Features • • • • • • • Modbus-Interface • Weit verbreitetes Mess- und Automatisierungsprotokoll gpio.
gpio.AI 1 Überblick Die gpio.AI-Module bieten acht analoge Eingänge, die wahlweise Spannungen oder Ströme messen können. Alle Module lassen sich problemlos in bestehende Modbus-Systeme1 integrieren und können über eine individuelle Seriennummer sogar während des Betriebs identifiziert und konfiguriert werden. Darüber hinaus bieten sie eine, über die gesamte gpio.NET-Familie einheitliche, Registerschnittstelle. 1.1 Skizze Zeichnung 1: Abmaße und Beschriftung 1.
gpio.AI Über diese Schnittstelle ist das Modul gängigen PCs oder Laptops zugänglich. Um dem und daraus resultierenden Gegebenheiten Rechnung zu tragen, wird über die USB-Schnittstelle ausschließlich per Modbus-ASCII kommuniziert. 2 Die gpio.NET-Karte wird vom Host als virtuelle serielle Schnittstelle erkannt und unterscheidet sich somit für ein Programm nicht von einer realen Schnittstelle.
gpio.AI 1.2.3 RS485 Die R-Variante bietet die Möglichkeit der Pin Vernetzung über einen RS485-Bus. Zu diesem Zweck sind beide Potentialleitungen sowohl auf X10 als auch auf X11 verfügbar.5 Auf diese Weise lässt sich ein RS485-Bus leicht mittels RS232-Kabeln realisieren. Wie auch bei RS232 lassen sich sowohl Modbus-ASCII als auch ModbusRTU verwenden. Die maximale Bitrate beträgt 1 Mbit. Ein 110 Ohm Widerstand kann als Terminierung durch Jumper J4 Tabelle 2: zugeschaltet werden.
gpio.AI 2 Inbetriebnahme Dieser Schnelleinstieg in die gpio.NET-Familie illustriert die Verwendung der Baugruppe an einem Standard-PC. Stromversorgung und Kommunikation finden direkt über USB (X1) statt. Nachdem die Baugruppe mit Spannung versorgt wurde, läuft ein interner Setupprozess ab. An dieser Stelle wird die Modbusadresse des Moduls ermittelt und die Konfiguration aus dem EEPROM geladen. Anschließend ist das Gerät unter der konfigurierten Adresse ansprechbar. 2.1 Treiberinstallation Die gpio.
gpio.AI System veranschaulichen. Das Beispiel geht von der Annahme aus, dass die gpio.NET-Karte A am virtuellen Comport 12 hängt und sich im Auslieferungszustand befindet. Eine weitere Karte B – ebenfalls im Ausliefungszustand – ist per RS485 mit A verbunden. 1. Konfiguration der Schnittstelle (USB, Windows) # open //./COM12 19200 7 even 2 # set-mode ascii Die Schnittstelle COM12 wird mit 19200 Baud und den Parametern 7E2 geöffnet. Dies ist der Standard für Modbus-ASCII.
gpio.AI 3 Das gpio.NET Core Interface Das gpio.NET Core Interface erlaubt die Vernetzung über RS232, RS485 und USB. Dank der Unterstützung beider Modbus-Protokolle (Modbus-RTU und Modbus-ASCII) kann ein gpio.NET-Modul als Gateway zwischen USB und RS485-Bus dienen und dabei Konverter zwischen beiden Protokollen sein. So ist es einfacher ein Modbus-System über einen normalen Desktop-PC oder Laptop zu kontrollieren. Die folgenden Modbusbefehle werden von gpio.
gpio.AI 3.1 Register-Layout Der gemeinsame Registersatz vereinfacht Holding Regs das Arbeiten mit unterschiedlichen 0x0000 HREG_CTRL gpio.NET-Modulen. Geräteidentifikation, 0x0001 HREG_PM Konfiguration der Schnittstellen und das 0x0002 HREG_BAUDSEL Grundverhalten ist auf allen Modulen 0x0003 HREG_DBITS einheitlich.
gpio.AI 3.1.1 Control-Register – HREG_CTRL Hier handelt es sich um ein Spezialregister, das der Konfiguration des gpio.Net Core dient. Auf Grund seiner Funktion, ist es gegen unbeabsichtigtes Schreiben durch einen Schlüssel geschützt. HREG_CTRL 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 CTRL_RESET CTRL_DEFAULT CTRL_CONFIG_WREN CTRL_EEPROM_WREN CTRL_CONN0_INIT reserviert CTRL_ACCESS_KEY - 0x8E Tabelle 5: Kontrollregister 3.1.1.
gpio.AI dass es die persistenten Konfigurations-Register 0x1000-0x107F schützt. Der Initialwert ist 0. 3.1.1.5 CTRL_DEFAULT Das Aktivieren dieses Flags (Setzen auf 1) löst eine Re-Initialisierung der persitenten Konfigurations-Register auf den Auslieferungszustand aus. Dieser Vorgang ändert jedoch nicht den Zustand der aktiven Konfiguration. Zum Übernehmen der Änderungen ist ein Reset nötig. 3.1.1.6 CTRL_RESET Dieses Flag löst einen Neustart des Moduls aus, wenn es den Wert 1 annimmt.
