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Die folgende Übersicht und Kurzbeschreibung der Bussysteme liefert einen Überlick über die
Stärken und Schwächen der Systeme, damit Sie in Ihrer Entwurfs- und Spezifikationsphase Ihre Systemkomponenten optimal vernetzen.
Bus-Eigenschaften im Vergleich
| Bussystem |
Geschwindigkeit |
Leitungslänge |
Busteilnehmer |
| EIB |
9,6kHz |
4km pro Linie, max 15 Linien in je 15 Bereichen |
256 pro Linie, 256x15x15 = 57600 |
| LIN |
20kHz |
40m |
16 |
| CAN (1-wire) |
typisch 33kHz |
100m |
32 |
| I2C (std), SMBus |
100kHz |
2m |
20 |
| SPI |
110kHz |
6-8m (30m) |
2 |
| RS232 |
115kHz |
15m |
2 |
| CAN (fehlertolerant) |
125kHz |
100m |
32 |
| ASi |
167kHz |
100m |
62 (mit je 4E,3A) |
| Bitbus |
375kHz |
300m bis 1200m(62,5kHz) |
250 |
| I2C |
400kHz |
2m |
20 |
| DeviceNet |
500kHz |
40m |
30 |
| INTERBUS |
500kHz (Kupfer),
2MHz(LWL) |
13km (Kupfer),
80km (LWL) |
256 (4096E/A) |
| CAN (high speed) |
1MHz |
40m |
100 |
| GPIB |
1MHz |
20m |
15 |
| I2C (high speed) |
3,4MHz |
0,5m |
5 |
| FlexRay |
10MHz |
|
64 |
| USB (1.1) |
1,5MHz oder 12MHz |
25m |
127 |
| PROFIBUS |
12MHz |
100m (bei nur 9,6kHz 1,2km) |
32 pro Seg. 126 pro Netzwerk |
| MOST |
24MHz |
|
64 |
| SCSI |
40MHz |
6m |
8 |
| MOST 2 |
50MHz |
|
64 |
| Fast SCSI |
8-80MHz |
3m |
8 |
| IDB1394 (automotive Firewire) |
100MHz |
m |
|
| Ultra SCSI-3 |
18-160MHz |
12m |
16 |
| Firewire (IEEE-1394) |
400MHz |
72m |
63 |
| USB 2.0 HiSpeed |
480 MHz |
25m |
127 |
Tabelleneintraege sind nach maximaler Geschwindigkeit des jeweiligen Bussystems sortiert.
UART
(Universal Asyncronous Receiver Transmitter)
- serielle Übertragung
- einfach, universell
- asynchron (bedeutet: Datenclock ist nicht in die Daten integriert, Sender und Empfänger müssen sich vor der Übertragung auf die Übertragungsgeschwindigkeit einigen (= Baudrate einstellen)).
- Übertragung byteweise mit Start- und Stoppbit
- Paritätsbit wahlweise
- 1 Leitung pro Informationsflussrichtung (RX, TX)
- Hardwareflusskontrolle
SPI
(Serial Peripheral Interface)
- synchrone serielle Übertragung (Clockleitung)
- ursprünglich von Motorola entwickelt
- 3+n Leitungen (für n Teilnehmer)
SCLK: Serial Clock
MOSI: Master Out Slave In :Data from Master to Slave
MISO: Master In Slave Out :Data from Slave to Master
SS: Slave Select
IIC, I2C
(Inter IC Connection)
- einfache Hardwareanforderungen: Clock und Datenleitung (bidirektional)
- Busgeschwindigkeit richtet sich nach dem langsamsten Teilnehmer
- Multimaster Betrieb möglich (Arbitrierung)
- keine spezifizierten Kabel oder Stecker
- Busteilnehmer sind adressiert
SMBus
(System Management Bus)
LIN
(Local Interconnect Network)
- einfach und günstig
- Single Master, multiple Slave
- ideal als Subbus an CAN Knoten
- mit UART-Hardware realisierbar
CAN
(Controller Area Network)
- Standard Busystem in automotive Anwendungen, wird aber auch in industriellen Anwendungen eingesetzt
- mehrere Standards CAN-A, CAN-B Full-CAN
- relativ aufwendiges Protokoll
- keine Adressierung, Message-Identifier (content oriented messages)
- fixes Bustiming
- Mechanismen zur Fehlererkennung und Korrektur
