Hallo Leute, für ein aktuelles Projekt benötige ich auf einer Fläche von ungefähr 2m² bis zu 120 einzelne RFID Reader, die alle jeweils von einem eigenen MC(bsp Arduino Nano) gesteuert werden. All diese Leseeinheiten müssen mit einem Master kommunizieren können und Daten senden und empfangen können. Der Kommunikationsumfang ist sehr gering, die Slaves müssen dem Master nur mitteilen ob und wenn ja, welchen Chip sie gerade vor der Leseeinheit haben. Das einzige relativ zeitkritische ist wenn es einen Wechsel vor einem der Lesegeräte gegeben hat, diese Info sollte zu jedem Zeitpunkt schnellstmöglich beim Master ankommen. Die komplette Auswertung von dem RFID Reader erfolgt in dem Slave und ist bereits lauffähig. Das was jetzt noch fehlt ist eine möglichst einfache Kommunikation mit einem übergeordneten Master, der das ganze auswertet. Da wir von bis zu 120 Slaves auf einer Fläche von 2m² reden gibt es folgende Randbedingungen für die Art der Kommunikation: - Möglichst wenig Kabel da sonst der Aufwand extrem wird - Möglichst günstige Bauteile, da der Preis sonst extrem wird. Ich sehe jetzt 2 grundsätzliche Möglichkeiten: - Kabelgebundene Kommunikation über ein Bussystem, z.B. 1-Wire oder I²C. - Funkbasierte Kommunikation z.B. mit RF24 Mesh Bevor ich mir jetzt noch viele Bauteile kaufen um das ganze im kleinem Maßstab zu testen wollte ich fragen zu welchem System ihr mir raten würdet, welches am Ende auch problemlos auf 120 Slaves ausgebaut werden kann. Danke
Gibt es wohl als 1-wire. Ich würde das mal damit machen.
Eine Art TokenPassing System. Klarer: Einen Ring bilden Jeder Arduino (besser den pro Mini nehmen), hat eine Serielle Schnittstelle. Da den Tx mit dem Rx des linken Partners verbinden, und den Rx mit dem Tx des rechten Partners verbinden. Bei Erkennung eines "Dings" ein Token auf die Reise schicken. Token mit eigener Absender Adresse verschlucken, also nicht weiterreichen. Token mit fremder Absender Adresse weiterreichen. So werden alle Arduinos über alle "Dinge" infpormiert.
Fragen: Wie schnell? Wenn 30 gleichzeitig ändern? Bidirektionale Kommunikation? Im einfachsten Fall uart, Master an alle, slaves tristate oder per Diode. Ohne Inverter etc, also direkt. Und Entstörung nur außerhalb. Falls der Master mehrere uarts hat, gerne auch als Matrix. Wenn immer alle gleichzeitig senden können dürfen und alle funktionieren müssen, dann auch Punkt zu Punkt (für jeden Strang) Als fertiges Protokoll ist Can aber sicher das einfachste, wenn es dein Controller schon kann.
Alain Z. schrieb: > Ich sehe jetzt 2 grundsätzliche Möglichkeiten: > - Kabelgebundene Kommunikation über ein Bussystem, z.B. 1-Wire oder I²C. > - Funkbasierte Kommunikation z.B. mit RF24 Mesh Funk kannst du gleich vergessen, ebenso I2C. Am besten nur CAN-Transceiver nehmen und (da Arduinos kein CAN haben), eigenes Protokoll implementieren. Mit 2Byt Adresse, 5-6Byt Card-ID + CRC und 19200B dauert es über 4,5ms für eine Nachricht. Und diese muss noch bestätigt werden oder eine neue muss angefordert werden (bei Überlagerung). Und das wird mit 120 Arduinos gleichzeitig ein Zirkus. Du kannst aber pro 20 Arduinos einen Master spendieren, so hättest du nur 6 Arduinos die ausgewertet werden sollten, diese ihrerseits hätten jeweils 20 Arduino-Readers auszuwerten. Könnte ev. noch gut gehen. P.S. Diese 6 Arduinos können vom Master zyklisch abgefragt werden, da kann es mit Software-UART gehen.
