BITBUSPrsentationPatrick MONASSIERUniversit Lyon 1 France

BitBusBitbus (IEEE...) a t cr par la Firme INTEL (USA) au dbut des annes 1980

Le controleur 8044 ( base de microcontroleur 8051) a t le principal circuit Bitbus dINTEL.

Bitbus est bas sur le concept dintelligence rpartie.

La communication stablit entre stations en liaison srie, par change de trames types SDLC sur support RS485

Les trames de Bitbus sont courtes, pour assurer un transport rapide de linformation

Larchitecture est du type matre / esclaveIntel a arrt la production du i8044 et du i80152. Mais le 80152 est produit maintenant par KAWASAKI et INNOVASIC. BITBUS a par exemple t implment en utilisant des composants tels que le MC 68360Prsentation804480152

BitBus Matre Topologie Esclave Esclave Esclave Esclave Esclave Bitbus supporte jusqu 250 noeuds (ou stations) Le support physique est filaire, en mode diffrentiel (1 ou 2 paires), bas sur la norme RS485

Topologie Matre / Esclaves Matre Esclave Esclave Matre Esclave Esclave BITBUS autorise 1 niveau supplmentaire de topologie Matre /Esclave

Esclave Matre Esclave

BitBus2 options filaires: - 2 paires en mode synchrone- 1 paire en mode self clocked

En mode synchrone, lhorloge et les donnes sont spares, chacune sur une paire diffrentielle En mode self clock, lhorloge et les donnes sont transmises ensemble, en mode NRZI Les vitesses de transmission vont de 62,5 Kb/s 2.4 Mb/s pour des distances de 1200 m 30 mDCLK DATA DCLKDATA DCLKDATA CLK & DATA & CLK DATA & CLK DATA Mode synchroneMode self clock Topologie 0 1NRZI : Non Return to Zero Inverted Codage bit NRZI

BitBusInterface en mode SynchroneLe mode synchrone utilise deux signaux en mode diffrentiel : Une paire de fils pour les donnes : DATA et DATA*Une paire de fils pour le signal dhorloge : DCLK et DCLK*Les donnes changent sur le front descendant de lhorloge Les donnes sont lues sur le front montant de lhorloge Le signal horloge est toujours gnr par la station qui metDistance maxi: 30 mtres pour des vitesses allant de 500 Kb/s et 2,4 Mb/sChaque segment supporte jusqu 28 noeuds

BitBusInterface en mode Self ClockUtilis pour les grandes distances : 2 frquences sont normalisees - 375 Kb/s pour 300 mtres maxi - 62,5 Kb/s pour 1200 mtres maxiChaque segment supporte jusqu 28 noeudsUn utilisant des rpteurs, on peut aller jusqu 250 nudsUn rpteur ncessite une seconde paire de fils diffrentielle : RTS et RTS*

BitBusInterface en mode Self Clock 0 1NRZI : Non Return to Zero Inverted Codage bit NRZI La paire de fils RTS et RTS* est utilise uniquement pour les sectionsavec rpteursLe codage NRZI combine les donnes et lhorloge sur le mme signal

BitBusSchma dun rpteurLe rpteur ralise ou non lisolation lectrique des segments, selon le besoin de lapplication Quand lesclave rpond, il retourne la polarit de la paire RTS / RTS*, ce qui retourne la direction de tous les rpteurs entre lesclave et le matre.DonnesDonnesDirectionDirection

BitBusCodage en SynchroneConventions du signal lectrique :Signal actif 1 potentiel lectrique haut nom: NAMESignal inactif 0 potentiel lectrique bas nom: NAME*Les donnes changent sur le front descendant de lhorloge Les donnes sont lues sur le front montant de lhorloge HorlogeDonnes

BitBusDonnesLe principe du bit stuffing est utilis aprs 5 bits conscutifs identiques = = Note :Le bit stuffing ne sapplique pas sur les enttes et fins de trames codes : 0 1 1 1 1 1 1 0Le rcepteur se resynchronise sur le signal par un DPLL (Digital Phase Locked Loop) frquence de base x16Codage en mode Self Clock

BitBusLe codage NRZI est simple, mais attention, il ny a pas de front de synchronisation si le code reste constament 0 ou 1La station mettrice impose lhorloge du signalLa station rceptrice doit se cale sur lhorloge de lmetteur Signal 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 .Il ny a plus aucun front sur le signal pour resynchroniser lhorloge du rcepteur. Il y a risque certain de drive dans le temps.Cest le codage NRZI qui est choisi pour BITBUS Solution : le Bit Stuffing ou remplissage bit NRZI 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 .Ces bits sont ajouts lmission puis seront retirs la rceptionBit Stuffing en mode Self Clock Note :Le bit stuffing ne sapplique pas sur les enttes et fins de trames codes : 0 1 1 1 1 1 1 05 bits conscutifs5 bits conscutifs

BitBusSpcifications du signal de transmission Les transmetteurs doivent tre dvalids dans un temps compris entre 1 et 4 dures de bitsaprs lindication (flag) de fin de trame.

