Problem mit I²C

T800w schrieb:
> Unten sind alle Sensoren und Slaves und oben ist der Master
> der alles verwaltet.
Master und Slave sind fest vergebene Begriffe in der I2C Welt.

Wenn du einen Baum aufbauen möchtest, brauchst du auf jeder 
Zwischenebene einen Master(für seine unterlegene Schicht), welcher dann 
auch Slave spielen kann(Für seine überlegene Schicht.)

@Kevin S
Ich habe Zahlreiche Sensoren. Die werden mithilfe eines MUX an einen 
Chip durchgestellt. Der Chip hat jeweils einen gespeicherten Wert für 
jeden einzelnen Sensor, ein Beispiel: Sensor 001 sendet 1, der Chip 
prüft dann, ob der Sensor vorhin schon der Wert 1 hatte. Stimmt das, so 
wird kein Signal an den Mikrocontroller weitergegeben. Liegt eine 
Änderung vor also von 1 auf 0 dann sendet der Chip, dass sich der Sensor 
001 verändert hat. Der Mikrocontroller wertet das vom Chip gesendete 
Signal aus und verarbeitet dieses weiter.
Ich weiß aber nicht welchen Chip ich benutzten soll.

Was du suchst, lässt sich am einfachsten mit einem µC erledigen.
Da du scheinbar schon einen im System hast: Warum einen extra µC 
davorschalten, kann der das nicht mit übernehmen?

T800w schrieb:
> Ich weiß aber nicht welchen Chip ich benutzten soll.

z.B. irgendeinen beliebigen µC mit 2 I2C
Von mir aus auch Soft I2C

AntiMaker schrieb:
> Da du scheinbar schon einen im System hast: Warum einen extra µC
> davorschalten, kann der das nicht mit übernehmen?

Nein leider nicht, weil ich ca. 20'000 Sensoren besitze. Deshalb muss 
ich das ganze Unterteilen

T800w schrieb:
> Nein leider nicht, weil ich ca. 20'000 Sensoren besitze

Du hast also 20'000 Sensoren.
Weisst Du schon was für welche?
Oder welche Art von Signalen sie liefern?
Oder wieviel Sensoren auf unterster Ebene zusammengeschaltet werden?

Und vielleicht könnte es in diesem Fall wirklich das Veständnis 
erleichtern, wenn Du schreibst, wie Du an diese 20.000 Sensoren gekommen 
bist und wann Dir eingefallen ist, diese zu Skripten.

Ich

Jim M. schrieb:

>
> Hast Du richtige analoge Sensoren oder nur digitale Inputs?
Nein ich habe nur analoge Signale.

Marc V. schrieb:
>   Du hast ein konzeptionelles Problem.

Wie meinst du das?
Ich benötige nuneinma die ganzen analogen Sensoren um Änderungen 
festzustellen.

T800w schrieb:
> Ich benötige nuneinma die ganzen analogen Sensoren um Änderungen
> festzustellen.

Es ist aber für irgendwelche Antorten schon relevant, ob die analogen 
Sensoren
- 1Bit (Komparator),5 oder 16-Bit haben.
- sich maximal 1 mal pro Tag oder einmal pro Sekunde ändern
- dito für durchschnittlich
- wie schnell eine Änderung erfasst werden muss
- wie Timeouts bzw. verlorene Telegramme gehändelt werden.
- wie das in etwa räumlich verteilt ist (10 Stück an einem I2C weil 100m 
auseinander, oder 1000 Stück auf einem Bierdeckel?)

Es ist bei sowas z.B. durchaus üblich, Schieberegister-Quasibusse zu 
verwenden.

Hallo T800w!


Um Deine Fragen beantworten zu können sind leider nicht genügend 
Informationen vorhanden.

20'000 Sensoren... Respekt!

Was sind das für Sensoren?

Achim S. hat ja auch schon einen Fragen-Katalog abgegeben.

Um hier eine sinnvolle Hilfe liefern zu können, werden leider mehr Infos 
gebraucht.