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Naja, Arduino Nano kann ja kein CAN, zumindest nicht direkt, das geht nur per SPI CAN-Controller - das hat schon was hinderliches an sich. Wobei es wohl auch Arduino Support für die 90CAN gibt. Und ein DUE müsste CAN direkt können, dem würde nur ein Transceiver fehlen. Aber warum eigentlich 120 Arduino für 120 RFID Leser? Warum nicht mehrere Leser an einen Arduino hängen? Und was auch immer das zu Grunde liegende Problem ist, 120 RFID Leser auf 2m² finde ich etwas seltsam.
120 Reader klingt nach Messebau Spassprojekt :) Wie schnell musst du die Daten haben? Token Passing ist langsam, im schlimmsten Fall bekommst du die Nachricht erst nach 60 Hops. Wie lange ein Hop dauert hängt dann von deiner Software ab und ob der Controller grade beschäftigt ist. CAN wäre hier echt die beste Lösung und ist simpel zu verdrahten. Wenn du die Möglichkeit hast, wechsel zu einem Controller mit CAN Hardware (kleiner STM oder dsPIC) der nur noch einen Transceiver braucht. Die alten externen SPI CAN Controller sind etwas krampfig und teuer.
Rudolph R. schrieb: > Aber warum eigentlich 120 Arduino für 120 RFID Leser? > Warum nicht mehrere Leser an einen Arduino hängen? Sehe ich auch so. Was benutzt ihr denn um die RFID Tags zu lesen? Diese ICs haben in der Regel eine eingebaute FIFO, einen Interrupt-Ausgang und sehr häufig ein SPI Interface. Was du dann benötigst, ist eine Schieberegister Kette, um 120 Interupt-Signale vom Master überwachen zu lassen, und eine Schieberegister Kette, um 120 Chip-Select Ausgänge für die RFID Transceiver zu haben. Das ganze besteht dann also aus 1 Master, 120 RFID Transceivern, 30 Schieberegistern und 2 SPI Bussen (8 Leitungen). Andere Frage wäre, ob sich 120 Antennen auf nur 2m^2 (also alle im Abstand von nur ca. 14cm) nicht heftigst gegenseitig stören...
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Unter Umständen könnte das funktionieren: Jeder Arduino kriegt eine IR-LED und einen Fototransistor, und alle zeigen auf eine reflektierende Oberfläche mit einer bestimmten Entfernung. Über ein schlaues Protokoll welches mit diesem shared medium klarkommt könnten die so kommunizieren. Man müsste evaluieren ob das billiger/einfacher als Funk ist.
Alain Z. schrieb: > Das einzige relativ zeitkritische ist wenn es einen > Wechsel vor einem der Lesegeräte gegeben hat, diese Info sollte zu jedem > Zeitpunkt schnellstmöglich beim Master ankommen. Möglichst schnell ist ne Quatsch-Anforderung. Sag wie schnell mindestens... Aber genau der Punkt war es, warum ich CAN vorgeschlagen habe. Damit hast du automatisch ein Multimaster-System. Master/slave bei 120slaves im ping-pong-Betrieb dauert ne Weile, bis du alle durchgeklappert hast. Sollen sie selbsttätig was melden, hast du (zumindest bei einfacher Verkabelung) ein Problem, Buskonflikte sind vorprogrammiert Nur die CAN-Transceiver nehmen ohne Conrtroller wurde ja auch schon genannt. Wenn jeder alles mitliest, kann man erkennen, ob die eigene Botschaft zumindest erstmal korrekt auf den Bus gelegt wurde. Ist natürlich noch keine Garantie, ob es auch dein Master (der in dem Fall gar keiner mehr ist) das auch korrekt empfangen hat. Kompletter CAN wird jedenfalls die für dich einfachste und betriebssicherste Realisierung sein. Inwieweit sich das mit Arduino realisieren lässt, weiss ich nicht. Die Software beschränkt sich jedenfalls mehr oder weniger darauf, die message in den CAN-Controller zu schreiben. Und sie wird ankommen, ohne dass du dich drum kümmern musst. Letzten Endes ist aber auch die Frage: was wird es? Eher Richtung Spielzeug, wo es egal ist, ob es vielleicht das eine oder andere Mal nicht 100% funktioniert oder was Ernsthaftes?