DeviceNet
- Sehr verbreiteter Bus im amerikanischen Markt
- vergleichbar mit dem CAN-Bus
-
Link zu DeviceNet
GPIB
(General Purpose Interface Bus, auch General Purpose Instrumentation Bus)
- IEEE488 Standard, IEEE60488
- von der Firma Hewlett-Packard (HP) als HP-IB entwickelt
- paralleler 8-bit Bus, mit dem bis zu 15 Geräte verbunden werden kann (30 Geräte adressierbar) die physikalische Spezifikation gestattet jedoch nur den Anschluss von 15 Geräten pro Bus
- 1MBit/s
- verbreiteter Standard in der Messtechnik
FlexRay
- automotive x-by-wire
- echtzeitfähig
- zeitgesteuert, damit für sicherheitsrelevante Anwendungen geeignet
- synchrone und asynchrone Datenübertragung möglich
- Fehlererkennung
- optisches und elektrisches Medium
- lineare oder sternförmige Topologie
USB
(Universal Serial Bus)
- Standard zur Anbindung unterschiedlichster Pheripherie an den PC
- Single Master System mit bis zu 127 Slaves
- "hot plug in" Funktionalität
- wird von Windows, Linux (Unix) und Apple unterstützt
- standardisierte Kabel und Stecker zur Vereinheitlichung der vielen PC-Interfaces
- Interfaces zu anderen Schnittstellen verfügbar (USB<->RS232, USB<->PS2, USB<->parallel,...)
PROFIBUS
(Process Field Bus)
- serielle Übertragung RS485 konform
- 9,6kBit - 12MBit, mit zunehmender Geschwindigkeit verringert sich die maximale Übertragungslänge von 1200m bis auf 100m. Die eingestellte Übertragungsgeschwindigkeit gilt für den gesamten Bus und muss von allen Teilnehmern unterstützt werden.
- Bus kann aus mehreren Segmenten bestehen. Jedes Segment enthält max. 32 Teilnehmer (1 Master und 31 Slaves), die Segmente werden mit Repeatern verbunden.
-
Link zu Profibus
MOST
(Media Oriented Systems Transport)
- serielles Bussystem zur Übertragung von Audio- und Video-, Sprach- und Datensignalen über Lichtwellenleiter
- Ring Topologie
- plug and play
- ein Master speist kontinuierlich MOST-Frames in den Ring
- 60 physikalische Kanäle können konfiguriert werden
- Übertragung von Streaming-Daten (synchrone Datenübertragung) und Paketdaten (asynchrone Datenübertragung)
-
Link zur MOST-Bus Cooperation
IEEE1394, Firewire
- Bus-Standard für Kommunikation und Austausch hoher Datenmengen (MPEG2, DVD, Audio)
- hot plug in
- automatische Erkennung und Konfiguration der Busteilnehmer
- garantierte Bandbreite
Welche Mikrocontroller eignen sich für die unterschiedlichen Bussysteme?
- Byteorientierte Kommunikation (RS232, RS485, LIN, IIC IIS,) kann von 8-Bit Mikrocontrollern gesteuert werden.
- Nachrichtenorientierte Kommunikation mit geringem Umfang aber hohen Übertragungsraten (CAN) erfordert gewöhnlich einen 16 Bit Mikrocontroller im mittleren Leistungsbereich.
- Nachrichtenorientierte Kommunikation mit mittlerem Umfang und mittleren Übertragungsraten (Ethernet) erfordern meist 32-Bit Mikrocontroller.
Weiter muss der Mikrocontroller auch aussreichend Rechenleistung und Speicher (Flash und RAM und ggf. EEPROM) zur Verfügung stellen um die ihm gestellen Aufgaben zufriedenstellend zu erledigen. Hier hilft nur eine gründliche Analyse der Spezifikation.
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