Diplomarbeit
Entstehung
Inhalt
Abkürzungen
Einleitung
Recherche
Konzept
Umgebung
Hardware
Software
Funktionsweise
Zusammenfassung
Anhang
Zusammenfassung

8 Zusammenfassung


8.1 Erforderliche Verbesserungen für die Serienproduktion

8.1.1 Platinenlayout

Zuerst einmal müssen natürlich alle bekannten Fehler beseitigt werden. An zwei Stellen wurden zwei Anschlüsse vertauscht, eine Leiterbahn und zwei Widerstände erwiesen sich im nachhinein als erforderlich, die nutzlos gewordenen Steckplätze für das Vierfach-AND-Gatter und den 12-Bit-Binärzaehler zwischen PIA2 (IC11) und dem Sylvac-EPLD (IC17) müssen nebst den dazugehörigen Leiterbahnen beseitigt werden. Ein fataler Fehler wurde im Layout rund um den Meßmittel-Modul-Auswahl-Taster lokalisiert. Viele Bauteile sind zu nahe am Rand der Platine plaziert, so dass die Führungsschienen beim Ein- und Ausbau der Platine recht schwergängig laufen, die betreffenden Bauteile müssen noch etwas vom Platinenrand weggerückt werden. Der Quartz für die ACIA muss an einer geschützteren Stelle weiter entfernt vom Platinenrand plaziert werden. An den Eingängen befinden sich auf dem Prototyp Pull-up-Widerstände, man sollte hier Pull-up-, Pull-down-Widerstände oder eine offene Beschaltung ohne definierende Widerstände wählbar einbauen (Jumper).

Viele Jumper können durch DIP-Schalter ersetzt werden und sind so noch einfacher zu bedienen. Viel Platz kann noch geschaffen werden, indem die vielen diskreten Kleinteile (Widerstände und Dioden) senkrecht gestellt werden. Durch eine günstigere Verlegung der Leiterbahnen im Bereich der Operationsverstärker-Beschaltungen rund um IC5 und durch größere Masseflächen muss für einen besseren Störabstand der Ausgangssignale bei kleinen Ausgangsspannungen gesorgt werden.

Es muss weiterhin Platz geschaffen werden für die Befestigungs-Löcher der MPC-Bus-Messerleiste und des 25-poligen Sub-D-Steckers. Da der 25-polige Sub-D-Stecker mit 2.77mm weder einen metrischen, noch einen zöllischen (1/10 Zoll= 2.54mm) Abstand von Pin zu Pin hat und die CAD-Software, mit der das Layout des Prototyps erstellt wurde, nur eine kleinste Auflösung von 1/10 Zoll beherrscht, muss der Bereich um den 25-poligen Sub-D-Stecker noch einmal ganz neu entworfen werden, damit der Stecker in der endgültigen Layoutversion des Interfaces direkt auf die Platine gesetzt werden kann. Ausserdem muss die Numerierung der Pins am Meßmittelstecker -wie schon öfters erwähnt- korrigiert und die Leiterbahnen entsprechend umgelegt werden.

Da die Änderungen ziemlich umfangreich sind, wird am besten ein ganz neues Layout erstellt.


8.1.2 Konzeption

Als das Interface fertiggestellt war, stellte sich nach eingehenden Messungen heraus, dass die Ausgangskanäle wegen der erforderlichen Störunterdrückungs-Schaltungen nicht mehr ganz den TTL-Spezifikationen genügen. Es muss also geprüft werden, ob durch ein besseres Platinenlayout die Störunterdrückung überflüssig wird, oder ob man besser zusätzlich besondere TTL-Kanäle für die Ausgänge vorsehen sollte.

Weiterhin sollten einige der freien Bits des Portbausteins PIA2 (IC11) noch mit Optokoppler- Aus- und Eingängen versehen werden, damit man auch galvanisch getrennt anzuschliessende Meßmittel ansprechen kann.

Ebenfalls sollte die Sylvac-Logik vor einer Serienproduktion des Interfaces eingehend getestet und erforderlichenfalls optimiert werden.

Schliesslich könnten noch einige Jumper durch DIP-Schalter ersetzt werden.