BitBusSpcifications du rcepteursignal horloge en mode synchrone Temps de monte / descente du signal impos : entre 25 ns et 100 nsLes rcepteurs doivent tre mme de recevoir un signal de 500 Kb/s 2,4 Mb/s 1 / 2,4e+06 417 ns

BitBusSpcifications de la paire signauxDATA DCLK en mode synchrone Spcifiquement, les transmetteurs pour les 2 signaux doivent physiquement tre dans le mme composant, les cbles de mme type et de mme longueur, avec la mme charge.200ns mini 200 ns miniIl faut respecter des temps mini et maxi entre les signaux Horloge et Donnes

BitBusSpcifications du signal de donnesen mode Self Clock Lhorloge est transmise par lmetteur, en mme temps que les donnes. Le rcepteur utilise une rfrence dhorloge diffrente pour retrouver les donnes. La tolrance pour chacune des horloges doit tre de +/- 1% pour les 2 vitesses de 375 Kb/s et 62,5 Kb/s 375 Kb/s 62,5 Kb/s

2,640 us min 15,84 us min2,693 us max 16,16 us maxtcelltcellDonnes

BitBus 1 1 1 N 2 1 FLAG ADRESSE CONTROLE DONNEES CRC (FCS) FLAG OctetsFormat de trame Le bit le moins significatif est transmis en tte de chaque octet ( LSB - Least Significant Bit )sauf pour le champ CRC o cest linverse ( MSB Most Significant Bit en premier )0 1 1 1 1 1 1 00 1 1 1 1 1 1 0Contient toujours ladresse de lesclave de 0 255- Synchronisation- Supervision- InformationCRC sur 16 bitsX16 + X12 + X5 + 1Unnumbered framesSupervisory framesInformation framesTrame

BitBusFormat de trame CONTROLE - Synchronisation- Supervision- InformationUnnumbered framesSupervisory framesInformation framesTrame Unnumbered framesSupervisory framesInformation framesLe transfert de squences de messages entre le matre et lesclaveEsclave synchronis sur le matreRalis par des trames Non Numrotes Champ Contrle de la trame non numrot Utilises pour l'administration du rseau Contrle d'tat des esclaves Validation des trames mises par le matreAcquittement des trames par l'esclave Echange de trames de donnes Echange de valeurs entre Matre/Esclave et inversement

BitBusChamp de contrle MatreMatreEsclaveEsclaveUne trame mise par le matre est toujours acquitte par l'esclave111Code d' opration LSB (premier transmis)OPERATION COMMANDE REPONSE VALEUR champ contrle

SNRM X 93h - 1001 0011 DISC X 53h - 0101 0011 UA X 73h - 0111 0011 FRMR X 97h - 1001 0111Trames Non Numrotes SNRM Set Normal respone modeDISC DisconnectUA Unnumbered AcknowledgeFRMR Frame rejectUnnumbered framesSupervisory framesInformation frames

BitBus Etat de la sation esclave DISC DisconnectNRM Normal Response ModeNDM Normal Disconnect ModeUA Unnumbered AcknowledgeFRMR Frame rejectSNRM Set Normal Response ModeNDMNRM Autre SNRM Autre Reset NON (RR ou RNR ou I)ou erreur de protocole Synchronisation Unnumbered framesSupervisory framesInformation frames

BitBus Rponse de l'esclave en tat NRM FRMRIRRRNRTrame reuedu matreTrame retournepar l'esclaveL'esclave rpond une trame envoye par le matre en respectant cet organigrammeMatreMatreEsclaveEsclaveUne trame mise par le matre est toujours acquitte par l'esclaveSynchronisation Unnumbered framesSupervisory framesInformation framesFRMR Frame rejectI Information Frame RR Receiver ReadyRNR Receiver Not ready

