YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MİKRODENETLEYİCİLİ ENDÜSTRİYEL SERİ PROTOKOL ÇÖZÜMLEYİCİ SİSTEMİNİN PROGRAMI Elektronik ve Haberleşme Müh. Kemal GÜNSAY FBE Elektronik ve Haberleşme Anabilim Dalı Elektronik Programında Hazırlanan YÜKSEK LİSANS TEZİ Tez Danışmanı : Yrd. Doç. Dr. Tuncay UZUN (YTÜ) İSTANBUL, 2009 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MİKRODENETLEYİCİLİ ENDÜSTRİYEL SERİ PROTOKOL ÇÖZÜMLEYİCİ SİSTEMİNİN PROGRAMI Elektronik ve Haberleşme Müh. Kemal GÜNSAY FBE Elektronik ve Haberleşme Anabilim Dalı Elektronik Programında Hazırlanan YÜKSEK LİSANS TEZİ Tez Danışmanı : Yrd. Doç. Dr. Tuncay UZUN (YTÜ) İSTANBUL, 2009 İÇİNDEKİLER Sayfa KISALTMA LİSTESİ ................................................................................................................ v ŞEKİL LİSTESİ ...................................................................................................................... viii ÇİZELGE LİSTESİ .................................................................................................................... x ÖNSÖZ ...................................................................................................................................... xi ÖZET ........................................................................................................................................ xii ABSTRACT ............................................................................................................................ xiii 1. GİRİŞ ....................................................................................................................... 1 1.1 Veri İletişim Protokolleri ......................................................................................... 1 1.1.1 Senkron seri veri iletişimi ........................................................................................ 1 1.1.2 Asenkron seri veri iletişimi ...................................................................................... 1 1.2 Endüstride Kullanılan Bazı Haberleşme Protokolleri.............................................. 2 1.2.1 Tümleşik devreler arası protokol (I2C) .................................................................... 3 1.2.2 Ethernet .................................................................................................................... 5 1.2.3 Seri ileri teknoloji bağlantısı (SATA) ..................................................................... 7 1.2.4 Modbus protokolü .................................................................................................... 9 1.2.5 İşlem alanı veri yolu protokolü (PROFIBUS) ....................................................... 10 2. I2C STANDARDI .................................................................................................. 13 2.1 I2C Veri yolu Tarihçesi .......................................................................................... 13 2.2 I2C Veri yolu Özellikleri ........................................................................................ 15 2.3 Tasarımcı Açısından Faydaları .............................................................................. 16 2.4 Üretici Açısından Faydaları ................................................................................... 17 2.5 Tümleşik Devre Tasarımcıları Açısından Faydaları .............................................. 17 2.6 I2C Veri yolu Protokolü ......................................................................................... 17 2.6.1 SDA ve SCL işaretleri ........................................................................................... 19 2.6.2 SDA ve SCL lojik seviyeleri ................................................................................. 19 2.6.3 Veri Geçerliliği ...................................................................................................... 19 2.6.4 START - STOP Koşulları ...................................................................................... 20 2.6.5 Bayt Formatı .......................................................................................................... 20 2.6.6 Onay (ACK) ve Onay Yok (NACK) ..................................................................... 21 2.6.7 Saat Eşleme ............................................................................................................ 21 2.6.8 Uzlaşma ................................................................................................................. 22 2.6.9 Saat Yayma ............................................................................................................ 23 2.6.10 Slave Adres ve Okuma/Yazma Biti ....................................................................... 23 2.6.11 10-bit Adresleme ................................................................................................... 25 2.6.12 Saklı Adresler ........................................................................................................ 27 2.6.13 Genel Çağrı Adresi ................................................................................................ 27 2.6.14 Yazılımsal Reset .................................................................................................... 28 2.6.15 START Baytı ......................................................................................................... 29 2.6.16 Hattı Temizleme .................................................................................................... 30 ii 2.7 I2C Hattının diğer Haberleşme Protokolleri ile Kullanımı .................................... 30 2.7.1 CBUS ile Uyumluluk ............................................................................................. 30 2.7.2 Sistem Yönetim Veri yolu (SMBus) ..................................................................... 30 2.7.3 Güç Yönetim Veri yolu (PMBus) .......................................................................... 30 2.7.4 Akıllı Platform Yönetim Ara yüzü (IPMI) ............................................................ 30 2.7.5 Gelişmiş Telekomünikasyon İşleme Mimarisi (ATCA) ....................................... 31 2.8 I2C Protokolü Uygulaması ..................................................................................... 31 2.8.1 I2C Master Uygulaması ......................................................................................... 32 2.8.2 I2C Slave Uygulaması ............................................................................................ 32 3. TÜMLEŞİK DEVRELER ARASI PROTOKOL ÇÖZÜMLEYİCİ ÖRNEK SİSTEMLER ......................................................................................................... 36 3.1 BusBee Seri Protokol Çözümleyici ....................................................................... 36 3.2 MCC Tümleşik Devreler Arası/Sistem Yönetim Veriyolu Protokol Çözümleyici 38 3.3 Jupiter Instruments Tümleşik Devreler Arası Protokol Çözümleyici.................... 40 3.4 Beagle Tümleşik Devreler Arası/Seri Çevre Birimi Arayüzü Protokol Çözümleyici ........................................................................................................... 42 3.5 Seri Protokol Çözümleyici Yazılımlarının Tablo halinde Karşılaştırılması .......... 45 4. LABVIEW GELİŞTİRME ORTAMI ve TÜMLEŞİK DEVRELER ARASI PROTOKOL UYGULAMALARI ........................................................................ 47 4.1 LabVIEW ............................................................................................................... 47 4.1.1 LabVIEW Ortamı .................................................................................................. 48 4.1.1.1 Ön panel ................................................................................................................. 48 4.1.1.2 Blok şema .............................................................................................................. 48 4.1.2 LabVIEW Geliştirme Paketleri ............................................................................. 49 4.2 LabVIEW Destekli Tümleşik Devreler Arası Protokol Yazılımları ..................... 49 4.2.1 ARM Mikrodenetleyiciler için NI Gömülü Modülü ............................................. 49 4.2.2 NI–8451 Genel Amaçlı Seri Haberleşme Modülü ................................................ 52 4.2.3 Telos Veri yolu Okuyucu ...................................................................................... 54 5. MİKRODENETLEYİCİLİ ENDÜSTRİYEL SERİ PROTOKOL ÇÖZÜMLEYİCİ SİSTEM .................................................................................... 58 5.1 Seri Protokol Çözümleyici Sisteminin Donanımı ................................................. 59 6. MİKRODENETLEYİCİLİ ENDÜSTRİYEL SERİ PROTOKOL ÇÖZÜMLEYİCİ SİSTEMİNİN YAZILIMI ......................................................... 61 6.1 Kişisel Bilgisayar Yazılımı .................................................................................... 61 6.1.1 Seri Protokol Çözümleyici Yönetim Paneli ........................................................... 61 6.2 Mikrodenetleyici Yazılımı ..................................................................................... 66 6.2.1 Ana Döngü ve Tuş İşleme Yazılımı ...................................................................... 68 6.2.2 Yönetim Katmanı ile Haberleşme Yazılımı .......................................................... 71 6.2.3 Veri yolu Örnekleyici Yazılımı ............................................................................. 72 6.2.4 Protokol