71_74.PDF

P O D Z E S P O Ł Y

Specjalizowany

mikrokontroler

sieciowy

W†artykule chcemy

zapoznaÊ CzytelnikÛw

z†kilkoma produktami

skonstruowanymi specjalnie

dla Internetu, w†oparciu

o†nowoczesny, dedykowany

dla takich w³aúnie

zastosowaÒ procesor IP2022

(Ubicom). Z†tematyk¹ t¹ -

chcemy, czy nie chcemy -

bÍdziemy siÍ stykaÊ coraz

czÍúciej. Warto wiÍc zrobiÊ

kolejny krok w†jej stronÍ.

Gdyby dzisiaj zapytaÊ siÍ przewrotnie

przeciÍtnego Internauty, z†czym kojarzy

mu siÍ Internet, odpowiedzia³by prawdo-

podobnie bez zastanawiania, øe z†wielogo-

dzinnym przesiadywaniem przy monitorze

komputera i†zaliczaniem kolejnych stron

WWW lub niekoÒcz¹cych siÍ dyskusjach

na czacie. Jednym s³owem postawi³by

znak rÛwnoúci miÍdzy Internetem i†kom-

puterem, w†domyúle PC. Tymczasem we-

d³ug prognoz Forester Research , w†roku

2007 komputery PC bÍd¹ tylko w†oko³o

50% obs³ugiwaÊ Internet, a†od roku 2010

bÍd¹ juø tylko marginalnie (w skali glo-

balnej) wykorzystywane w†tym za-

kresie. Prawdopodobnie moøe to

dzisiaj trochÍ szokowaÊ, ale prze-

b³yski tego trendu zaczynaj¹ byÊ

juø widoczne.

Nie zdziwmy siÍ zatem, øe nie-

d³ugo przestanie do nas przychodziÊ

pan z†gazowni, øeby ìspisaÊ licznikî,

a†wyjazd na wakacje nie bÍdzie juø

po³¹czony ze stresem, zwi¹zanym

z†nasz¹ trosk¹ o†bezpieczeÒstwo po-

zostawionego bez opieki mieszkania. Jeúli

w†drodze odmÛwi nam pos³uszeÒstwa sa-

mochÛd, chwilÍ pÛüniej pracownicy najbliø-

szej stacji serwisowej bÍd¹ wiedzieli jakie

zabraÊ ze sob¹ narzÍdzia, aby w†jak naj-

krÛtszym czasie usun¹Ê usterkÍ na miejscu.

Wszystko to oczywiúcie dziÍki zdalnym po-

³¹czeniom internetowym, o†ktÛrych nawet

nie bÍdziemy wiedzieli.

Nie, nie, nie nazywam siÍ Stanis³aw Lem...

Procesor sieciowy IP2002

Aby wszystko to, co powyøej napisa³em

nie by³o tylko bajeczk¹ z†pogranicza fan-

tazji, musz¹ powstawaÊ coraz lepsze pod-

zespo³y i†urz¹dzenia zapewniaj¹ce dostÍp

do Internetu. Powoli, choÊ systematycznie,

odpowiednie rozwi¹zania pojawiaj¹ siÍ na

rynku. Przyk³adem mog¹ byÊ produkty fir-

my Ubicom, oparte na specjalnie do ta-

kich zastosowaÒ skonstruowanym proceso-

rze internetowym IP2022. To doúÊ nie-

zwyk³y uk³ad, opracowany w†nowoczesnej

technologii 0,25

zawarto pamiÍÊ programu typu Flash, o†or-

ganizacji 32k x†16 bitÛw oraz 8k x†16 bi-

tÛw pamiÍci programu/danych typu RAM.

Ponadto uøytkownik ma do dyspozycji

4KB zwyk³ego RAM-u. PamiÍÊ Flash moøe

byÊ oczywiúcie programowana w†uk³adzie.

RdzeÒ procesora toleruje taktowanie

przebiegiem w†zakresie czÍstotliwoúci od

DC do 120MHz, przy czym czÍstotliwoúÊ

zegarowa jest wytwarzana za poúrednict-

wem pÍtli PLL, wymagaj¹cej na wejúciu

przebiegu 3...5MHz. Procesor osi¹ga mak-

symaln¹ wydajnoúÊ 120 MIPS.

W†zaleønoúci od potrzeb jego szybkoúÊ

moøe byÊ ustalana programowo in-

strukcj¹ Speed . Powyøsze rozwi¹za-

nie pozwala zredukowaÊ pobieran¹

moc oraz emisjÍ zak³ÛceÒ EMI.