BitBusStation Matre Station Escalve La rponse dpend de l'tat de l'esclave

Toujours la mme squence

Synchronisation DISC DisconnectNRM Normal Response ModeNDM Normal Disconnect ModeUA Unnumbered AcknowledgeFRMR Frame rejectSNRM Set Normal Response ModeExemple d'change de synchronisation MatreMatreEsclaveEsclaveUne trame mise par le matre est toujours acquitte par l'esclaveUnnumbered framesSupervisory framesInformation frames

BitBusSupervision Unnumbered framesSupervisory framesInformation frames11Numro de squence LSB (premier transmis)000 - RR1 - RNR RR Receiver Ready RNR Receiver Not ready MatreMatreEsclaveEsclaveUne trame mise par le matre est toujours acquitte par l'esclave

BitBusSupervision RR L'esclave est prt pour l'change de donnes

RNR L'esclave n'est pas prt recevoir une trameRR et RNR contiennent un Numro de Squence 11Numro de squence Nr LSB (premier transmis)000 - RR1 - RNR Le Numro de squence acquitte la trame reue en Nr-1 En rception, Nr-1 est compar Ns - Numro de squence gr par le matre Nr - Number Receiver Ns - Number Sender En rception, si Nr = Ns + 1 : Echange correctNr = Ns : La trame est rmise Unnumbered framesSupervisory framesInformation frames

BitBus10Numro de squence Nr LSB (premier transmis)Numro de squence NsUnnumbered framesSupervisory framesInformation framesExemple 1Exemple 2Exemple 3Information

BitBus 1 N 2 CONTROLE DONNEES CRC (FCS) Octets Trame N1 octetLENGTH - Longueur des donnes en octets (N)- Normalis pour 20 - soit 13 donnes (1)- Extensible jusqu' 255 - soit 248 donnes (1)- peut tre infrieur 20(1) 2 octets gard en rserve MT MESSAGE TYPE - Order = 1 Replies 1SE SOURCE EXTENSION- Master device = 1 Master Extension = 0DE DESTINATION EXTENSION- Slave Device extension = 1 Slave Device = 0TR TRACK- sending messge = 1 Receiving Message = 0NODE ADDRESS de 1 250 (adresse physique)TASK identifie les tches en communicationCOMMAND / RESPONSE dialogue envoi / rponseFormat du message (donnes) EntteDonnes

BitBusFormat du message (donnes) Rponses possibles de l'esclave

BitBusLes Commandes RAC Remote Access and Control Matre Esclave Esclave Esclave Esclave Esclave Intelligence rpartie - Tche RAC intgre d'office par le protocole BitBus- Tches utilisateur Tche RAC (Tche N1)Jusqu' 125 Tches Utilisateur possibles (Tches N 80h FEh)

Microcontrleur esclave

Le microcontrleur gre les tchesMise en scurit si rupture du rseau INTELLIGENCE REPARTIE

BitBusLa tche RAC Remote Access and Control Liste des commandes intgres dans la Tche RAC

BitBusLa tche RAC Remote Access and Control 01 Reset Slave02 Create Task 03 Delete task Station esclave01 Reset 01 Create task

Active la tche dj contenue dans la mmoire de la station esclave

Le N de tche est pass en paramtre 02 Delete task

Dsctive une tche active

Le N de tche est pass en paramtre

Espace mmoire de lastationTchesPrsentesChaque tche est identifie par son N de tche

BitBusLa tche RAC Remote Access and Control 04 Get ID 04 Get ID - Identification des tches

Retourne les N de tches prsentes dans l'esclave interrog

BitBusLa tche RAC Remote Access and Control 08 09 Memory Cde 08 / 09 Memroy Commands - Download- Upload

Ecrit ou lit des zones mmoires de l'esclave

BitBusLa tche RAC Remote Access and Control 05 06 070A 0B 0C I/O Commands05 06 07 &0A 0B 0C I/O Commands- Read- Write- Update- OR- AND- XOR

Accs direct aux E/S physiques gres par le microcontrleur esclave

BitBusLa tche RAC Remote Access and Control 0D 0E Status Command0D 0E Status Commands- Read- Write

Cre une zone d'change Matre/Esclave en mmoire

BitBus Connectique

BitBus Connectique Cartes, botiers et connectiqueRpteur PC 104 PCI http://www.bitbus.org

BitBus Connectique Accs BitBusFond de panier Cartes entres / sortieset autres Station en chssis

Patrick MONASSIERUniversit Lyon 1 France Fin de prsentationMerci de votre attention