Lass uns mal tiefer in Deine Bastelkiste schauen. :-)

Max D. schrieb:
> Welche Anwendung ausser einem CCD Chip hat 20k analoge Datenpunkte in
> einem einzigen System?

CERN!?

Hast Recht, absolut unglaubwürdig! Ein einzelner Mensch könnte ein 
solches System weder finabziell, noch zeitlich, noch softwaremässig 
stemmen! Also doch eine Firma?

Gruss Chregu

Analogsignale kann man Muxen. Analoge Muxer kann man kaskadieren.

Nimm den hier zum Beispiel:
http://www.newark.com/texas-instruments/cd74hc4067sm96/analog-multiplexer-demux-1-to/dp/74C8312

Man kann zum Beipiel in zwei Ebenen 1:16 Muxer kaskadieren. Dann 
benötist du noch 78 analoge Eingänge, weil jede Kaskade 256 analoge 
Eingänge kann.
Wenn du 3 Ebenen machst, kannst du das DIREKT auf die ADC des µC muxen.
Für die 3 Ebenen benötigst du nur 5 analoge Eingänge und 12 normale 
GPIOs. Das kann fast jeder µC, drei Muxerebenen sind noch nicht 
kompletter Wahnsinn.

Damit sollte eine Messung von 20000 analogen Signalen innerhalb einer 
Sekunde zu realisieren sein, falls der ADC schnell genug ist.

Jedenfalls wird - meiner bescheidenen Meinung nach - ein System mit 
20000 I2C Nodes niemals zuverlässig funktionieren, egal wie man das 
aufbaut. Mindestsen schwierig wird es.
Es geht ja schon los, dass du viele Busse brauchst, und dann die ganzen 
Slaveadressen...

Achim S. schrieb:
> Es ist aber für irgendwelche Antorten schon relevant, ob die analogen
> Sensoren
> - 1Bit (Komparator),5 oder 16-Bit haben.
Das sind Ldrs die ich mithilfe von Spannungsteilern zu 
funktionstüchtigen Sensoren mache
> - sich maximal 1 mal pro Tag oder einmal pro Sekunde ändern
Die ändrnern sich die ganze Zeit, weil ich aber immer einen Mux für 16 
Sensoren benutze und den Mux wieder an einen weiteren Mux anschließe 
bekomme ich immer den Wert den der Sensor bei einer Durchschaltung 
abgibt. Mit meinem Arduino kann ich pro 10ms einmal den Sensor wechseln, 
was eigentlich relativlangsam ist.  D.h. das ich den selben Sensor erst 
wieder nach einer sek anspreche. Da fehlt mir auch noch der passende 
Mikrocontroller.
> - dito für durchschnittlich
> - wie schnell eine Änderung erfasst werden muss
Der Mux hat eine Änderungswahrnehmung von 10ns, somit wäre es gut wenn 
das komplette System eine Änderung von einem Sensor innerhalb von 10sek 
wahrnimmt
> - wie Timeouts bzw. verlorene Telegramme gehändelt werden.
> - wie das in etwa räumlich verteilt ist (10 Stück an einem I2C weil 100m
> auseinander, oder 1000 Stück auf einem Bierdeckel?)
Das ganze ist auf Platten verteilt, pro Platte (~30cm lang) sitzen 31 
Sensoren und ein Mux der die einzelnen Sensoren durchschaltet
>
> Es ist bei sowas z.B. durchaus üblich, Schieberegister-Quasibusse zu
> verwenden.
Ich benutze einmal den 74hc595 um die Mux anzusprechen, und die Mux 
eben.

