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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik UART Rückkopplung und Fehlererkennung


Autor: Thorsten S. (Gast)
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Hi zusammen,

ich möchte für mein Kommunikationskonzept einen UART am Atmega168 nutze 
um mehrere miteinander zu verbinden. Nun frage ich mich ob es möglich 
ist eine art Fehlerüberprüfung mit "Rücklesen" der soeben gesendeten 
Daten vom "Bus" zu realisieren. Kann man mit dem UART überhaupt 
gleichzeitig schreiben und lesen, was passiert mit den Interrups, kann 
soetwa ineinaner haken, oder muss ich mit Problemen rechnen? Wenn ein 
"gesendet" bit kommt, kommt ja auch gleichzeitig ein "empfangen" Bit.

Habt Ihr soetwas mal gemacht, bzw. Erfahrungen mit dem Thema?

Gruß,
Thorsten

Autor: Läubi .. (laeubi) Benutzerseite
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Du kannst das machen, aber das wird nix bringen da du dann nicht weisst 
ob die Daten falsch angegekommen sind oder dein Empfang fehlerhaft war.
Außerdem ist UART kein "Bus" sonder P2P, das "Listen while talking" 
braucht man nur wenn Gefahr besteht, dass andere "dazwischenreden".

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Thorsten S. schrieb:

> um mehrere miteinander zu verbinden. Nun frage ich mich ob es möglich
> ist eine art Fehlerüberprüfung mit "Rücklesen" der soeben gesendeten
> Daten vom "Bus" zu realisieren.

Sicher ist das möglich.
Der Empfänger schickt das was er gelesen hat postwendend wieder zurück. 
Das Problem ist nur: wie gehts dann weiter? Wartet der Empfänger dann 
auf den Sender, dass der die Bestätigung schickt "Du hast alles korrekt 
empfangen" und was ist, wenn in dieser Bestätigung ein Fehler auftritt. 
Muss der Empfänger dann die Bestätigung der erfolgreichen Übertragung 
auch wieder bestätigen?

> Kann man mit dem UART überhaupt
> gleichzeitig schreiben und lesen,

Klar kann man

> was passiert mit den Interrups,

Nichts.
Was soll damit sein?
Wer zuerst kommt, malt zuerst. Der andere Interrupt wartet.

> kann
> soetwa ineinaner haken,

Wenn man sich ungeschickt anstellt und zb in einer ISR die Interrupts 
freigibt: klar kann das haken

> oder muss ich mit Problemen rechnen? Wenn ein
> "gesendet" bit kommt, kommt ja auch gleichzeitig ein "empfangen" Bit.

Äh.
Nein.
UART funktioniert (für dich als Programmierer) auf Bytebene. Um die Bits 
kümmert sich die Hardware, die geht dich als Programmierer nichts mehr 
an.

> Habt Ihr soetwas mal gemacht, bzw. Erfahrungen mit dem Thema?

Wie wäre es wenn du erst mal eine ganz normale UART Übertragung baust?

Autor: Thorsten S. (Gast)
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Hallo,

mit "bit" meinte ich das entsprechende "Uart Transmit Complete" o. 
"Receive Complete" Bit. War etwas unglücklich ausgedrückt.

Eine "normale" Datenstrecke habe ich schon im gange, nur wird es nun 
etwas komplizierter, denn ich komme wieder mal an die Grenze dessen was 
man hat, und dessen was man will. Ich setze den Atmega168 in mehreren 
Projekten ein...

Mein Plan ist es ein Bussystem mittels des UARTs im Atmega und einem CAN 
Physical Layer Baustein (82C250) zu realisieren. Die "Rückmeldung" von 
der ich sprach ist somit schon das "eigene Wort". Im grunde genommen 
möchte ich das machen was die meisten an der Stelle wollen, mehrere 
Controller miteinander verbinden, und jeder kann beleibig senden, also 
nicht alle abfragen, ein dezentrales System. Die RS232 Kommunikation 
mittels mehrerer CAN Bausteine funktioniert auch schon, jeder hört 
jeden, das klappt.

Ich benötige nur nicht den komlizierten Aufbau der CAN Schnittstelle. 
Dennoch, wenn es auf diesem Wege zu kompliziert wird, hilft es alles 
nichts. Ich würde nur gern bei HMD Komponenten bleiben und platzlich 
bekomme ich diese auch unter.

Nun stehe ich vor dem Problem des CD Collision Detect...

Gruß,
Thorsten

Autor: Karl Heinz (kbuchegg) (Moderator)
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Jetzt weißt du auch, warum man mit UART nach Möglichkeit kein "jeder 
darf zu jedem beliebigen Zeitpunkt" macht.

Autor: Sven (Gast)
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Informiere dich mal nach "K-Bus" Die machen da sowas ähnliches. Da hast 
du nen UART TX auf nen Open Collector Treiber geschaltet und die RX 
Leitung liest quasi das zurück, was hinter dem Treiber ist (Also auch 
das was du selber sendest)

--> Wenn jemand "dazwischen redet" wirst du nicht mehr das empfangen, 
was du gesendet hast...

Autor: Tobias Hagemeier (Gast)
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Hi!

