Modulo DICO
16 IN
Analogici
Manuale
d’uso e manutenzione
Codice ordine:
Isolati
5904516801
Data: 05/2014- Rev: 1.2
Processorati
Sommario
1. Generalità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2. Caratteristiche tecniche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3. Modalità di indirizzamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
3.1 Configurazione dei canali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
4. Registri del modulo R/W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
4.1 Comandi FIFO per gestione microcontrollore di acquisizione . . . 4
4.2 Inizializzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4.3 Configurazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4.4 Lettura del modulo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4.4.1 Lettura dei valori convertiti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
4.4.2 Lettura della Release . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5. Esempio di Codice utilizzando le funzioni di libreria . . . . . . . . . . . 6
6. Segnalazione LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
7. Installazione e modalità di connessione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
7.1 Installazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
7.2 Modalità di connessione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
MODULO DICO - 16 INGRESSI ANALOGICI ISOLATI PROCESSORATI
Storico Revisioni
Pagine
Rev.
1.0
Stesura
7
Rev.
1.1
Modifica dell'indirizzo del reset
7
Rev.
1.2
Morsettiere pagina 7
7
Il presente manuale si applica ai seguenti codici prodotto:
5904516801
16 Ingressi Analogici Isolati Processorati
5904516802
8 Ingressi Analogici Isolati Processorati
Questo prodotto soddisfa i requisiti di protezione EMC della direttiva 89/336/CEE
e successive modifiche.
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MAGGIO 2014 - R EV. 1.2
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tecniche in qualunque momento e senza alcun preavviso. Le informazioni contenute in questa documentazione sono ritenute corrette e attendibili. La riproduzione
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permessa solo dietro autorizzazione di SYSTEM s.p.a.
Div. Electronics.
PAG.
2
CODICE ORDINE 5904516801
MODULO DICO - 16 INGRESS ANALOGICI ISOLATI PROCESSORATI
1. Generalità
Il modulo DICO PER INGRESSI ANALOGICI ISOLATI PROCESSORATI, è un modulo della famiglia DICO
in grado di acquisire e processare segnali analogici esterni.
3. Modalità di
indirizzamento
Nel seguito vengono illustrate le principali modalità di
impiego e programmazione del presente modulo.
Il modulo può essere inserito su qualunque unità DICO
che sia dotata di slot per moduli di I/O DICO come unità
DICO108, DICO028, DICO708, DICO078, DICO508,
DICO058 ecc….
SYSTEM S.p.A. Div. Electronics mette a disposizione
dell'utente tools di sviluppo software, che permettono
di accedere alle principali modalità di funzionamento
attraverso funzioni di libreria.
Il modulo si compone di una parte per l'acquisizione e
la conversione analogica/digitale, e di una parte per l'elaborazione e il filtraggio dei dati. Un microprocessore
89C52 a bordo modulo si occupa della acquisizione
seriale dei dati convertiti ed al loro filtraggio mediante
filtro IIR configurabile software.
Ogni modulo dispone di 4 jumper (J1…J4) per scegliere
l'indirizzo del modulo stesso tra i 4 possibili (vedi documentazione DICO108).
Jumper
base (DICO108)
Caratteristica fondamentale del modulo è la velocità con
la quale la CPU è in grado di accedere ai valori campionati, data la presenza di una RAM per lo scambio dei
dati: sono necessarie infatti solo 16 letture di "WORD"
consecutive per acquisire i 16 canali.
BANK #1
J1
80H
BANK #2
J2
88H
BANK #3
J3
90H
BANK #4
J4
98H
Gli indirizzi dei moduli sono i seguenti:
ATTENZIONE!
NON INSERIRE MAI più di un jumper di
indirizzamento su uno stesso modulo.
2. Caratteristiche
tecniche
• Codice di identificazione:
1FH per modulo cod. 5904516801, 16 ingressi
2FH per modulo cod. 5904516802, 8 ingressi
• Numero di ingresso: 16 ingressi single-ended,
8 ingressi differenziali (8 single-ended, 4 differenziali per il modulo cod. 5904516802)
• Range di ingresso modalità single-ended: 0…10 V,
4…20 mA, 0…20 mA
• Range di ingresso massa segnali differenziali:
-0.2V / +2.5V rispetto al COM
• Impedenza di ingresso: 110 Kohm
• Protezione di ingresso: ± 2000V (scariche
elettrostatiche)
• Max tensione di modo comune: 0…10 V (verso GND)
• Banda passante: 200Hz
• Conversione: 12 bit
• Frequenza del microcontrollore 89C52: 24MHz
• Tecnica di conversione: approssimazioni successive
• Tipo di codifica: Binary Code 12 bit
3.1 Configurazione dei canali
I canali possono essere configurati a coppie per selezionarne la modalità di funzionamento single-ended o differenziale.