Mmhm schrieb:
> Analogsignale kann man Muxen. Analoge Muxer kann man kaskadieren.
>
> Nimm den hier zum Beispiel:
> http://www.newark.com/texas-instruments/cd74hc4067...
>
> Man kann zum Beipiel in zwei Ebenen 1:16 Muxer kaskadieren. Dann
> benötist du noch 78 analoge Eingänge, weil jede Kaskade 256 analoge
> Eingänge kann.
> Wenn du 3 Ebenen machst, kannst du das DIREKT auf die ADC des µC muxen.
> Für die 3 Ebenen benötigst du nur 5 analoge Eingänge und 12 normale
> GPIOs. Das kann fast jeder µC, drei Muxerebenen sind noch nicht
> kompletter Wahnsinn.
Ich habe bereits drei Ebenen und das funktioniert perfekt, ohne 
zwischenfälle
> Damit sollte eine Messung von 20000 analogen Signalen innerhalb einer
> Sekunde zu realisieren sein, falls der ADC schnell genug ist.
Mit welchem Mikrocontroller kann man das so schnell machen? Mein Arduino 
Uno schafft nur 10ms.
> Jedenfalls wird - meiner bescheidenen Meinung nach - ein System mit
> 20000 I2C Nodes niemals zuverlässig funktionieren, egal wie man das
> aufbaut.
Es funktioniert sogar sehr gut ;D
> Mindestsen schwierig wird es.
> Es geht ja schon los, dass du viele Busse brauchst, und dann die ganzen
> Slaveadressen...
Das merke ich auch gerade...

>  Was den jetzt - 16 oder 32 ?
>  Ich habe es 2 Mal höfflich versucht...

>  Du lügst von Dingen von denen du absolut keine Ahnung hast und was
>  noch schlimmer ist - du widersprichst dir selbst.
>  Erst sind es 16:1 dann sind es 32:1 Multiplexer.
>  Das mag sein, nur wird das bei dir bestimmt nicht der Fall sein.
>  Du hast weniger als Null Ahnung von der ganzen Sache - hör auf hier
>  rumzutrollen.

>  P.S.
>  Mux 32:1 gibt es selbst bei Abnahme von 1000 Stück nicht unter 5E.

Ich habe mit keinem Wort geschrieben, dass ich einen 32:1 Mux verwende. 
Ich benutze zwei 16:1 Mux für 32 Signale. Falls ich das irgendwo 
geschrieben habe wäre es sehr hilfreich wenn du den Text Zitieren 
könntest.

Marc V. schrieb:
> Milchmädchenrechnung.
>  Für 256 analoge Eingänge braucht man immer noch 17 Mixer-ICs.
>  Plus 4 gemeinsame Adresspins, plus 17 separate Steuerpins (die man
>  ev. auch muxen könnte), die angesteuert werden wollen.
>  Ergibt 8 Steuerpins für 256 analoge Eingänge im besten Fall.

Nirgends habe ich behauptet, das sei einfach oder billig ;-)

Unten in meinem Beitrag steht drin, wie das mit 3 Ebenen geht. Für 20k 
Pins benötigt man
- 1250 Muxer in der ersten Ebene
- 79  in der zweiten
- 5 in der dritten
- 12x GPIO
- 5x Analog IN
Sowie geschätzte 200 Buffergates für wegen Fanout (kannst ja 25x 74HC244 
oder so nehmen), und eine Stromversorgung mit vermutlich um die 5A.
Ja, und ein paar tausend Kerkos, und weiteres Vogelfutter. Und Stecker. 
Viele Stecker.

Die ca. 2000 16:1 Muxer kosten nur 600€.

Was dagegen teuer wird, sind Stecker, Platinen und das Zusammenbauen. 
Denn die nötige Qualtät, wenn man 2k IC verlötet, ist von Hand kaum 
hinzubekommen.

T800w schrieb:
> Mit welchem Mikrocontroller kann man das so schnell machen? Mein Arduino
> Uno schafft nur 10ms.

Mit dem ATMEGA328 des Arduino gehen immerhin schon 15kSPS.

Jeder halbwegs brauchbare Controller schafft das mühelos. Zwei 
Beispiele:
PIC24FV32KA301 (100kSPS)
STM32F072 (1MSPS)

Marc V. schrieb:
> T800w schrieb:
> Ich habe mit keinem Wort geschrieben, dass ich einen 32:1 Mux verwende.
> Ich benutze zwei 16:1 Mux für 32 Signale. Falls ich das irgendwo
> geschrieben habe wäre es sehr hilfreich wenn du den Text Zitieren
> könntest.
>
> T800w schrieb:
> Das ganze ist auf Platten verteilt, pro Platte (~30cm lang) sitzen 31
> Sensoren und ein Mux der die einzelnen Sensoren durchschaltet
>
>                ^^^^^^^
>                |||||||
>
>  Reicht das ?