W†procesorze zastosowano 16-pozio-

mowy stos sprzÍtowy. Wskaüniki

i†stos zoptymalizowano pod k¹tem

procedur pisanych w†jÍzyku C. Fir-

ma UBICOM zaleca stosowanie pa-

kietu narzÍdziowego Red Hat

GNUPro , zawieraj¹cego kompilator

GCCANSI C, assembler, linker i†GNU de-

bugger. Warto podkreúliÊ, øe uøytkownik

ma moøliwoúÊ emulowania i†debuggowania

uk³adu poprzez interfejs SPI z†pe³n¹ szyb-

koúci¹ procesora.

Wyposaøenie uk³adu IP2022 w†typowe

dla wspÛ³czesnych procesorÛw bloki funk-

cjonalne, niczym nie powinno zdziwiÊ.

Najwaøniejsze wiÍc to: dwa 16-bitowe ti-

mery z†8-bitowymi preskalerami, mog¹ce

pracowaÊ w†trybie standardowym, PWM lub

Capture/Compare, 8-bitowy timer czasu

rzeczywistego wspÛ³pracuj¹cy z†typowym

kwarcem 32768 Hz, watchdog z†preskale-

rem, 10-bitowy, 8-kana³owy przetwornik

analogowo-cyfrowy (zapewniaj¹cy dok³ad-

noúÊ 1/2 LSB), komparator analogowy mo-

g¹cy pracowaÊ z†histerez¹ lub bez niej,

8†wejúÊ przerwaÒ zewnÍtrznych, 52 uniwer-

salne wejúcia/wyjúcia pracuj¹ce w†zakresie

napiÍÊ 3,3 V, ale toleruj¹ce poziomy 5†V.

Linie portu A†procesora charakteryzuj¹ siÍ

wydajnoúci¹ pr¹dow¹ rÛwn¹ 24 mA.

Ukierunkowanie uk³adu IP2022 na za-

stosowania internetowe, narzuci³o oczywiú-

cie pewne rozwi¹zania w†zakresie obs³ugi

typowych w†tym przypadku interfejsÛw.

Procesor zaopatrzono wiÍc w†dwa full-dup-

lexowe kana³y tzw. serializera/deserializera

( SerDes ), ktÛre s¹ wykorzystywane do

sprzÍtowego dekodowania danych i†t³uma-

Według prognoz „Forester Research”

w roku 2007 komputery PC będą tylko

w około 50% zapewniać dostęp do

Internetu, a od roku 2010 będą już

tylko marginalnie wykorzystywane do

tego celu.

sprawnej obs³ugi stosu TCP/IP oraz

ìúwiata zewnÍtrznegoî ( rys. 1 ). Charakte-

ryzuje go RISC-owa, harwardzka architek-

tura, wiÍkszoúÊ rozkazÛw wykonywanych

w†jednym cyklu o†czasie trwania 10 ns

(poza skokami). Konstruktorzy uk³adu

przystÍpuj¹c do jego projektowania, za³o-

øyli maksymalne przerzucenie zadaÒ wy-

konywanych do tej pory programowo, na

specjalizowane bloki sprzÍtowe. W†uk³adzie

Rys. 1

Elektronika Praktyczna 6/2002

m, skupiaj¹cy w†sobie

niemal wszystkie cechy potrzebne do

P O D Z E S P O Ł Y

serwer, nie trudno bÍdzie rÛwnieø zbudo-

waÊ urz¹dzenia sterowane poprzez Inter-

net. Uøytkownik po nawi¹zaniu po³¹cze-

nia z†Internetem np. za pomoc¹ kompute-

ra PC, moøe z†poziomu przegl¹darki stero-

waÊ rozmaitymi urz¹dzeniami do³¹czonymi

bezpoúrednio do web serwera.

Fot. 2. IP2022 Connectivity Kit

com. W†module o†wymiarach 25x50x17

mm zawarto kompletny serwer stron

WWW, nie wymagaj¹cy øadnych dodatko-

wych elementÛw zewnÍtrznych. W³aúciwie

wszystko siÍ mieúci w†80-pinowym uk³a-

dzie o†wymiarach 9x9 mm, zamkniÍtym

w†obudowie

Access Point 802.11b

Kolejnym, przyk³adowym zastosowaniem

procesora IP2022 jest punkt dostÍpowy,

umoøliwiaj¹cy bezprzewodowe do³¹czenie

maksymalnie 50 stacji do lokalnej sieci et-

hernetowej. Mog¹ to byÊ np. zwyk³e kom-

putery PC, drukarki sieciowe, urz¹dzenia

zdalnego monitoringu i†sterowania lub do-

wolne inne, po³¹czone w†lokalne sieci et-

hernetowe (LAN). PoszczegÛlne wÍz³y ta-

kich sieci mog¹ byÊ nastÍpnie za pomoc¹

mostkÛw/bramek do³¹czone do Internetu.