Nella modalità single-ended viene convertita la tensione presente tra la coppia di ingressi selezionati.
La modalità differenziale consente di misurare segnali
analogici con una elevata reiezione al disturbo presente
sulla massa; si consiglia tale configurazione per una
maggiore precisione sopratutto utilizzando cavi con lunghezze superiori a 5m.
Nella modalità differenziale la massa del segnale viene
applicata all'ingresso negativo (-) e può avere un range
massimo di -0.2V / +2.5V rispetto al "COM".
I canali possono essere configurati come SINGLE_ENDED,
DIFFERENZIALI o INUTILIZZATI.
Nelle tabelle successive è possibile verificare la corrispondenza tra il collegamento degli ingressi e i valori
campionati letti dal modulo.
• Max frequenza di acquisizione: 6.400 canali/sec.
• Sampling Rate per modulo 16 canali: 200Hz
• Sampling Rate per modulo 8 canali: 400Hz
• Errore di guadagno: 0.1%
• Errore di offset: ±3 LSB (single-ended)
• Errore di offset: ±2 LSB (differential)
• Errore di linearità: ±2 LSB
• Dimensioni: 114×68 mm
• Alimentazione: +5V dc ±5% (Imax = 0.3A)
• Temperatura di funzionamento: 0…60 °C
• Umidità relativa: fino a 85% (senza condensa)
MAGGIO 2014 - R EV. 1.2
PAG.
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CODICE ORDINE 5904516801
MODULO DICO - 16 INGRESSI ANALOGICI ISOLATI PROCESSORATI
INGRESSI
DIFFERENZIALI
INGRESSI
SINGLE-ENDED
Lettura
conversione
sul canale n.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Canale
n.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Lettura
conversione
sul canale n.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Canale
n.
0+ / 10- / 1+
2+ /32- / 3+
4+ / 54- / 5+
6+ / 76- / 7+
8+ / 98- / 9+
10+ / 1110- / 11+
12+ / 1312- / 13+
14+ / 1514- / 15+
Tabella 3.1.1
SCRITTURA
OFFSET
Il modulo si presenta come un banco ad 8 registri.
Nel seguito sono riportate le mappe in lettura/scrittura.
LETTURA
OFFSET
7H
6H
5H
4H
3H
2H
1H
0H
EH
CH
AH
8H
6H
4H
2H
0H
7
6
5
4
3
2
7H
6H
5H
4H
3H
2H
1H
0H
EH
CH
AH
8H
6H
4H
2H
0H
7
6
5
4
3
2
1
0
_
_
_
_
_
_
_
_
CONFIGURAZIONE CANALE i-esimo
RESET : 7FH + AFH
FIFO WR
LED3
SEL3 SEL2 SEL1 SEL0
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
Tabella 4.2
SEL0-3 = Selezione Pagina 0-15: seleziona il canale a
cui fare riferimento per la lettura dei valori convertiti, seleziona il byte da leggere/scrivere per la
configurazione e seleziona il byte da leggere della
release (SEL[0-3] = 0000 -> pagina/canale 0)
(SEL[0-3] = 1111 -> pagina/canale 15)
LED3 = Accensione/Spegnimento del LED3 (i LED 1-2
sono gestiti dal microcontrollore del modulo)
Tabella 3.1.2
4. Registri del modulo
R/W
STANDEXENDED
ALONE
STANDEXENDED
ALONE
1
0
ID
CONFIGURAZIONE CANALE i-esimo
FIFO RD
RELEASE PLD
RFF# RES
SEM
D11 D10 D9 D8
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
RESET = Scrivendo in sequenza 7FH e AFH a BASE+5
si resetta il microcontrollore e l'A/D, scrivendo 0H
a BASE+5 si esce dalla condizione di reset.
4.1 Comandi FIFO per gestione
del microcontrollore di
acquisizione
In tabella è riportato l'elenco completo dei comandi disponibili via FIFO per la gestione del microcontrollore.
COMANDO FIFO
DESCRIZIONE
VALORE HEX
CMD_FW_RELEASE
REP_FW_RELEASE
CMD_UPDATE_CFG
REP_UPD_OK
Comando richiesta release
Risposta al comando release
Comando aggiornam. Config.
Aggiornamento configurazione Successful
Errore nell’aggiornamento
configurazione
Risposta a comando sconosciuto
18H
19H
10H
11H
REP_UPD_NOT_OK
CMD_UNKNOWN
12H
FEH
Tabella 4.1.1
Tabella 4.1
Ogni comando FIFO prevede sempre una risposta.