Ok, akzeptiert, ich hab mich falsch ausgedrückt, mein Fehler

Wegstaben V. schrieb:
> beschreib doch mal was du mit deiner Apparatur machen möchtest

Ich möchte Änderungen von Sensoren wahrnehmen und die dann später 
auswerten, grob gesagt.

Wegstaben V. schrieb:
> Bisher lese ich folgende technische Gegebenheiten:
>
> Du hast 20000 Foto-Widerstände, welche irgend was angucken.
> Du möchtest nun mit Hilfe von kaskadiertem Multiplexing die analogen
> Werte dieser Foto-Widerstände zu einem? zentralen A/D Wandler führen,
> der dann Werte wandelt.
> Und du hast schon eine Platte [*1] mit 31 Sensoren (es fehlen also nur
> noch 645 weitere) welche irgendwie per Mux mit Hilfe eines i2c ansteuert
> werden.
> Und der analoge Wert wird also initial eingelesen, gespeichert und dann
> von Zeit zu Zeit mit einem neu ermittelten Wert verglichen.
Genau!
> angenommen, eine Platte hätte eine Größe von 30x2= 60cm², dann hätten
> alle Platten zusammen eine Gesamtgröße von ca sqrt(646 x 60) = 2 x 2
> Meter. Passt diese Größe zu deinem Vorhaben?
 Ja, das haut hin
> --> Was genau möchtest du denn mit der Apparatur angucken? Ist es ein
> geheimes Forschungs-Projekt, oder warum kannst/möchtest du nicht mehr
> Informationen heraus geben?

Die Sensoren sollen einfach gucken ob sie verdunkelt sind, also ob z.B 
ein Gegenstand vor dem Sensor steht oder eben nicht.
Das was ich gerade mache ist nur eine Testversion um zu schauen ob meine 
Idee funktioniert, sollte alles wie geplant klappen könnte das ein 
Verkaufsschlager werden.

Dein Projekt ist sicher gut und realisierbar. Was ich nur überhaupt 
nicht verstehe:

Was soll der I2C-Bus dabei???

Egal wie Du Dein Design organisierst, also ob Du 31 Sensoren auf einen 
ADC (bzw. einen µC) gibst oder 31*31 Sensoren. Egal wie die µC sich 
untereinander unterhalten und egal welches Timing du hast: Ich kann mir 
kein Szenario vorstellen, wo I2C dafür irgendwie gut ist.

Der Vorteil von I2C liegt in unterschiedlicher Peripherie, Flexibiltät, 
Erweiterbarkeit. Aber ganz sicher nicht in der Massen-Kaskadierung.

Beispiel: Am einfachsten wäre für jede 31-Platte ein kleiner µC, der 
alle 100µs den nächsten Sensor ausliest. Dann gibt es für 32 Platten 
einen Sammler, an den die 32µC z.B. über 485 parallel hängen. Oder Daisy 
Chain. Oder CAN. Für die Nummerierung gibt es auch genug Möglichkeiten, 
zur Not per zusätzlicher Leitung.

Für 32 Sammler gibt es wieder einen Sammler. Und so weiter.

Mit 1MBaud bekommst Du alle Sensoren mehrmals pro Sekunde ausgelesen.

Oder Du gehst aus jedem Brett auch analog raus und SPI/Schieberegister 
rein. So sparst Du Dir den µC (nicht die Kosten von 50Cent, sondern die 
Software).

Wenn Du keinen Aufwand in SW treiben willst, dann hast Du halt pro 
Platte 6 oder 7 Leitungen, statt 4, die auch bei I2C immer sein werden. 
Mit ein wenig Programmiererfahrung reichen auch ohne I2C 4 Leitungen.

Warum nimmt man nicht gleich eine Kamera?
Da sind eine Millionen lichtempfindliche Sensoren drauf. Und die Kamera 
gibt es schon ab 20 Euro.

T800w schrieb:
> Das sind Ldrs ...

