Автор получил ответ от ведущего специалиста фирмы 'ЭЛИН' с комментариями по схеме увеличения длины шины Micro Lan.

1. Глубокий анализ аналогичных схем позволяет сделать правильные выводы. Сохранен стиль и пунктуация от эксперта и текстовый ответ переведен в html. Цифры говорят сами за себя. Это решающий фактор. Смотри 'в – четвертых' опыт 3 и 4.

2. В данном анализе нет экономической оценки с учетом размеров России, сроков и цен на поставки элементов. Как говорила моя бабушка, побывав в супермаркете: « И все мне здесь нравиться – продавцы нравятся, товар нравится, но вот ЦЕНА не нравиться». Или « за морем телушка – полушка, да рубь – перевоз».

--------------------------------

20.5.2003

Здравствуйте, Андрей Анатольевич.

Извините за задержку с ответом. Она была вызвана целым рядом обстоятельств и связанна, как с цейтнотом в работе, так и со стремлением досконально разобраться в предложенном Вами схемотехническом решении. Однако, в настоящее время я собираюсь в командировку на две недели и откладывать еще свое письмо к Вам уже нет смысла.

Итак.

Во-первых, спасибо за подробное пространное послание, в котором все досконально изложено и прозрачность описания работы узла «восстановителя» сигналов линии после его прочтения – очевидна.

Во-вторых, хотелось бы отметить, что Ваша схемотехника вызвала до боли знакомые воспоминания о чем-то подобном, и удивительно схожем. Знаете, еще с тех пор, когда мы начинали вплотную заниматься 1-Wire, а это было году в 1997, у фирмы PoitSix Inc. на сайте были открыты все схемы. Так вот пара из оконечных каскадов адаптеров для компьютеров с активной подтяжкой их собственной разработки очень напоминают Вашу схему (только у них использованы МОП-транзисторы). Безусловно, я не вовсе не хочу сказать, что Вы что-то у кого-то «стянули». Просто это говорит о том, что Вы независимо пришли примерно к тому же решению, что и разработчики PoitSix Inc.. Но, они почему-то не предлагали это решение в качестве «восстановителя» линии, и регламентировали его только, как насадку для мастера. Кроме того, они пошли дальше, и нашли среди номенклатуры фирмы MAXIM (которая, кстати, тогда не имела никакого отношения к Dallas Sem.) уникальный супервизор с двумя компараторами верхнего и нижнего уровня (MAX6314), действенность работы которого по реализации идеи предложенной, в том числе, и Вами, на несколько порядков эффективнее. Кроме того, это уже законченное интегральное решение, которое на практике оказалось столь удачным, что кочует с подачи специалистов Dallas Sem. на протяжении 5 лет из одного их документа по 1-Wire в другой (см., например, http://www.maxim-ic.com/1st_pages/tb1.htm) .

Мы и сами неоднократно убеждались в эффективности этого решения, даже по сравнению с выходным каскадом DS2480B, а потому оно заложено в большинстве наших конструкций, в которых в качестве мастера линии используется микроконтроллер.

В-третьих, удивительное дело с точки зрение инженера жить в эпоху Интернета, когда практически все известно о том, что делают другие, перенимать их опыт и не делать ошибок которые уже кто-то когда-то делал. Так вот, лично мой опыт показывает, что ни одна попытка, предпринимаемая до сегодняшнего дня по созданию репитера 1-Wire, не увенчалась успехом.

Этот опыт, опирается как на постоянный анализ состояния дел в этой области (конференции по 1-Wire и сайты основных разработчиков), так и на наш собственный опыт создания подобных систем (см. ftp://ftp.elin.ru/pdf/1-Wire/1wrain_powtor.pdf (однако это единственно, что мы выложили, а так есть еще штук 5 схем и просто с активной подтяжкой на линии, и даже с полным гальваническим разделением + активная подтяжка)).

Речь при этом идет не о построении систем на базе пусть даже 20-30 однотипных цифровых термометров с малым собственным потреблением, а о полноценных 1-Wire-системах с самыми различными типами однопроводных устройств, участвующих одновременно в работе на линии.

Вот когда, их 50-70, да многие требуют питания по 5-10мА (например оптроны развязок), и коммутируют нагрузки с такими же токами, да работают на отработку уставок управления, а не занимаются только мониторингом, результаты которого легко отфильтровать программно, а линия метров 150-200, а вокруг еще «хлопают» магнитные пускатели и работают насосы (т.е. помеховая ситуация не простая), вот тогда начинаются настоящие проблемы.

Которые не только по нашему опыту, но и по опыту наших с Вами коллег по всему миру не имеют однозначного решения с точки зрения репитеров, какой бы то ни было аппаратной конструкции. Да можно в частном случае, ценой неимоверных усилий найти место правильного расположения такого восстановителя и добиться какого-то успеха, но, изменив чуть конфигурацию линии или добавив еще одно устройство, можно полностью обрушить обмен на ней. Однако мы, как и многие из людей посещающих конференции Dallas Sem., после долгого пути проб и ошибок, пришли к иному подходу. А именно, к методам особого программного обслуживания проблемных 1-Wire-линий.

При этом, производится максимальная затяжка временных слотов 1-Wire-интерфейса, которая по своим характеристикам иногда даже вступает в противоречие с основополагающими параметрами временных соотношений стандарта обмена не однопроводной шине. Однако, как это не странно все работает. Более того, количество сбоев на проблемных линиях при этом стремится к нулю. Такой подход не означает, что мы принципиально не верим в схемотехническое решение по устранению проблем в проблемных однопроводных линиях. Нет, напротив мы очень внимательно относимся ко всем предложениям в этой области, при этом, проверяя каждое из них на практике.