Hallo, schon mal vielen Dank für die vielen Antworten. Bei dem Projekt geht es um ein Konzept für eine Art Lagerverwaltung. Jedes Objekt hat ein RFID Chip zur Identifizierung und einen zugeordneten Lagerplatz. Die Überwachung ob das Objekt vorhanden ist oder nicht erfolgt über den RFID Reader an der jeweiligen Lagerstelle. Die Slaves sollen diese Informationen weiter an einem Master senden, der die eigentliche Lagerverwaltung organisiert. Dank dem RFID weiß man dann zu jedem Zeitpunkt welches Objekt vorhanden ist und wo es zu finden ist. Mehrere Reader pro µC wären theoretisch möglich, allerdings würde das die Flexibilität etwas einschränken, da die einzelnen Lagerplätze je nach Objekt eine unterschiedliche Größe haben und damit auch einen unterschiedlichen Abstand zwischen den Lesegeräten. Sollte es aber möglich sein pro Arduino(oä) gleichzeitig 4 bis 8 RFID Reader zu betreiben und auch eindeutig zu unterscheiden, wäre das aber auch eine Überlegung wert. Zu der Geschwindigkeit: Es würde gut ausreichen wenn der Master innerhalb von 1-2s über einen Statusupdate von einem der Lagerplätze informiert wird.
@ Alain Darf ich fragen, was für RFID-Reader Du da konkret zu verwenden beabsichtigst?
Wenn das Datenvolumen gering ist, baue einen Ring auf. Daten die den Empfänger nichts angehen werden einfach weiter gereicht. Somit reichen drei Drähte aus. 1 X Rx; 1 X Tx; ein bisschen Masse. Zu den zu übermittelten Daten kommt dann nur noch ein Adressat hinzu.
Ring: tja, ist so ne Sache. Wenn einer kaputt ist/ausgesteckt oder sich weghängt steht der ganze Mist komplett. Bei 1s geforderter Zykluszeit bleiben 8ms pro Teilnehmer. Das sind immerhin rund 100Byte für jeden bei gemächlichen 115200Baud. Da kann man schon jeden persönlich fragen und die Antwort entgegennehmen. Bleibt es bei den 120 Stück, ist das mehr als ausreichend. Bei Erweiterungen ist man dann aber irgendwann rel. schnell am Ende bei diesem Prinzip. Dann wäre ereignisgesteuerte Multimasterkommunikation das Mittel der Wahl. Jetzt bleibt die Frage des Mediums: theoretisch reicht eine einzige wired-or-Leitung. Im industriellen Umfeld wirst du dann aber mit Störungen zu rechnen haben. Und dann sind wir eben doch wieder bei UART+Treiber, also CAN- oder RS485-Transceiver. RS485 kann schneller als CAN betrieben werden, benötigt aber Sende/Empfangsumschaltung, ist aber keine grosse Sache. Und nun musst du nur noch jedem Knoten irgendwie eine Adresse geben.
Sebastian S. schrieb: > Wenn das Datenvolumen gering ist, baue einen Ring auf. > Daten die den Empfänger nichts angehen werden einfach weiter gereicht. > Somit reichen drei Drähte aus. 1 X Rx; 1 X Tx; ein bisschen Masse. Und 119 Mal 10 Mal 52us ergibt wieviel us Verzögerung bei 19,2KB ?
Ich bezweifele dass man so viele Reader rückwirkungsfrei auf so kleiner Fläche unterbringen kann.
Würde für die RFID Reader die I2C-Variante nehmen. Da kann man bis zu 64 Adressen am MFRC522 einstellen. Das reduziert die Anzahl der erforderlichen Arduinos und den damit verbundenen Verdrahtungsaufwand ganz erheblich.
