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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Bidirektionale RS422 Schnittstelle transparent per Glasfaser übertragen


Autor: Philip Siefke (psiefke)
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Hallo liebste Forenkollegen.

Normalerweise bin ich hier eher der Stille Mitleser, der ab und zu mal 
eine Antwort auf einen Beitrag verfasst. heute stehe ich aber vor einer 
Frage, die mir hier sicher der eine oder andere beantworten kann.

Ich möchte zwei Leitungspaare auf denen RS422 Pegel herrschen, 
unabhängig vom Protokoll auf Glasfaser umsetzen.

Mein Gedankengang geht in Richtung RS422->TTL Wandler, TTL->PECL Wandler 
und damit dann auf RX und TX von einem Mini GBIC (SFP) und am anderen 
Ende wieder zurück.

Am liebsten wär mir sogar eine Löung, die mir zwei Kanäle (hin und 
zurück) über eine einzelne Faser bietet... das werde ich mir aber wohl 
abschminken können, oder? Eine Idee hierzu war es für Master -> Slave 
einen GBIC mit 850nm zur hälfte zu Nutzen und für die Gegenrichtung dann 
einen mit 1350nm. Die beiden dann per Glas-Y auf einen Stecker führen 
und los...

Aber vielleicht bin ich ja auch völlig auf dem Holzweg. Um eine Lösung 
mit Glas werde ich aber in keinem Fall herumkommen.

Spricht aus Sicht der Profis irgendetwas gegen diese Ideen? Gibt es 
einfachere Lösungen?

Autor: oldmax (Gast)
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Hi
Es gibt industrielle Schnittstellenwandler von verschiedenen Anbietern. 
Z.B. Phoenix, die wir hauptsächlich einsetzen damit und in unserem Werk 
alle möglichen Datenübertragungen umsetzen. Schau mal in die Kataloge 
oder frage die Firma direkt an.
Gruß oldmax

Autor: Philip Siefke (psiefke)
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Ich vergas zu erwähnen, dass mir industrielle Lösungen durchaus bekannt 
sind, ich aber eine Lösung suche, die ich auf einer Platine verbauen 
kann.

So ein mini GBIC kostet kaum Geld, wenn man es nicht grade von Cisco 
kauft. PECL/TTL Wandler sind Pfenningbeträge etc.

Wahrscheinlich ist es das einfachste erstmal einen Versuch zu starten 
und einfach draufloszubasteln...

Oder mache ich einen kapitalen Denkfehler? Ist es vielleicht so, dass 
solch ein mini GBIC unterhalb einer bestimmten Datenrate nicht 
funktioniert? Ich meine, im Vergleich zu Gigabit sind so ein paar 
Kilobit ja schon fast DC.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Philip Siefke (psiefke)

>Ich möchte zwei Leitungspaare auf denen RS422 Pegel herrschen,
>unabhängig vom Protokoll auf Glasfaser umsetzen.

Echte GLasfaser oder reicht Plastik-LWL?

>Mein Gedankengang geht in Richtung RS422->TTL Wandler, TTL->PECL Wandler
>und damit dann auf RX und TX von einem Mini GBIC (SFP) und am anderen
>Ende wieder zurück.

Wird schwierig, die Dinger sind meist AC-gekoppelt. Kriegt man hin, ist 
aber deutlich aufwändiger.

>Am liebsten wär mir sogar eine Löung, die mir zwei Kanäle (hin und
>zurück) über eine einzelne Faser bietet... das werde ich mir aber wohl
>abschminken können, oder?

Richtig, der Aufwand ist sehr hoch.

>Aber vielleicht bin ich ja auch völlig auf dem Holzweg. Um eine Lösung
>mit Glas werde ich aber in keinem Fall herumkommen.

Warum? Was ist die Anwendung?

>Spricht aus Sicht der Profis irgendetwas gegen diese Ideen? Gibt es
>einfachere Lösungen?

Die Toslink-Tranceiver von Toshiba sind klein und preiswert, damit kommt 
man bis 10m und 6Mbits/s. Pass aber auf, nur wenige Empfänger vertragen 
DC-Signale. TORX177 glaub ich ist so einer.

MFg
Falk

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Von RS422 auf ECL passt nicht, da ist ein Faktor an 1000 in der 
Geschwindigkeit dazwischen. Auf eine Faser zu gehen ist technologisch 
viel aufwendiger wie eine zweite Faser zu legen. Ich wuerd auch mal die 
TOSLink von Toshiba anschauen.

Autor: Philip Siefke (psiefke)
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Hallo Falk,

Danke für deine Antworten und Gegenfragen.

Um echtes Glas komme ich deswegen nicht herum, weil mir das Medium 
bedingt durch Entfernungen und das Vorhandensein der Leitungen in 
größerem Maßstab vorgegeben ist.

Was genau meinst du mit Problemen, dadurch dass die Transceiver AC 
gekoppelt sind?
Meineserachtens handelt es sich bei einer RS422 Übertragung ja auch ehr 
um AC als DC.

In den Specs zu SFP Transceivern finde ich allerdings nur Angaben zu den 
maximalen Datenraten, aber keine zu den minimalen Raten. Kann ich daraus 
schließen, dass es nach unten keine Begrenzung gibt?

