Многим хотелось бы, чтобы их домашний компьютер
мог управлять различными внешними устройствами, реализуя мечту
об «умном доме», которая сейчас весьма популярна в Европе.
Чтобы воплотить данную мечту в жизнь, не обращаясь к готовым
дорогим решениям, достаточно вооружиться минимальными
знаниями электроники и программирования.
Сложно сейчас найти задачу, с которой бы не справлялся домашний компьютер. Многоканальный звук и цифровое видеоизображение можно воспроизводить и редактировать с качеством, которое еще три-четыре года назад было доступно только в профессиональных студиях и на оборудовании стоимостью десятки тысяч долларов. Игры дают такую реалистичность картинки, которую в свое время трудно было представить. Объем носителей информации, имеющихся в обычном компьютере, еще недавно казался либо фантастикой, либо атрибутом суперкомпьютеров для ядерных исследований.
Однако есть в этой эволюции один странный момент:
за последние десять лет домашний компьютер ничуть не приблизился
к возможности управлять внешними устройствами, которые прямо
не относятся к компьютерной периферии.
Да, дорогие системы безопасности и комплексы Smart House умеют
контролировать датчики, расположенные в помещениях, поворачивать
видеокамеры наблюдения, отпирать и запирать магнитные замки
и многое другое.
Но такие системы крайне дороги и сложны в установке.
Простых же устройств подобного рода в продаже практически нет.
Так что если кому-то хочется, чтобы у него в комнате по команде
компьютера вечером включался свет, а web-камера не просто «глядела»
в одну точку, а реагировала на команды пользователя поворотом
в ту или иную сторону, придется самому заняться конструированием.
Технология 1-Wire
Изыскания в этой области велись уже давно.
Обратившись к многочисленным сайтам для «самодельщиков»,
можно найти разнообразные схемы, позволяющие читать состояние
LPT-порта и управлять простыми устройствами через самодельную
программу, пишущую данные напрямую в порт.
Этот способ имеет множество минусов — во-первых, порт в этом случае
оказывается занят, во-вторых, реализация одновременной работы такой
схемы и принтера потребует сложного программирования и знания
множества спецификаций, а конструкция получится громоздкой и неудобной.
Конечно, большинство принтеров сейчас подключаются по интерфейсу USB,
но все-таки подобная схема требует хороших знаний в области программирования
и электротехники.
Сейчас существует фирма, которая ставит перед собой задачу
«соединить реальный и цифровой мир путем измерения, преобразования,
детектирования сигналов».
Эта фирма - Maxim Integrated Products (wwwmaxim-ic.com).
Одно из важнейших направлений ее деятельности
- производство электронных компонентов с интерфейсом 1-Wire,
являющимся фирменной разработкой.
Многим, наверное, знакомы электронные ключи для домофонов,
похожие на толстую батарейку для часов, — они являются одним
из самых простых устройств в модельном ряду фирмы Dallas
(многие устройства 1-Wire производятся дочерней компанией Dallas Semiconductor.)
Так вот этот самый интерфейс позволяет реализовать практически
любую задачу компьютерного управления внешними устройствами
и в некоторой степени обратную связь этих устройств с компьютером.
Шина 1-Wire представляет собой двухпроводную линию
с максимальной длиной до 300 м
(при использовании дополнительных усилителей длину линии можно увеличить),
к которой может быть параллельно подключено множество устройств
— каждое из них идентифицируется уникальным 64-битным номером,
прошитым при изготовлении на заводе.
Одна часть устройств может получать питание прямо от шины,
а другая может потребовать дополнительного питания.
По этой причине обычно применяется четырехпроводной телефонный
кабель (сигнальный провод, «земляной», провод дополнительного
питания и резервный) и стандартные телефонные розетки RG11.
Другое название шины, использующей технологию 1-Wire, — MicroLAN.
Устройства могут подключаться к шине в любой момент,
не нарушая ее работы.
Соединение с компьютером может быть осуществлено через готовый
адаптер для порта COM, LPT или USB.
Этот адаптер выполняет функции мастера шины и конвертера уровней
сигналов. Пропускная способность шины не так велика по сегодняшним
меркам — всего около 17 Кбит/с, но стоит учесть, что обмен ведется
очень маленькими пакетами и такой пропускной способности легко хватит
для одновременной работы более чем сотни устройств на одной линии.
Стоит отметить, что эту шину нельзя, например, использовать для передачи
данных или сигналов между двумя компьютерами без использования
моста (ситуация здесь такая же, как с шиной USB).