Beim normalen CAN wird das so gemacht: Derjenige der etwas senden will, 
guckt ob die Leitung frei ist (rezessiver Buspegel). Wenn ja, fängt er 
an zu senden und zwar zuerst seine eigene Adresse (= die Priorität der 
Nachricht, man kann auch die Priorität nach vorne packen, ansonsten ist 
die eben an die Absenderadresse fest gekoppelt).
Wenn zufällig jemand anderes gleichzeitig anfängt zu senden, überlagern 
sich die Pegel auf dem Bus: der dominante Pegel gewinnt 
(schaltungstechnisch) über den rezessiven Pegel. Jeder hört jetzt 
während er sendet gleichzeitig den Bus ab. Wenn er einen dominanten 
Pegel auf dem Bus feststellt, selbst aber gerade ein rezessives Bit 
sendet muss da noch jemand anderes sein der sendet - der hat eine höhere 
Priorität (an den beiden Adressbytes "zuerst" einen dominantes Bit wo 
der andere ein rezessives hat).
Der unterlegene Sender stellt daraufhin die Sendung ein damit ein 
späteres dominantes Bit nicht dem eigentlich bevorrechtigten Sender die 
Adresse zerschießt (wenn dieser an der Stelle rezessiv senden würde).

Das Problem das mit der U(S)ART zu machen ist jetzt dummerweise, dass du 
mit deiner Sendung sofort dann aufhören musst wenn du erkennst, dass der 
andere bevorrechtigt ist. Das merkst du aber erst dann, wenn du das 
komplette Byte schon verschickt hast - dann hast du eventuell dem 
anderen schon das erste Byte "zerschossen".
Selbst wenn du sagen würdest "okay, wenn das erste Byte falsch gesendet 
wird macht das nichts" hättest du ein Problem - denn sowohl der 
berechtigte als auch der unberechtigte Sender würden eventuell ein Byte 
vom Bus zurücklesen wo es ein paar Unstimmigkeiten zwischen dem 
gesendeten und dem empfangenen Byte gibt. Keiner der beiden weiß 
allerdings, ob ein der andere schon 2 Bit weiter vorne als er selber 
"aussteigen" wollte. Du hast dann also keine Möglichkeit, die 
Busarbitrierung (die Entscheidung wer senden darf) zu treffen sondern 
nur die Möglichkeit, die Kollision zu erkennen und es dann nach einer 
kurzen Wartezeit nochmal zu probieren.
Dabei solltest du auch beachten, dass andere Teilnehmer die am Bus 
hängen die "verfälschte" Nachricht auch als solche erkennen können 
müssen. Heißt: Irgendeine Prüfsumme mitschicken die die veränderte 
Nachricht hinreichend sicher erkennt, sonst werden von den anderen 
Busteilnehmern noch irgendwelche Sachen ausgeführt, die nicht 
beabsichtigt waren.

Für die Kollisionserkennung alles garkein Problem - eleganter wäre hier 
aber wohl eine Software-UART die die Bits gleich wieder einliest, 
vergleicht und bei nicht-übereinstimmung die Sendung für eine kurze Zeit 
unterbricht. Das entspricht dann auch dem "echten" CAN-Protokoll, 
welches so eigentlich garnicht schlecht ist ;)

Gruß,

Tobi

Autor: Tobias Hagemeier (Gast)
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Ergänzung:
Eine Möglichkeit, dass zu machen wäre das "Aussteigen" (also einen 
Unterschied zwischen Buspegel und Ausgang des µC) direkt in einer 
zwischengeschalteten Logik zu machen:

- Wenn der µC senden will, resettet er die Logik. Diese schaltet dann 
den Ausgangspegel des µC an den CAN-Baustein.
- Sobald der µC einen High-Pegel sendet, der Bus allerdings dominant ist 
(=low), schaltet die Logik den µC "vom Netz". Der µC erkennt aufgrund 
des Bytes, welches er danach einliest (oder durch einen extra 
"Kollisions"-Pin der Logik) das er abgewürgt wurde und versucht es nach 
einiger Zeit nochmal.
- Zwischen "High-Pegel vom µC" und dem Prüfen des Bus-Levels auf 
dominanten Pegel solltest du eine kurze Zeit warten - der CAN-Treiber 
dürfte zwar recht schnell sein, aber auch da gibts Limits.

Mit ein bisschen Bastelei also zu machen - allein die Frage bleibt, obs 
mit der Software-UART nicht einfacher geht ;)

Gruß,

Tobi

Autor: Thorsten S. (Gast)
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K-Bus
der 82C250 macht eben genau das in einem Baustein, sodas ich dieses 
nicht mehr einzeln aufbauen muss...

...hallo Tobi, vielen Dank für die ausführliche Antwort. Mir ist wichtig 
das ich ganz klar kein CAN nachbauen will...

Sobald erkannt wird das zwei gleichzeitig gesendet haben, kann man sich 
ja einen anderen plan überlegen, die die gesendet haben werden es beide 
merken...oder man sorgt dafür.. die die zuhören könnten es auch über 
eine spezielle nachricht erfahren oder ähnliches...

Es muss keine Prioritäten geben, es werden nur ab und zu mal ein paar 
Pakete gesendet...

Viel mehr sorgt mich etwas der Parser, wie bekomme ich das in den griff, 
falls mal etwas scheif geht, das alle damit klar kommen..

Gruß,
Thorsten

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