8.2 Erzielte Verbesserungen gegenüber dem MUX 1080

8.2.1 Modularität

Durch das strikte Modulkonzept -immer genau ein Interface-Modul ist für genau ein Meßmittel zuständig- ist eine einwandfreie Modularität gegeben, welche zur vereinfachten Fehlersuche dient und die Wartung erheblich erleichtert. Die Einstellung auf neue Schnittstellen geht einfach vonstatten und kann direkt vor Ort (in den allermeisten Fällen ohne Messgeräte) durchgeführt werden, da die Konfiguration eines Meßmittelmoduls nur auf der betreffenden Platine vorgenommen werden muss, Überprüfungen, welcher Kodierschalter nun zu welchem Messkanal gehört, oder welche Platine in welchen Steckplatz eingesteckt werden muss, sind nun Vergangenheit.

Der gesamte Aufbau wird übersichtlicher, da keinerlei Flachbandverkabelungen erforderlich sind, alle zum Betrieb der einer Schnittstelle notwendigen Verbindungen befinden sich auf der Interface-Platine. Nur der Fusstaster muss irgendwo anders angeschlossen werden. Beim Prototyp geschieht dies über ein Tasterbit auf der LED-Monitorplatine. Bei der demnächst bei Brankamp neu erscheinenden Prozessorkarte MPC 105 kann der Anschluss hingegen direkt an der Prozessorkarte selbst erfolgen, da dort eigene Schnittstellenbausteine vorgesehen werden.


8.2.2 Adressdekodierung

Die Adressdekodierung erfolgt mit einem EPLD absolut eindeutig (Jeder Busteilnehmer belegt nur genau eine Adresse), da alle Bits des Adressbusses ausgelesen werden. Zusätzlich ist die vom Interface belegte Adresse leicht durch eine Änderung der EPLD-Software änderbar. Selbstverständlich muss dann auch die MUX-Software geändert werden, da das MUX-Programm auf die absoluten Portadressen zugreift. Diese werden aber nur an einer einzigen Stelle über eine LableDefinition festgelegt, so dass die Änderung schnell und fehlerlos erfolgen kann.


8.2.3 Die Sylvac-Schnittstelle ...

...war bisher bei Brankamp nur über ein zuzukaufendes Interface ansprechbar. Mit dem neuen Meßmittel-Interface ist es nun möglich, Meßmittel mit Sylvac-Schnittstellen mit einer Eigenentwicklung anzusprechen, so dass der Zukauf des Interfaces entfällt. Weiterhin können nun auch sehr schnelle TTL-Schnittstellen über das Schieberegister angesprochen werden, was bisher mit einfachem Polling per Software nicht möglich war.


8.2.4 RS 232 - V.24 Schnittstelle mit 6551

Als genereller Vorteil des neuen Interfaces ist festzustellen, dass eine RS232-Schnittstelle direkt auf dem Interface schon verfügbar ist, bisher musste dafür eine eigene Karte eingesetzt werden, welche aber dann nur eine einzige Schnittstelle zu Verfügung stellte. Weiterhin ist mit der ACIA 6551 von Rockwell eine weitere Vereinfachung zu verzeichnen, da die Baudrate zur Datenübertragung von der ACIA selbst erzeugt wird, der bisher erforderliche externe Baudratengenerator nebst DIP-Schalter zur Einstellung entfällt. Die Baudrate kann per Software durch Programmierung der ACIA-Steuerregister eingestellt werden.


8.2.5 Softwarecode 1..255

Bisher waren zur Einstellung des Softwarecodes nur vier Bit (16 verschiedene Einstellungen möglich) auf einer externen Kodierschalterplatine verwendet worden. Mit dem neuen Interface stehen mit 8 Bit 255 Stellungen des Schalters ohne jede Verkabelung direkt am Interface zu Verfügung.


8.2.6 Eigene Spannungsversorgung

Früher wurde der Multiplexer von dem Terminal 2090 mitversorgt, der MUX 1080 hatte kein eigenes Netzteil. Da aber der Stromverbrauch doch bei voller Bestückung etwas ansteigt (ein Meßmittelmodul hat einen Ruhestromverbrauch von etwa 200mA an der 5V Versorgungsspannung), wurde eine eigene Stromversorgung vorgesehen. Wenn die Interface-Module direkt in das Terminal eingebaut werden, so ist deren Stromversorgung natürlich ohnehin vom Terminal gegeben.