Frank L. schrieb: > Ich bezweifele dass man so viele Reader rückwirkungsfrei auf so kleiner > Fläche unterbringen kann. Pro RFID ist das immerhin eine Fläche mit einem Durchmesser von gut 14cm. Halte mal beispielsweise ein Tag 10cm neben die Sendeantenne. Bei einem 13.56MHz Reader mit einer vielleich 4cm großen Antenne sehe ich da keine Gefahr. Probieren sollte man es natürlich. Notfalls kann man die Reader synchronisiert, so dass benachbarte nicht gleichzeitig abfragen.
Da die Abstände nicht recht gross sind könnte auch SPI funktionieren, alle Arduinos seriell aneinander hängen. (MISO an MOSI). Die Clock wird man ein paar mal puffern müssen. Bei geschätzten 10000 Bit pro Durchlauf könnte man da schon auf ganz ordentliche Update-Raten kommen.
Wie immer, alle diskutieren wie wild über eine vielleicht untaugliche Teillösung und niemand fragt, was das Ganze eigentlich bezwecken soll und ob das nicht anders zu lösen wäre.
Frager schrieb: > was das Ganze eigentlich bezwecken soll Ich mutmaße mal, dass immer nur einer der 120 Reader zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigt wird. Warum dann so kompliziert? Alle in Reihe schalten?
Sorry, der Beitrag von 19:45 ist mir irgendwie durchgerutscht. Hab nichts geschrieben. ;-)
Alain Z. schrieb: > Sollte es aber > möglich sein pro Arduino(oä) gleichzeitig 4 bis 8 RFID Reader zu > betreiben und auch eindeutig zu unterscheiden, wäre das aber auch eine > Überlegung wert. Wenn die RFID Reader als I²C Slave angesteuert werden können, dann könntest Du einfach 4-8 Software I²C Busse mittels GPIOs implementieren. Braucht dann 2 Portpins pro Bus. Der I²C Master ist in Software überhaupt kein Problem, da sollte es Beispielcode geben. Wenn die Kabel nicht zu lang werden dann könnte man auch mehr als einen Reader an einen I²C Bus hängen. Voraussetzung: Sie haben verschiedene I²C Addressen, da gibts aber oft einstellbare Bits.
Alain Z. schrieb: > Die Überwachung ob das Objekt vorhanden ist oder nicht erfolgt über den > RFID Reader an der jeweiligen Lagerstelle Wie passt das zu den 2qm? Und ist das "möglichst schnell“ jetzt wirklich 1 bis 2 Sekunden? Dann reicht UART mit wired or oder can tranceiver .
Ein Tokenring ist eine gute Wahl. Auch wenn die Nachricht 60 Hops dauert, kann man ja pipelinen, und alle senden ihren Status in dieser Globalmeldung. Dieselbe Statusmeldung geht immer rund rum. Einfach in der passenden Position den eigenen Status einfuellen.
Marc V. schrieb: > Funk kannst du gleich vergessen, ebenso I2C. Warum soll das mit I2C nicht gehen? I2C sollte problemlos einen Master mit 127 Slaves verbinden können. Es muss nur jeder Slave seine eigene I2C-Adresse haben.
Ich votiere für CAN. Meist kommen noch Anforderungen dazu da ist man mit einem vernünftigen Bussystem auf der sicheren Seite. Wenn CAN zu teuer wird sollte man RS485 nehmen. Wenn das nicht geht könnte man auch an LIN denken.
Alain Z. schrieb: > Bei dem Projekt geht es um ein Konzept für eine Art Lagerverwaltung. Wenn das ein ernsthaftes Konzept sein soll, dann muss es später auch mit dem Zehn oder Hundertfachen Anzahl Lesern funktionieren. Also ist das Zusammenschalten aller Leser zu einem Token Ring etc Unfug. Sowas baut man modular und mehrstufig auf.
CAN schrieb: > Ich votiere für CAN. Was man bei Alternativen wie RS485 oder Token Passing in Software realisieren muss, das ist bei CAN in Hardware drin. Hat man also mehr Geld als Zeit, ist man mit CAN besser dran. Wobei man bei einem einzigen CAN Bus mit 121 Nodes schon mal nachrechnen sollte, ob die Transceiver das überhaupt können.