T800w schrieb:
> ... könnte das ein Verkaufsschlager werden.

Da leuchtet ein Problem im Schatten.
Soweit mir bekannt, sind die Cadmium haltigen LDR, bei Neugeräten, nicht 
mehr zulässig.

Das steht einem "Verkaufsschlager" doch arg entgegen.

Ich schlage vor, noch mal eine Schleife in der Konzeptphase zu drehen 
und dabei insbesondere zu klären
 - Was soll eigentlich detektiert werden?
 - Was sind das für analoge Sensoren [2], die entweder 0 oder 1 ausgeben 
[1]?
 - Was wird als eine Änderung bei einem analogen Sensor betrachtet?
 - Wie sieht es dabei mit dem Signal-Störabstand aus?

Vielleicht wäre es nicht ganz ungünstig, mal das ganze Problem auf den 
Tisch zu legen und statt, ohne links und rechts zu gucken, eine 
Umsetzung für einen Brute Force Ansatz zu suchen.

[1] T800w schrieb:
> Sensor 001 sendet 1, der Chip
> prüft dann, ob der Sensor vorhin schon der Wert 1 hatte. Stimmt das, so
> wird kein Signal an den Mikrocontroller weitergegeben. Liegt eine
> Änderung vor also von 1 auf 0 dann sendet der Chip, dass sich der Sensor
> 001 verändert hat.

[2] T800w schrieb:
> Jim M. schrieb:
>> Hast Du richtige analoge Sensoren oder nur digitale Inputs?
> Nein ich habe nur analoge Signale.

Arduino F. schrieb:

> Da leuchtet ein Problem im Schatten.
> Soweit mir bekannt, sind die Cadmium haltigen LDR, bei Neugeräten, nicht
> mehr zulässig.
Echt!? Wo hast du das gelesen?

T800w schrieb:
> Echt!? Wo hast du das gelesen?

https://de.wikipedia.org/wiki/Fotowiderstand

Wolfgang schrieb:
> Ich schlage vor, noch mal eine Schleife in der Konzeptphase zu
> drehen und dabei insbesondere zu klären
>  - Was soll eigentlich detektiert werden?
>  - Was sind das für analoge Sensoren [2], die entweder 0 oder 1 ausgeben
> [1]?
Das war nur ein Beispiel zur Veranschaulichung, ich hätte auch 0,75V und 
3.56V schreiben können.
>  - Was wird als eine Änderung bei einem analogen Sensor betrachtet?
Eine Veränderung von über zwei Volt
>  - Wie sieht es dabei mit dem Signal-Störabstand aus?
Hab ich mir keine Gedanken gemacht, ich denke aber das sich das ganze 
mit genügen Zeit ausgleicht.
> Vielleicht wäre es nicht ganz ungünstig, mal das ganze Problem auf den
> Tisch zu legen und statt, ohne links und rechts zu gucken, eine
> Umsetzung für einen Brute Force Ansatz zu suchen.

Also ich hab ja die ganzen Mux, dabei weiß ich jetzt noch nicht, wie und 
wo ich die ganzen Signale entschlüssle und weiter verarbeite. Ich war 
jetzt mit meinem Gedankengang schon so weit, dass ich pro 4'096 Sensoren 
einen Mikrocontroller mit Ads platziere und der dann eben kontrolliert 
ob sich die Signale verändert haben und bei bedarf ein Signal an einen 
weiteren Mikrocontroller senden. Und der schickt dann wiederrum ein 
Signal an einen höher geordneten Mikrocontroller der dann das Signal an 
den Rechner weiter gibt. Der Wertet dann die ganzen Signale aus und 
speichert alles.

> [1] T800w schrieb:
> Sensor 001 sendet 1, der Chip
> prüft dann, ob der Sensor vorhin schon der Wert 1 hatte. Stimmt das, so
> wird kein Signal an den Mikrocontroller weitergegeben. Liegt eine
> Änderung vor also von 1 auf 0 dann sendet der Chip, dass sich der Sensor
> 001 verändert hat.

Er sollte das signal eigentlich nur linear weiter geben.