ID = Codice identificatore modulo 1FH per 16 Analog IN
Codice identificatore modulo 2FH per 8 Analog IN
Prima di leggere la risposta sulla FIFO verificarne la presenza testando il Bit RFF:
Dxx = Dati conversione ingressi analogici (12 bit)
RFF = 0
Messaggio presente
SEM = Semaforo Dual Port: Test-And-Set
REF = 1
Messaggio assente
RFF# = Indicazione messaggio pronto nella FIFO di
lettura: 0 -> presenza messaggio
RES = Se a 1: Modulo IN RESET
Se a 0: modulo IN FUNZIONE NORMALE
RELEASE PLD = Codice progressivo in revisione HW
(ad uso interno)
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PAG.
4
CODICE ORDINE 5904516801
MODULO DICO - 16 INGRESS ANALOGICI ISOLATI PROCESSORATI
4.2 Inizializzazione
4.4 Lettura del modulo
Reset del modulo (scrittura 7FH a offset 7H (EH))
4.4.1 Lettura dei valori convertiti
Uscita del Reset (diverso da 7FH)
I segnali analogici applicati agli ingressi vengono campionati, convertiti e filtrati dal microprocessore a bordo
modulo, secondo la configurazione impostata al momento della inizializzazione.
Attesa
Test della FIFO per REP_FW_RELEASE
Lettura della Release
Le letture aggiornate sono salvate in uno spazio di memoria condivisa alla CPU186/188 che può leggere in
accesso esclusivo mediante l'impostazione di un semaforo.
Impostazione della pagina 0
Scrittura del byte di "config"
Impostazione pagina 1
Scrittura del byte aIIR
Con 16 letture di "word" alla base del modulo è possibile acquisire i 16 segnali; in tale modo si riduce notevolmente l'impegno della CPU principale.
Impostazione pagina 2
Scrittura del byte bIIR
Di seguito è riportata la sequenza di operazioni necessarie alla lettura.
Comando di UPDATE_CFG
Test della risposta
E' consigliabile tuttavia utilizzare le funzioni di librerie
predisposte (Read 59045168xx)
Impostare la pagina 0
4.3 Configurazione
Testare il semaforo finchè SEM = 1
Per la configurazione del modulo senza utilizzare le funzioni di libreria (valido con la release 1.0) procedere
come segue:
Leggere il byte LSB del canale 0 a base + 0
1. Impostare la pagina 0
Leggere il byte LSB del canale 1 a base + 0
2. Scrivere il Byte di configurazione dei canali a
base + 06H (stand_alone) secondo la seguente tabella:
Leggere il byte MSB del canale 1 a base + 1
5
4
6
7
CH14 CH12 CH10 CH8
Coppia:
CH15 CH13 CH11 CH9
Bit
3
CH6
CH7
2
CH4
CH5
1
CH2
CH3
Leggere il byte MSB del canale 0 a base + 1
…
Leggere il byte LSB del canale 7 a base + 0
0
CH0
CH1
Leggere il byte MSB del canale 7 a base + 1
*** Solo per il modulo con 16 ingressi ***
Tabella 4.3.1
Leggere il byte LSB del canale 8 a base + 0
Leggere il byte MSB del canale 8 a base + 1
DIFF/SE-: 1 -> Canale in modalità differenziale;
…
0 -> Canale in modalità Single-Ended.
Leggere il byte LSB del canale 15 a base + 0
All'accensione del modulo di default tutti i canali sono
impostati in modalità single-ended.
Successivamente si impostano i parametri per il filtraggio
dei campioni secondo il filtro IIR implementato sul
firmware del modulo.
a*x + b*y
Filtro IIR (a, b): y =
Leggere il byte MSB del canale 15 a base + 1
Ulteriori letture dopo il canale 15 (per il modulo 16 IN)
sono sempre FFH.
Ulteriori letture dopo il canale 7 (per il modulo 8 IN)
sono sempre FFH.
a+b
x = Lettura corrente, y = Lettura precedente
NOTA
Di default i parametri 'a' e 'b' sono i seguenti:
I canali sono autoincrementati. Non è necessario
impostare ogni volta il canale successivo. E' possibile partire a leggere da un canale diverso da 0 ma
è obbligatorio arrivare a leggere fino al 15°. Dopo
la lettura del quindicesimo canale non si ha più
l'autorizzazione per leggere, fino alla lettura successiva del flag SEM.
aIIR = 1, bIIR = 0
3. Impostare la pagina 1
4. Scrivere il parametro aIIR base + 6H
(stand-alone)
5. Impostare la pagina 2
6. Scrivere il parametro bIIR base + 6H
(stand-alone)
7. Scrittura su FIFO del comando di UPDATE
della configurazione
4.4.2 Lettura della Release
8. Lettura su FIFO della risposta di avvenuta
configurazione
Impostare la pagina 0 e leggere il primo byte a
base + 6H
Incrementare la pagina e leggere il secondo byte a
base + 6H
…
Per la Release 1.0 si leggerà "R1.0 - 30/04/01"
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PAG.