Управление всеми устройствами, подключенными к шине,
может осуществляться одной программой из набора стандартных,
входящих в SDK TMEX, поставляемых фирмой-производителем.
Для каких-либо специальных нужд управляющая программа может
быть написана под конкретный случай с использованием того же
SDK (библиотеки и примеры кода существуют для всех распространенных
операционных систем, аппаратных платформ и языков,
включая Java, Delphi, Visual Basic, Assembler для x86
и микроконтроллеров).
1-Wire в России
Технология 1-Wire предназначена не только для энтузиастов-конструкторов.
Многие серьезные фирмы решают задачи автоматизированного управления
на базе этой технологии. В России также есть фирмы и организации,
которые уже давно и с успехом работают с элементной базой фирмы Maxim
и имеют собственные законченные разработки в разных областях,
а также занимаются поставкой различных компонентов.
Так, научно-техническая лаборатория «ЭлИн» (wwwelin.ru)
занимается разработкой устройств с интерфейсом 1-Wire и внедрением
автоматизированных систем на их базе в Курчатовском институте.
На сайте также содержится множество статей и описаний различных устройств.
Программная поддержка http://www.elin.ru/1-Wire/?topic=soft
Кроме того, фирма выпускает готовые устройства, пригодные для создания
систем Smart House, — регуляторы освещенности, электронные выключатели,
датчики температуры и других параметров окружающей среды.
===
Фирма «Фрактал» изготавливает различные устройства автоматизации
и программное обеспечение Fractal BASIC, позволяющее облегчить
разработку управляющих программ для широкого поля применения.
ООО "Фрактал"
124460, г. Москва, Зеленоград, Панфиловский проспект,
д.22, здание ОАО "МИнБ" ( Московский Индустриальный Банк ).
Телефон: (495) 978-1286
Факс: (499) 710-1260
http://www.fractal.com.ru/
Программная поддержка http://www.fractal.com.ru/index.php?p=index&sp=fb
Программа-интерпретатор алгоритмического языка
Fractal-BASIC-Atm предназначена для использования
в модулях вычислителей серии MCU4 в качестве резидентного
математического обеспечения.
Тип процессора – Atmel 89C55, 89S53.
Объем кода – 12Кб.
===
Для тех же, кто не очень силен в конструировании электронных
и электромеханических устройств, можно посоветовать посетить
сайт фирмы «Мастер Кит» wwwmasterkit.ru.
На нем в широком ассортименте представлены готовые наборы деталей
для сборки различных устройств, в том числе и тех, которыми при
незначительной доработке можно управлять через шину 1-Wire.
Там же можно приобрести шаговые электродвигатели и модули
управления ими, пригодные для создания движущихся
управляемых устройств.
===
Каждой шине - свой адаптер
Для того чтобы любая конструкция с использованием шины 1-Wire заработала,
в любом случае потребуется мастер-адаптер шины.
Фирма Maxim выпускает их в разных вариантах и с различными дополнительными
функциями (встроенный блок питания, встроенный адаптер для iButton и так далее).
Одним из простых адаптеров является DS9097U-S09 - адаптер для COM-порта
со стандартным разъемом RJ-11.
Адаптер просто подключается к COM-порту и не требует никаких настроек.
В ассортименте продукции Maxim есть и отдельные микросхемы-мосты для
самостоятельного изготовления адаптеров различных шин.
Кроме того, фирма поставляет готовые комплекты для начинающих,
в которые уже входят адаптер, кабель, несколько компонентов iButton.
Как обойтись без управляющего компьютера
Возможно, некоторым покажется странным использование мощного
компьютера для управления простыми устройствами.
Действительно, вовсе не обязательно подключать сеть MicroLAN
к персональному компьютеру.
Фирма Maxim специально разработала для этого линейку продуктов TINI.
Это микрокомпьютеры, состоящие из своеобразной «материнской платы»
и «карт расширения», работающие под управлением специализированной
операционной системы и исполняющие код на Java.
Стандартная «материнская плата» TINI-Socket оснащена одним разъемом
для процессорного модуля в форм-факторе,
как у старого модуля SIMM с 72 контактами, разъемом питания,
RJ-11 шины 1-Wire, RJ-45 интерфейса Ethernet, D-SUB 9 pin порта RS-232.
Процессорный модуль выполнен на микропроцессоре фирмы Maxim.
Комплект программного обеспечения разработчика,
позволит реализовать на базе этого микрокомпьютера полноценный
web-интерфейс для системы на базе сети 1-Wire любой сложности.
- Подпись автора
=