Autor: STK500-Besitzer (Gast)
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>Meineserachtens handelt es sich bei einer RS422 Übertragung ja auch ehr
>um AC als DC.
Es ist aber (im Ruhezustand) DC, und dieser Pegel enthält die 
Information.
Du bräuchtest wohl eher eine Schnittstelle, die Manchester-Code benutzt 
(so wie Ethernet.
Sowas kann man auch über die serielle Schnittstelle (wie RS232 oder 
RS422) realisieren, indem man die Information in die Flanke verpackt. 
Dazu verdoppelt man die Bitbreite und setzt dann die Flanke "in der 
Bitmitte" entsprechend des Bitwertes.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Philip Siefke (psiefke)

>Um echtes Glas komme ich deswegen nicht herum, weil mir das Medium

Naja, dann wird das so nix.

>Meineserachtens handelt es sich bei einer RS422 Übertragung ja auch ehr
>um AC als DC.

Nein, ein "normales" RS422 kann auch Gleichanteile beinhalten, RS232 
(UART) über RS422 hat das mal sicher. Also braucht man DC-Kopplung.

>In den Specs zu SFP Transceivern finde ich allerdings nur Angaben zu den
>maximalen Datenraten, aber keine zu den minimalen Raten.

Sind manchmal angegeben. Ist aber meisten egal, weil diese SFPs auf 
GBit-Ethernet oder SDH ausgelegt sind, dort weiss man was man braucht.

> Kann ich daraus schließen, dass es nach unten keine Begrenzung gibt?

NEIN!!! Die meisten können Pi mal Daumen nicht unterhalb von 10..100kHz 
Daten übertragen.

Das Problem von RS232 über solche SFPs wurde mal in einem Projet 
derartig gelöst, dass einfach das Datensignal in eine sehr einfache FSK 
umgewandelt wurde. Sprich, bei 0 wurden 100kHz gesendet, bei 1 200kHz. 
Auf der Gegenseite dann ein FSK-Dekoder. Kann man recht einfach in einem 
CPLD machen. Damit bleibt deine Strecke transparent, wenn gleich mit 
geringen Einschränkungen. Die FSK-Frequenzen sollte mind. Faktor 2 über 
deinen Datenraten liegen, besser mehr. Noch besser wäre ein UART auf 
beiden Seiten, damit kriegt man Jittereffekte besser in den Griff. 
Nachteil ist dan halt, dass die Baudrate eingestellt werden muss. Dann 
könnte man auch darüber nachdenken, einen kleinen, halbintelligenten MUX 
zu bauen. Dann kannst du problemlos mehrere RS422/UART Schnittstellen 
über eine Glasfaser schicken. Das wird dann aber aufwändiger, wäre aber 
ein nettes Projekt.

MFG
Falk

Autor: Ich (Gast)
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Ich hätte da eine Idee was vlt klappen könnte:

Die SFPs haben einmal einen Eingang zum den Laser einschalten (TX 
Disable Pin3) und einmal einen Ausgang ob ein Gültiges Signal anliegt ( 
LOS Pin8)

Du könntest jetzt ein Signal mit meinetwegen 100MHz oder mehr anlegen 
(Damit dürfte der GBic locker arbeiten) und per TX-Disable das ganze 
Modulieren. Am Empfänger kannst du mittels LOS feststellen ob grad ne 1 
oder ne 0 anliegt.

Weiß jedoch nicht ob das schnell genung ist. Ansonnsten könntest du auch 
einfach dein Signal auf 100MHz oder mehr modulieren. Erkennen am Ausgang 
könnte wieder mittels LOS funktionieren.

Wenn das auch nicht geht dann musst du wohl dein Signal anderst 
Modulieren (zb 1== 100MHz 0==200MHz) und dann mittels HP/TP Filter das 
Signal wieder zurückgewinnen.

Müsste machbar sein. Am einfachsten wird wohl sein wenn du das mal 
durchtestest.

Wäre nett wenn du hier darüber Berichtest obs funktioniert.

Autor: Gast XIV (Gast)
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Nun, es ist natürlich etwas schwierig ohne die benötigte Datenrate zu 
kennen eine Aussage zu machen.

Vom Prinzip lohnt sich das ganze in meinen Augen nur wenn man das ganze 
nirgens kaufen kannst und auch 100base-F - oder wie Ethernet über Faser 
grad heißt - nicht in Frage kommt.

Falls es dann unbedingt Eigenbau sein soll ist die erste Frage was für 
eine FO (Fiberoptik) Leitung da liegt, wieviel nm, Kern, 
Steckeranschluss am Patchpanel usw usf.

Nächste ist Mechanik. Gehäuse, Stromversorgung, Übergabesteckverbinder 
usw.

Der Rest, ist in meinen Augen recht simpel. Nimm nen  µC und mache die 
Informationsübertragung mit Tastverhältnis ein aus. Wenn du unbedingt 
Zweirichtungsbetrieb in einer FO möchtest kanns du jeweils eine Lücke 
lassen wo die Gegenstelle sendet (Das ganze muss dann aber irgendwo 
zusammengespleisst werden)

Autor: Philip Siefke (psiefke)
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Gast XIV schrieb:
> Nun, es ist natürlich etwas schwierig ohne die benötigte Datenrate zu
> kennen eine Aussage zu machen.