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CODICE ORDINE 5904516801
MODULO DICO - 16 INGRESSI ANALOGICI ISOLATI PROCESSORATI
5. Esempio di Codice
utilizzando le
funzioni di libreria
Viene di seguito riportato un esempio di programma in
"C" utilizzando una DICO508 e un modulo da 16 Ingressi Analogici Isolati Processorati.
6. Segnalazione LED
Led 1 Lampeggiante: Modulo in funzionamento
Led 1 Acceso fisso: Modulo in reset
Led 2 Acceso: MODULO 16 INGRESSI
Led 2 Spento: MODULO 8 INGRESSI
Led 3: General Purpose.
#include …
NOTA
#DEFINE DICO508
Con la routine di libreria System il Led3 si spegne
durante la inizializzazione del modulo e si riaccende
al termine della stessa.
#include “ut108.h”
int SlotAnIn = 0x01;
Module 59045168xx AnalogIn;
int init(void)
{
int ret;
memset(&AnalogIn,0,sizeof(AnalogIn));
for (i=0;i<16;i++)
AnalogIn.Cfg[i]=SINGLE_ENDED_59045168xx;
AnalogIn.aIIR = 1;
AnalogIn.bIIR = 0;
ret = Init59045168xx(SlotAnIn,&AnalogIn));
if (ret != MODULE_OK)
return …
return …
}
/***********/
/*
/*
*/
MAIN
/*
*/
7. Installazione e
modalità di
connessione
7.1 Installazione
I moduli di I/O sono dotati di connettori unifilari posti
nel perimetro, lato saldature nello slot scelto dalla
MOTHERBOARD.
Non esiste polarizzazione nè guida all'inserzione pertanto occorre fare attenzione a:
a) inserire tutti i pin dei connettori nelle relative
femmine
b) orientare correttamente il modulo rispetto alla
MOTHERBOARD con l'ausilio della numerazione dei
connettori e del segno di riferimento come
evidenziato in figura:
*/
/***********/
void main (void)
IN2
IN1
IN4
IN3
IN6
IN5
IN8
IN7
IN10
IN9
IN12
IN11
IN14
IN13
IN16
IN15
{
int rc;
uint16 Ch0;
uint16 Ch1;
ResetIoModules();
CheckDevices();
rc = init();
……
Figura 7.1.1 Disposizione jumpers e componenti
_enable();
IN1 … IN16 Settaggio sezione di ingresso
……
I jumper in corrispondenza degli ingressi IN1 … IN16
selezionano se inseriti l'ingresso corrispondente in corrente 4 … 20 mA; se disinseriti selezionano l'ingresso
corrispondente per misure in tensione 0…10 V.
for(;;)
{
rc = Read59045168xx (slotAnIn,&AnalogIn);
……
NOTA:
Per misurare gli ingressi in corrente 4…20 mA
impostare gli ingressi come
SINGLE_4_20mA_59045168xx nelle funzioni di
libreria.
Ch0 = AnalogIn.Input[0];
Ch1 = AnalogIn.Input[1]
……
Per misurare gli ingressi in corrente 0…20 mA
impostare gli ingressi come
SINGLE_ENDED_59045168xx.
}
}
MAGGIO 2014 - R EV. 1.2
PAG.
6
CODICE ORDINE 5904516801
MODULO DICO - 16 INGRESS ANALOGICI ISOLATI PROCESSORATI
7.2 Modalità di connessione
Single_Ended
-
Collegare i morsetti COM <N> ad un potenziale
rispetto al quale si vuole misurare la differenza di
potenziale presente agli ingressi <N> IO-1, …,
<N> IO-16.