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Half schrieb: > Marc V. schrieb: >> Funk kannst du gleich vergessen, ebenso I2C. > > Warum soll das mit I2C nicht gehen? > I2C sollte problemlos einen Master mit 127 Slaves verbinden können. Es > muss nur jeder Slave seine eigene I2C-Adresse haben. Weil es nicht geht. Oder es wird (aber nur vielleicht) gehen, mit Zeiten die mit I2C Spezifikationen nicht mehr das Geringste gemeinsam haben... ATMEL sagt folgendes:
1 | Capacitance for each I/O Pin = 10pF |
2 | Output Fall Time from VIHmin to VILmax (10pF < Cb < 400pF) |
3 | Cb = capacitance of one bus line in pF. |
Auch nach I2C Spezifikationen ist Max. 400pF erlaubt. 120 Arduinos ergeben aber ?
Alain Z. schrieb: > Ich sehe jetzt 2 grundsätzliche Möglichkeiten: > - Kabelgebundene Kommunikation über ein Bussystem, z.B. 1-Wire oder I²C. > - Funkbasierte Kommunikation z.B. mit RF24 Mesh Wow, Funk, wie wahnsinnig. Wie kommt man auf so abstruse Ideen ? Die Stromversorgung erfordert eh schon mal 2 Leitungen, da kommt es auf die dritte kaum an. Vernünftig wäre es wohl, an statt den Overkill mit vorgefertigen Modulen zu vollziehen einfach eine 11 x 11 Antennenmatrix umzuschalten an einem einzigen RFID Reader (je nach RFID Prinzip). Aber dazu müsste man Hf-Kenntnisse haben und nicht bloss Legos zusammenstöpseln...
Sapperlot W. schrieb: > Ein Tokenring ist eine gute Wahl. Auch wenn die Nachricht 60 Hops > dauert, kann man ja pipelinen, und alle senden ihren Status in dieser > Globalmeldung. Das ist kein Funk, geht nur in einer Richtung, wird wohl nix mit 60. A. K. schrieb: > Wobei man bei einem einzigen CAN Bus mit 121 Nodes schon mal nachrechnen > sollte, ob die Transceiver das überhaupt können. Genau. Deswegen CAN - 6 Netze a 20 Arduino Reader, welche von einem Master zyklisch abgefragt werden. Selbst wenn das mit nur 19200B passiert, braucht es nur etwa 1ms für Anfrage und Antwort (jeweils 1 Byt). TAG-ID + CRC (falls es etwas zu melden gibt) dauert weitere 3ms. Ergibt 4ms * 6 = 24ms wenn alle etwas zu melden haben. Also sind theoretisch mehr als 40Hz Abfragefrequenz möglich.
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Frank L. schrieb: > Ich bezweifele dass man so viele Reader rückwirkungsfrei auf so kleiner > Fläche unterbringen kann. Doch, das geht problemlos. Wird in großen Rechenzentren an den RJ45 Patchfeldern gemacht. Jedes Patchkabel hat zwei RFID-Chips (pro Stecker einen). Am Patchfeld sind mehrere RFID-Reader verbaut, womit erkannt wird, welches Kabel wo steckt.
Alain Z. schrieb: > Bei dem Projekt geht es um ein Konzept für eine Art Lagerverwaltung. > Jedes Objekt hat ein RFID Chip zur Identifizierung und einen > zugeordneten Lagerplatz. Normalerweise macht man das mittels chaotischer Lagerhaltung. Der Lagerist stellt ein Paket einfach an einem beliebigen freien Ort uns teils dies dem Verwaltungssystem mit - natürlich muss dazu eine eindeutige Paketnummer und der Lagerort gescannt werden (das ginge auch per RFID). Das Verwaltungssystem "kennt" nun die Lagerorte jedes Paketes. Hier darf natürlich niemand die Pakete umlagern ohne dem Verwaltungssystem bescheid zu geben.
Wenn wir schon bei CAN sind, wie wäre es mit nem bidirektionalen Eindrahtbus ala ISO 9141 ?
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