Auf dem neuen Interfacemodul befindet sich nun aber auch noch eine kleine Stromquelle für extern anzuschliessende Meßmittel. Diese liefert einen Maximalstrom von etwa 20mA, der für die gebräuchlichen Meßmittel mit LCD-Anzeige ausreicht. Die Ausgangsspannung dieser Stromquelle ist mit einem Mehrgang-Spindeltrimmer recht genau zwischen -15V und +15V abzugleichen. So können auch normalerweise batteriebetriebene Geräte kostengünstig stationär über einen längeren Zeitraum ohne Batteriewechsel betrieben werden. Wichtig ist nur, dass bei einer Versorgung der Meßmittel vom Multiplexer aus vorher die Batterie aus dem Meßmittel entnommen wird, da diese sonst unter Umständen explodieren könnte.


8.2.7 Mechanischer Aufbau

Durch den modularen Aufbau mit direkt angebrachter Frontplatte (Meßmittelstecker. Modul-Auswahl-Taster, LED), Softwarecodierschalter und RS232-Schnittstelle auf der Platine entfällt ein grosser Teil der im alten MUX 1080 erforderlichen Flachbandverkabelung. Der Aufbau wird wartungsfreundlich, die Fehlersuche vereinfacht, das Gehäuse kann einfacher aufgebaut werden. Bisher waren zusätzlich zu den diversen Interface-Platinen im Inneren des MUX-Gehäuses, welche von hinten eingesteckt wurden, pro Meßmittel noch ein Anschaltmodul erforderlich, in dem eine kleine Hardwareverdrahtung für die Anpassung an einen zweiten, schaltungstechnisch vor dem Brankamp-MPC-Bus gelegenen Bus sorgte, der dann über weitere Flachbandkabel an den einzelnen Platinen im hinteren Teil des Gehäuses angeschlossen war.

Der endgültige mechanische Aufbau wird später auf der Basis der Processa 2095 erfolgen, welche identisch ist mit der 2090 (mit der auch der Aufbau des Prototyp-Gerätes erfolgte), bis auf die Tatsache, dass der Monitor als externes 12-Zoll-Gerät auf das Terminal gestellt wird. Dann wird in der Frontplatte der Bereich frei, wo sich bei der 2090 der Bildschirm befindet. Dieser Platz kann dann für die Frontplatten von maximal drei Interface-Moduln verwendet werden.


8.3 Schlußbetrachtung

Abschliessend kann man feststellen, dass mit der Vorstellung des Interfacemoduls die Aufgabenstellung dieser Diplomarbeit erfüllt wurde:

Erarbeitung und Realisierung eines Konzeptes zur Erstellung eines universellen Meßmittelinterfaces.

Mit dem Interfacemodul können verschiedenartige serielle digitale Schnittstellen angesprochen werden, da alle wichtigen Parameter für die Arbeit mit verschiedenen Schnittstellen frei konfigurierbar ausgelegt wurden. Durch das flexible und modulare Konzept sowohl bei der Hardware, als auch in der Software, ist der Weg geebnet für spätere Erweiterungen oder Änderungen, die durch neue anzuschliessende Schnittstellentypen erforderlich werden können. Schon bei der Konzeption wurden Aspekte wie Wartungsfreundlichkeit, Anwenderfreundlichkeit und niedrige Herstellungskosten (durch Verwendung von Standard-Bauteilen und einfachen mechanischen Aufbau) beachtet. Durch eine umfassende Dokumentation ist das gesamte Projekt überschaubar und nachvollziehbar.

Bei den im Rahmen dieser Diplomarbeit implementierten Schnittstellenanpassungen arbeitete das Interface fehlerlos, der Aufbau des Multiplexer-Betriebssystemes erwies sich sowohl als änderungs- und erweiterungsfreundlich, wie auch als betriebssicher. Bis zur Serienreife des Interfaces ist jedoch noch eine Überarbeitung des Prototypes erforderlich.


Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass mit dem nun abgeschlossenen Projekt eine gute Basis für ein in Zukunft fertigzustellendes universelles Meßmittelinterface geschaffen wurde.

© 2001 Marcel Sieling, http://www.powerslider.de
   Ich freue mich immer über nette EMails, die ich gerne beantworte.