В-четвертых, чтобы понять насколько эффективно именно Ваше решение мы решили произвести эксперимент, который уже совершали неоднократно. В нашей лаборатории существует тестовая однопроводная линия, проложенная неэкранированным кабелем 5 категории в соответствии с принципами общей шины, длинной около 200-220 метров, которую мы используем для испытаний и предварительного прогона систем, перед их передачей заказчикам. Линия достаточно сложная: некоторые ее участки проходят 1 метре от силового трансформатора и распределительных щитов, а на протяжении 50 метров она идет в 1см от силовых кабелей, при этом реализуя достаточно замысловатую геометрию прокладки.

Так вот повесили мы вдоль этой линии на коротких патчах для ровного счета 40 однопроводных устройств (самых различных (на базе DS18S20, DS18B20, DS2401, DS2406, DS2438, DS2423, DS2890 и т.д.)) и решили испытать четыре решения: Ваше, аналогичное наше, но на базе MAX6314 (кстати, как уже отмечалось ранее эта схема уже несколько раз проверялась нами подобными экспериментами, но здесь мы решили ее тоже использовать для сравнения), программное решение по помехоустойчивому обслуживанию линии, и новый появившейся адаптер Link (см. http://www.ibuttonlink.com/). В первых двух вариантах использовался стандартный адаптер от Dallas Sem. DS9097U-009, а в третьем микроконтроллер с выходной подтяжкой на базе MAX6314. В первом, втором и четвертом случае в качестве мастера был использован компьютер, а во втором случае контроллер ML98D нашей разработки. Счетчики сбоев были написаны с использованием наших собственных разработок.

Вот каковы результаты с учетом того, что 1-Wire-«репиторы», изготовленные по Вашей и нашей схеме, территориально размещались именно в тех местах линии, при которых получалось меньшее количество сбоев, что, определялось опытным путем:

1. Работа без каких-либо «прибамбасов» на адаптере DS9097U-009 в моде Regular Speed активной подтяжки - количество ошибок при 1-Wire-посылках – 100% (линия вообще не работает).

2. Работа без каких-либо «прибамбасов» на адаптере DS9097U-009 в моде Flex Speed активной подтяжки - количество ошибок при 1-Wire-посылках – 77% (линия вообще не работает).

3. Ваша схема 1 шт. на линии (~ середина линии) - количество ошибок при 1-Wire-посылках – 40%.

4. Ваша схема 2шт. на линии (~ 1 начале линии, 2 в середине линии) - количество ошибок при 1-Wire-посылках – 32%.

5. Наша схема 1 шт. на линии (~ середина линии) - количество ошибок при 1-Wire-посылках – 33%.

6. Наша схема 2шт. на линии (~ 1 начале линии, 2 в конце линии) - количество ошибок при 1-Wire-посылках – 29%.

7. ML98D с активной подтяжкой без «репитеров», с специальным программным обеспечением, но без программной фильтрации- количество ошибок при 1-Wire-посылках – 6%.

8. Адаптер Link - количество ошибок при 1-Wire-посылках – 2%.

Эти цифры говорят сами за себя. И наверно это правильно, т.к. наибольшие сбои и ошибки в 1-Wire-линии появляются именно от переходных процессов и отражений сигналов, а их можно устранить либо затягиванием процессов обмена, либо методами цифровой обработки сигнала (чем и «силен» Link). Да, мы потратили на этот эксперимент около полутора недель и достаточно много сил, однако, его результаты не только показательны для Вашей схемы, но и для нас очень значимы (особенно в отношении только, что появившихся у нас адаптеров Link), поэтому не времени ни сил не жалко.

Правда в описанном выше эксперименте, есть одно очень существенное допущение. Мы при его проведении считаем, что однопроводные устройства нашей конструкции оптимальны. Однако, это может быть не совсем так. Во всяком случае, они по своей схемотехнике достаточно сильно отличаются от «чистых» однопроводных компонентов (см. схемы в паспортах элементов ML-OEM по адресу http://www.elin.ru/1-Wire/04.htm).

В-пятых, по поводу сотрудничества связанного с опубликованием Вашей статьи и гонораром за нее. Тут Вы наверно не верно все поняли. Мы очень маленький коллектив. Нас всего 12 человек и работаем мы в таком же государственном научном учреждении, как и Вы (см. http://www.elin.ru/ABOUT.htm). И все, что мы делаем по направлению 1-Wire это в очень большой степени подвижничество, как я понимаю, также как и у Вас. И с работой у нас, похоже, так же как у Вас достаточно напряженно. Так, что по поводу гонораров это ни к нам. Мы можем лишь опубликовать Вашу статью в нашем разделе ИНФОРМАЦИЯ web-страницы, посвященной 1-Wire-технологии, на ряду с другими, да и то бесплатно.

В-шестых, что касается того, какие кому однопроводные устройства нравятся, это как девушки, дело очень личное. Однако, в этом вопросе есть и объективные моменты. Например, с точки зрения схемотехники реализации однопроводного интерфейса все кристаллы достаточно здорово отличаются, делясь при этом на три группы:

1. DS2401, DS2405 – такие как первые приборы iButton (до 1994 года),

2. DS1820, DS2407P, DS2423, DS2450, DS2417 и т.д. – вторая более удачная разработка для длинных линий (до 2000 года),

3. DS18S20, DS18B20, DS1822, DS2438, DS2409, DS2890 и т.д. – наиболее удачный последний вариант схемотехники 1-Wire-интерфейса (после 2000 года).

А что касается возможностей DS2450 по заданию выходных воздействий, то с появлением DS2408, а на сегодня это уже реальность, скорее это будет напоминать стрельбу из пушки по воробьям.

С уважением, Ольховский Алексей. common@elin.ru

--------------------------------