Konfiguracja tak utworzonej sieci odbywa

siÍ poprzez zwyk³¹ przegl¹darkÍ WWW. Po

dokonanych zmianach, w†kaødej chwili

moøna przywo³aÊ ustawienia fabryczne. Ad-

resy IP, podsieci i†bramki s¹ ustawiane sta-

tycznie. Moøna teø przydzielaÊ je dyna-

micznie, wÛwczas jest wymagany klient

DHCP. Punkt dostÍpowy moøe wspÛ³praco-

waÊ z†bezprzewodowymi kartami sieciowy-

mi pracuj¹cymi w†standardzie 802.11b, do-

³¹czanymi za poúrednictwem z³¹cza

PCMCIA ( fot. 3 ) lub CF ( Compact Flash )

( fot. 4 ). Omawiany tu punkt dostÍpowy

wymaga 128 kB zewnÍtrznej pamiÍci Flash.

czenia ich z†danego formatu na inny. Roz-

wi¹zanie takie powoduje znaczne odci¹øe-

nie CPU podczas obs³ugi transmisji szere-

gowej. Uk³ad IP2022 moøe byÊ z†powodze-

niem stosowany w†uk³adach konwersji pro-

toko³Ûw, np. w†uk³adzie mostka USB-I 2 C.

Bloki SerDes , w†po³¹czeniu z†portami I/O

ogÛlnego przeznaczenia, stanowi¹ wydajne

wsparcie sprzÍtowe w†realizacji interfejsÛw

Ethernet 10Base-T, USB, GPSI, SPI, I 2 C,

UART, Microwire/PLUS. Firma Ubicom

oferuje konstruktorom planuj¹cym wyko-

rzystywaÊ opisywany tu procesor,

tzw. Software Development Kit . Nie

powiem, øe dziÍki niemu stanie siÍ

dziecinn¹ igraszk¹ oprogramowanie

komunikacji wykorzystywanej

w†802.11b, Bluetooth, HomePlug,

czy Ethernecie. Na pewno jednak kon-

struktor bÍdzie mia³ to zadanie bardzo

u³atwione. Ewentualne prÛby praktyczne

moøna prowadziÊ wykorzystuj¹c IP2022

Connectivity Kit ( fot. 2 ).

BGA. Umoøliwia on zapisa-

nie nieskomplikowanej strony webowej

w†wewnÍtrznej pamiÍci typu Flash o†po-

jemnoúci 512 kB. DziÍki zastosowaniu pro-

toko³u Multi-session HTTP v†1.1 serwer

moøe wspÛ³pracowaÊ z†wiÍkszoúci¹ stan-

dardowych przegl¹darek. Obs³uguje grafikÍ

Frames, Java Script i†Java Applets. Na

p³ytce umieszczono 20-pinowe z³¹cze, wy-

prowadzaj¹ce 16 wejúÊ/wyjúÊ wraz z†zasi-

Access Point Bluetooth

Technologia Bluetooth na dobre juø za-

domowi³a siÍ wúrÛd uøytkownikÛw sprzÍ-

tu mobilnego, ktÛry wymaga po³¹czeÒ bez-

przewodowych. PrzypomnÍ tu krÛtko, øe

chodzi o†systemy ³¹cznoúci radiowej, pra-

cuj¹ce w†zakresie 2,4 GHz z†przeskokami

czÍstotliwoúci ( Frequency Hopping ). System

ten umoøliwia prowadzenie jednoczesnych

po³¹czeÒ full-duplex w†dostÍpnym

kanale. Bluetooth wydaje siÍ byÊ

idealny dla notebookÛw, telefonÛw

bezprzewodowych, czy w†przenoú-

nych urz¹dzeÒ wymagaj¹cych do³¹-

czenia do Internetu. Aby wyjúÊ na

przeciw uøytkownikom wykorzystuj¹cym

na co dzieÒ podobne urz¹dzenia, firma

Ubicom opracowa³a dwie wersje punktu

dostÍpowego Bluetooth ( fot. 5 ). W†czÍúci

radiowej wykorzystano podzespo³y pozwa-

laj¹ce na transmisjÍ danych z†szybkoúci¹

65 kb/s przez siedmiu uøytkownikÛw jed-

noczeúnie. Po³¹czenia mog¹ wymagaÊ au-

tentyfikacji. Istnieje moøliwoúÊ szyfrowania

przesy³anych danych. Na uwagÍ zas³uguje

Dzięki opracowaniom takim jak IP2022

Internet jest dostępny dla dowolnych

urządzeń.

