobitnih digitalnih vhodno-izhodnih kanalov. Vsak kanal lahko nastavimo neodvisno, kot vhodni ali izhodni. Nastavitev lahko z ukazom ConfigureMCP2200 med delovanjem tudi spreminjamo, tako da navedemo ustrezno bitno masko v spremenljivki »IOMap«, kjer pomeni 1 vhodni kanal, 0 pa izhodni. Pomemben je tudi ukaz ConfigureIoDefaultOutput, s katerim povemo, kakšna je prednastavljena vrednost izhodov po spremembi iz vhodnega načina delovanja v izhodni način. Na ta način preprečimo težave, do katerih lahko pride, če bi imel izhod krajši čas neželeno izhodno vrednost (do ukaza SetPin).
Ukaza za delo s podatkovnimi izhodi sta prilagojena tako, da lahko vsak izhod krmilimo ločeno od ostalih, ne da bi morali vselej prenesti 1 bajt podatkov. Tako npr. z ukazom SetPin(n), kjer je n od 0 od 7, nastavimo visoko izhodno napetost na izhodu n; seveda, ob pogoju, da je ta izhod sprogramiran kot izhodni. Ravno obratno dosežemo z ukazom ClearPin(n).
Robustni komunikacijski protokol