MORSETTIERA DICO 108
WD-B
0 IO-16
0 IO-15
REF 0
1 IO-1
1 IO-3
1 IO-5
1 IO-7
1 IO-9
1 IO-11
1 IO-13
1 IO-15
COM 1A
2 IO-1
2 IO-3
2 IO-5
2 IO-7
2 IO-9
2 IO-11
2 IO-13
2 IO-15
COM 2A
REF2
3 IO-1
3 IO-3
3 IO-5
3 IO-7
3 IO-9
3 IO-11
3 IO-13
3 IO-15
COM 3A
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
31
33
35
37
39
41
43
45
47
49
51
53
55
57
59
61
63
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
46
48
50
52
54
56
58
60
62
64
WD-A
0 IO-14
COM 0
REF 1
1 IO-2
1 IO-4
1 IO-6
1 IO-8
1 IO-10
1 IO-12
1 IO-14
1 IO-16
COM 1B
2 IO-2
2 IO-4
2 IO-6
2 IO-8
2 IO-10
2 IO-12
2 IO-14
2 IO-16
COM 2B
REF3
3 IO-2
3 IO-4
3 IO-6
3 IO-8
3 IO-10
3 IO-12
3 IO-14
3 IO-16
COM 3B
Differenziale
-
Gli ingressi utilizzati in modalità differenziale
vengono usati in coppia (1-2, 3-4, 5-6, 7-8, 9-10,
11-12, 13-14, 15-16) uno riferito all'altro.
-
Nella seguente figura viene rappresentato un tipico
esempio di connessione ed utilizzo per gli ingressi
differenziali.
Ingressi Analogici Configurazione 4…20 mA
-
Collegare il polo di ritorno a COM <n>; ne consegue che tutte le misure in corrente devono essere
riferite alla stessa massa.
Ingressi Analogici Configurazione 0…20 mA
-
Collegare il polo di ritorno a COM <n>; ne consegue che tutte le misure in corrente devono essere
riferite alla stessa massa.
VEXT
IN1+
Figura 7.2.1 Morsettiera DICO 108.
IN1-
MORSETTIERA 028
_ _ 127128
_ _ 125126
6 I/O 15 123124
6 I/O 13 121122
6 I/O 11 119120
6 I/O 9 117118
6 I/O 7 115116
6 I/O 5 113114
6 I/O 3 111 112
6 I/O 1 109110
REF 6107108
COM 6A105106
5 I/O 15 103104
5 I/O 13 101102
5 I/O 11 99 100
5 I/O 9 97 98
5 I/O 7 95 96
5 I/O 5 93 94
5 I/O 3 91 92
5 I/O 1 89 90
REF 587 88
COM 5A85 86
4 I/O 15 83 84
4 I/O 13 81 82
4 I/O 11 79 80
4 I/O 9 77 78
4 I/O 7 75 76
4 I/O 5 73 74
4 I/O 3 71 72
4I/O 1 69 70
REF 467 68
COM 4A65 66
__
__
6 I/O 16
6 I/O 14
6 I/O 12
6 I/O 10
6 I/O 8
6 I/O 6
6 I/O 4
6 I/O 2
COM 6B
COM 6A
5 I/O 16
5 I/O 14
5 I/O 12
5 I/O 10
5 I/O 8
5 I/O 6
5 I/O 4
5 I/O 2
COM 5B
COM 5A
4 I/O 16
4 I/O 14
4 I/O 12
4 I/O 10
4 I/O 8
4 I/O 6
4 I/O 4
4I/O 2
COM 4B
COM 4A
__
__
COM 1A
REF 1
1 I/O 1
1 I/O 3
1 I/O 5
1 I/O 7
1 I/O 9
1 I/O 11
1 I/O 13
1 I/O 15
COM 2A
REF 2
2 I/O 1
2 I/O 3
2 I/O 5
2 I/O 7
2 I/O 9
2 I/O 11
2 I/O 13
2 I/O 15
COM 3A
REF 3
3 I/O 1
3 I/O 3
3 I/O 5
3 I/O 7
3 I/O 9
3 I/O 11
3 I/O 13
3 I/O 15
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
17 18
19 20
21 22
23 24
25 26
27 28
29 30
31 32
33 34
35 36
37 38
39 40
41 42
43 44
45 46
47 48
49 50
51 52
53 54
55 56
57 58
59 60
61 62
63 64
__
__
COM 1A
COM 1B
1 I/O 2
1 I/O 4
1 I/O 6
1 I/O 8
1 I/O 10
1 I/O 12
1 I/O 14
1 I/O 16
COM 2A
COM 2B
2 I/O 2
2 I/O 4
2 I/O 6
2 I/O 8
2 I/O 10
2 I/O 12
2 I/O 14
2 I/O 16
COM 3A
COM 3B
3 I/O 2
3 I/O 4
3 I/O 6
3 I/O 8
3 I/O 10
3 I/O 12
3 I/O 14
3 I/O 16
Figura 7.2.3
Figura 7.2.2 Morsettiera DICO 028.
MAGGIO 2014 - R EV. 1.2
PAG.
7
CODICE ORDINE 5904516801