Wir bewegen uns irgendwo  bei 250 kbit/s

> Vom Prinzip lohnt sich das ganze in meinen Augen nur wenn man das ganze
> nirgens kaufen kannst und auch 100base-F - oder wie Ethernet über Faser
> grad heißt - nicht in Frage kommt.

Der RS422 auf Glas Part ist insgesamt ein Teil eines großen ganzen. 
Deswegen möchte ich da kein Phoenix Whatever Teil hinzukaufen und es 
dann in mein Spielzeug einpflechten. Abgesehen davon bin ich eher der 
selbermacher und weniger der fertigteile kaufer. Ich denke das zeichnet 
das Elektronikbasteln auch aus. Oder?

> Falls es dann unbedingt Eigenbau sein soll ist die erste Frage was für
> eine FO (Fiberoptik) Leitung da liegt, wieviel nm, Kern,
> Steckeranschluss am Patchpanel usw usf.
>
> Nächste ist Mechanik. Gehäuse, Stromversorgung, Übergabesteckverbinder
> usw.

Das ist für mich alles kein Problem. Fasern sind Multimode 50/125. 
Steckverbinder wird im fertigen Spielzeug dann Neutrik Optocon sein. 
Also sozusagen eine sehr Robuste Variante von LC

> Der Rest, ist in meinen Augen recht simpel. Nimm nen  µC und mache die
> Informationsübertragung mit Tastverhältnis ein aus. Wenn du unbedingt
> Zweirichtungsbetrieb in einer FO möchtest kanns du jeweils eine Lücke
> lassen wo die Gegenstelle sendet (Das ganze muss dann aber irgendwo
> zusammengespleisst werden)

Ich bin heute auf noch ganz etwas neues gestoßen:

Honeywell HOD1340-312/GBA
http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/0...

Dann noch einen Lasertreiber dranknoten; z.B. IC-WJZ

Ich bin nicht Festgelegt, dass es zwingend ein SFP Modul sein muss, auch 
wenn dies einige Vorteile bieten würde.

Ich denke damit sollte mein Problem fast gelöst sein.





Die Variante von Falk mit dem MUX finde ich aber auch sehr interessant. 
Wie würde das denn aussehen?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Philip Siefke (psiefke)

>selbermacher und weniger der fertigteile kaufer. Ich denke das zeichnet
>das Elektronikbasteln auch aus. Oder?

Wenn es für das Hobby ist, dann ja. Wenn es aber um eine professionelle 
Anwendung geht, dann nein.

>http://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/0...

>Dann noch einen Lasertreiber dranknoten; z.B. IC-WJZ

Naja, du braucht aber auch noch einen Empfänger. machbar, aber nicht 
einfach mal so hoppla-hop.

>Ich bin nicht Festgelegt, dass es zwingend ein SFP Modul sein muss, auch
>wenn dies einige Vorteile bieten würde.

Der einzige Vorteil ist die prinzipielle Möglichkeit DC-haltige Signal 
zu empfngen. Doch dann uss das auch dein Empfänger dahinter mitmachen. 
Stichwort AGC.

>Ich denke damit sollte mein Problem fast gelöst sein.

Naja . . .

>Die Variante von Falk mit dem MUX finde ich aber auch sehr interessant.
>Wie würde das denn aussehen?

Also wenn du dich auf deine 250kbit/s einläßt, würde ich in einem 
mittleren CPLD einen UART reinbauen, dahinter einen Manchester-Encoder. 
Auf der Gegenrichtung dann logischerweise einen Manchesterdecoder + 
UART. Damit kann man normale SFPs mit all ihren Vorteilen nutzen. 250 
KHz machen die mit.
Das ist deutlich einfacher und robuster (weil nur Digitalkram in einem 
CPLD) als das Entwicklen eines Empfängers.

MfG
Falk

Autor: Philip Siefke (psiefke)
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so. kurze rückmeldung.

Es funktioniert mit den honeywell Dingern.

TX mittels mosfet zum blinken gebracht, RX mittels highspeed OPamp und 
Comparator wieder elektrisch gewandelt. Alles in allem eher quick&dirty, 
aber es erfüllt seinen zweck.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Philip Siefke (psiefke)

>Es funktioniert mit den honeywell Dingern.

Welche? Schaltplan? Netiquette?

>TX mittels mosfet zum blinken gebracht, RX mittels highspeed OPamp und
>Comparator wieder elektrisch gewandelt. Alles in allem eher quick&dirty,

Das scheint mir auch so.

MfgG
Falk

Autor: Philip Siefke (psiefke)
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Hallo Falk,

mit "den Honneywell Dingern" meine ich die weiter oben im Beitrag (vom 
06.01.2010 20:48) verlinkten.
Den Schaltplan der Ansteuerung poste ich in den nächsten Tagen, muss das 
noch kosmetisch behandeln.

Philip

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