gpio.AI 3.1.5 Parität – HREG_PARITY Ob und welche Art Paritätsprüfung auf der seriellen Verbindung Verwendung findet entscheidet der Inhalt des Registers HREG_PARITY. Gültige Werte finden sich in der nebenstehenden Tabelle, der Defaultwert ist 2 (even). Es ist ein Reset der seriellen Paritätsprüfung zu aktivieren. 3.1.
gpio.AI HREG_CTRL können diese Produktionsdefaults in die entsprechenden Register und deren EEPROM-Pendants geschrieben werden. Zwei Spezialregister – HREG_CARD_TYPE und HREG_MODBUS_ADDR – existieren nur im EEPROM. HREG_CARD_TYPE gibt Auskunft über die Bestückung der gpio.NETKarte und bewirkt, dass sich die Firmware gegebenenfalls entsprechend verhält. Ob und wie sich dieses Register auswirkt findet sich applikationsspezifischen Teil dieser Dokumentation.
gpio.AI 4 Beschreibung gpio.AI Holding Regs 0x0100 Samplerate 0x0101 Sample EXP 0x0102 Triggerfrequenz Input Regs 0x0000 0x0001 0x0002 0x0003 0x0004 0x0005 0x0006 0x0007 0x0008 0x0009 0x000A 0x000B … 0x0082 Tabelle 11: Daten – Kanal 0 Daten – Kanal 1 Daten – Kanal 2 Daten – Kanal 3 Daten – Kanal 4 Daten – Kanal 5 Daten – Kanal 6 Daten – Kanal 7 Ringbuffer RB_START Ringbuffer RB_CNT Ringbuffer RB_LOOP Ringbuffer DATA Ringbuffer DATA Registerlayout gpio.AI 4.
gpio.AI abgelegt. Der Ringbuffer verfügt außerdem über drei Counter (RB_START, RB_CNT, RB_LOOP), die Auskunft über den aktuellen Zustand des Buffers geben. RB_CNT (Inputregister 0x0009) wird mit jedem Triggerevent inkrementiert. Überschreitet RB_CNT die Maximalgröße des Buffers (15*8 = 120 Werte), verschiebt sich RB_START (Inputregister 0x0008) und alte Daten werden überschrieben.
gpio.AI 5 Steckerbelegung Kommunikation: X1: Micro-USB Device DSub-9 (nur R-Version) Pin X11 (female) X12 (male) 1 Future Appl. 2 TXD 3 RXD 4 RS485+ RS485+ 5 GND GND 6 RS485- RS485- 7 (RTS) 8 (CTS) 9 VBUS Future Appl. VBUS Optionale Spannungsversorgung (X12, nur R-Version) +VDC +7,5V....24V 0V 0V / GND Analogeingänge: Stecker X2 Stecker X3 DC Output +24V / +VDC DC Output +24V / +VDC IN0 0...4V / 0...20mA IN2 0...4V / 0...20mA IN1 0...4V / 0...20mA IN3 0...
gpio.AI 6 Technische Daten Allgemein Maße (ohne Stecker, ohne optionale Frontplatte): 80x100x13 mm (halbe Europakarte) Zulässige Betriebstemperatur: -10°C bis +70°C (kurzfrstig -40°C bis +85°C) Maximal zulässige relative Luftfeuchtigkeit: 75% Betriebsspannung über USB, VBUS (Schalter S4 auf "5V"): 4,5 Volt – 5,5 Volt Stromaufnahme über USB/VBUS (Eigenverbrauch): ca. 70 mA Die Stromaufnahme über USB/VBUS ist abhängig von der zusätzlichen Gesamtlast an den DCAusgängen.
gpio.AI 7 Copyright-Hinweis Dieses Produkt verwendet Dean Cameras LUFA USB-Library. Die offizielle LUFA Webseite ist: http://www.fourwalledcubicle.com/LUFA.php. LUFA Library Copyright (C) Dean Camera, 2010. dean [at] fourwalledcubicle [dot] com www.lufa-lib.
gpio.AI 8 Konformitätserklärungen und Herstellerdaten Die taskit GmbH bestätigt die für die Produkte gpio.AI-R und gpio.AI-U die EG-Konformität gemäß der EMV-Richtlinie (2004/108/EG). Die taskit GmbH erklärt für die Produkte gpio.AI-R und gpio.AI-U, dass diese gemäß der EU-Richtline 2002/95/EG (RoHS) hergestellt wurden und insbesondere frei von folgenden Inhaltsstoffen sind: 1. Blei und seine Verbindungen 2. Quecksilber und seine Verbindungen 3. Kadmium und seine Verbindungen 4.