laniem. Moøna wiÍc w†stosunkowo prosty

sposÛb zbudowaÊ w†oparciu o†ten kit np.

system zbierania danych i†bezpoúredniego

ich udostÍpniania w†Internecie. £atwa ob-

s³uga interfejsÛw takich jak: USB, I 2 C, SPI,

UART, GPSI stwarza duø¹ swobodÍ w†do-

borze urz¹dzeÒ pomiarowych. Przyk³adem

mog¹ byÊ choÊby coraz popularniejsze

web-kamery, komunikuj¹ce siÍ z†serwerem

poprzez USB. Wykorzystuj¹c omawiany tu

PhantomServer

Przyk³adowym zastosowaniem procesora

IP2022 jest jednouk³adowy Web Server -

PhantomServer, opracowany w†firmie Ubi-

Fot. 3. 802.11b Access Point ze złączem PCMCIA

Fot. 4. 802.11b Access Point ze złączem Compact Flash

Elektronika Praktyczna 6/2002

P O D Z E S P O Ł Y

marketingowy, bez zagwarantowania odpo-

wiedniego wsparcia technicznego swoim

klientom. PodjÍcie decyzji o†zakupie na

pewno bÍdzie znacznie ³atwiejsze, jeúli

klient bÍdzie mia³ úwiadomoúÊ, øe stoj¹c

wobec problemÛw technicznych nie zosta-

nie bez pomocy. £atwo zauwaøyÊ, øe mi-

mo zrÛønicowania tworzonych przez uøyt-

kownikÛw aplikacji, pewna grupa zagadnieÒ

jest wspÛlna dla wszystkich. Dlaczego kaø-

dy mia³by rozwi¹zywaÊ ten sam problem

indywidualnie. ìNec Hercules contra plu-

rezî - wyznaj¹c tÍ zasadÍ firma Ubicom

udostÍpnia zestaw narzÍdzi, u³atwiaj¹cych

tworzenie w³asnych aplikacji. S¹ to m.in.

Ubicom Connectivity Kit for the IP2002 In-

ternet Processor , zawieraj¹cy wspominany

wczeúniej Red Hat GNUPro , a†takøe Soft-

ware Development Kit , bÍd¹cy zestawem

gotowych do wykorzystania procedur.

Z†kolei Integrated Development Enviro-

ment (IDE) zawiera edytor, menedøera pro-

jektu, programator, narzÍdzia do konfigu-

racji ipModule ( rys. 6 ), a†takøe zestaw

uruchomieniowy oparty na Red Hat

GNUPro . W†ofercie Ubicom-u†s¹ rÛwnieø

p³ytki ewaluacyjne zawieraj¹ce pola mon-

taøowe, zestaw prze³¹cznikÛw, przyciskÛw

i†diod úwiec¹cych, przeznaczone do szyb-

kiego sprawdzania uk³adÛw prototypowych.

Opisane tu pokrÛtce produkty firmy

Ubicom stanowi¹ tylko niewielk¹ czÍúÊ

oferty handlowej, zwi¹zan¹ z†procesorem

internetowym IP2022. Firma UBICOM daw-

niej nazywa³a siÍ SCENIX i†juø wtedy zaj-

Rys. 6

Fot. 5. Dwie wersje Access Point

Bluetooth

mowa³a siÍ rozpowszechnianiem podzespo-

³Ûw i†narzÍdzi dla Internetu. Z†tego okre-

su pochodzi wiele podzespo³Ûw i†gotowych

rozwi¹zaÒ, ktÛre z†pewnoúci¹ s¹ dobrze

znane inøynierom zajmuj¹cym siÍ konstru-

owaniem urz¹dzeÒ dla Internetu.

Jaros³aw Doliñski, AVT

jaroslaw.dolinski@ep.com.pl

szerokie wsparcie techniczne firmy Ubicom

zarÛwno w†zakresie sprzÍtu jak i†oprogra-

mowania. Oprogramowanie firmowe moøe

byÊ zdalnie upgrade'owane.

Dodatkowe informacje

Zestawy i urz¹dzenia przedstawione w artykule

udostêpni³a redakcji firma MEMEC, tel. (32) 238-

03-60, www.atest.com.pl.

Dodatkowe informacje o prezentowanych

w artykule produktach mo¿na znaleŸæ w Internecie

pod adresem www.ubicom.com.

Wsparcie techniczne dla IP2022

Trudno sobie wyobraziÊ, aby firma zaj-

muj¹ca siÍ rozpowszechnianiem produktÛw,

o†ktÛrych mowa wyøej, osi¹gnÍ³a sukces

Elektronika Praktyczna 6/2002

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: