MODEM Kameleon KS 614
1. Informacje ogólne
"Kameleon" to urządzenie służące do transmisji danych drogą radiową. Produkowane jest w kilku odmianach umożliwiających użytkownikowi wybranie najlepszego pod względem technicznym i ekonomicznym rozwiązania. Ponieważ niektórzy użytkownicy korzystają z posiadanych już własnych radiotelefonów, Poszczególne typy "Kameleona" produkowane są z wbudowaną radiostacją lub bez. 
1.1. Przeznaczenie kontrolera
Kontroler "Kameleon" jest autonomicznym, wyposażonym we własny system mikroprocesorowy, kontrolerem węzłowym, służącym do przesyłania danych cyfrowych drogą radiową, pod kontrolą zawartego w pamięci FLASH protokołu, np. XTRANS. Najczęściej kontroler ten jest wykorzystywany jako urządzenie pośredniczące pomiędzy sterownikami a stacją monitorującą np. przepompownie ścieków, elektrownie, stacje meteorologiczne i inne urządzenia wymagające zdalnego sterowania i zbierania informacji.
Zastosowany protokół transmisji bardzo dobrze współpracuje ze sterownikami wyposażonymi w moduł transmisyjny MODBUS, MODBUS-RTU, i inne. Konstrukcja kontrolera umożliwia użytkownikowi zastosowanie własnych protokołów transmisji i umieszczanie ich w pamięci FLASH przy pomocy dołączonego oprogramowania "KAMINAL".
Kontroler "Kameleon" może współpracować z dowolną radiostacją FM z prędkością 1200 lub 2400 BPS emisją FSK. Dla prędkości wyższych należy zastosować radiostacje o konstrukcji specjalnej (patrz tabela 1). Kontroler "KAMELEON" może współpracować z każdym urządzeniem wyposażonym w interfejs RS-232C lub RS-485 np.: komputerem, terminalem, sterownikiem czy GPS'em.

Obecne oprogramowanie kontrolera pozwala wykorzystać go jako:

1. Radiomodem przezroczysty (XTRANS)
2. Retransmiter
3. Przemiennik międzypasmowy
4. Urządzenie terminalowe (TNC)

Kontroler pracujący jako retransmiter lub jako przemiennik międzypasmowy pracuje samodzielnie i nie wymaga nadzoru komputera.
W konstrukcji kontrolera przewidziano możliwość zainstalowania niestandardowych modemów o emisjach zgodnych z sugestiami użytkownika.
Kontroler zasilany jest z zewnętrznego stabilizowanego źródła prądu stałego o napięciu 12÷14V i wydajności prądowej ~250mA.

2. Wyposażenie

1. Kontroler "Kameleon"

szt. 1

2. Kabel sygnałowy (tylko do KS-614, KM-469 i KM-589)

szt. 1

3. Kabel RS-232

szt. 1

4. Kabel zasilający

szt. 1

5. Instrukcja obsługi

szt. 1

6. Oprogramowanie "Kaminal" szt. 1

2.1. Wyposażenie dodatkowe:

1. Zasilacz ZRB-1205

2. Anteny

3. Kable i złącza antenowe

4. Maszty antenowe

Parametry anten, masztów, kabli itp. należy ustalić po zapoznaniu się z zezwoleniem Państwowej Agencji Radiokomunikacji.

3. Dane Techniczne

3.1. Wersja standardowa:

protokół transmisji zależy od oprogramowania (XTRANS, AX.25)
pamięć RAM 32KB
pamięć EPROM 32KB
pamięć FLASH 256KB (8X32KB)
interfejs RS-232C (1200 ÷ 38400 BPS)
interfejs RS-485 (1200 ÷ 38400 BPS)
linie do współpracy z radiostacją RX Audio
TX Audio
PTT (kluczowanie nadajnika)
zakres napięcia wejściowego RX Audio 7,75 ÷ 308,5 mV RMS
szybkość transmisji radiowej 1200 BPS
modulator FSK
zakres napięcia wyjściowego TX Audio 0,0 ÷ 775,0 mV RMS (regulowany)
częstotliwość MARK 1200 Hz
częstotliwość SPACE 2200 Hz
zasilanie +12 ÷ +14V/0,25A
wymiary dla typów KS i KM 170 x 105 x 38 mm
wymiary dla typów RS i RM 170 x 105 x 58 mm
masa dla typów KS i KM 650 g
masa dla typów RS i RM 1050 g

3.2. Wersja z modułem M-469:

protokół transmisji zależy od oprogramowania (XTRANS, AX.25)
pamięć RAM 32KB
pamięć EPROM 32KB
pamięć FLASH 256KB (8X32KB)
interfejs RS-232C (1200 ÷ 38400 BPS)
interfejs RS-485 (1200 ÷ 38400 BPS)
linie do współpracy z radiostacjš RX Audio
TX Audio
PTT (kluczowanie nadajnika)
zakres napięcia wejściowego RX Audio 100 ÷ 1000 mV RMS
szybkość transmisji radiowej 1200, 2400, 4800 BPS
modulator FFSK
zakres napięcia wyjściowego TX Audio 0,0 ÷ 775,0 mV RMS (regulowany)
częstotliwość MARK
dla 1200 BPS
dla 2400 BPS
dla 4800 BPS

1200 Hz
1200 Hz
2400 Hz
częstotliwość SPACE
dla 1200 BPS
dla 2400 BPS
dla 4800 BPS

1800 Hz
2400 Hz
4800 Hz
zasilanie +12,0 ÷ +14,0 V/0,45A

3.3. Wersja z modułem M-589:

protokół transmisji zależy od oprogramowania (XTRANS AX.25)
pamięć RAM 32KB
pamięć EPROM 32KB
pamięć FLASH 256KB (8X32KB)
interfejs RS-232C (1200 ÷ 38400 BPS)
interfejs RS-485 (1200 ÷ 38400 BPS)
linie do współpracy z radiostacjš RX Audio
TX Audio
PTT (kluczowanie nadajnika)
zakres napięcia wejściowego RX Audio 100 ÷ 1000 mV RMS
szybkość transmisji radiowej 9600 ÷ 38400 BPS
modulator GMSK
zakres napięcia wyjściowego TX Audio 0,0 ÷ 1000 mV RMS (regulowany)
zasilanie +12,0 ¸ +14,0 V/0,45A (typowo +12V)

Do opisania stanu, w jakim znajduje się kontroler służą kolorowe lampki sygnalizacyjne:

POWER

sygnalizuje włączenie zasilania

TX

sygnalizuje włączenie nadajnika

CON

sygnalizuje połączenie z korespondentem

RX

sygnalizuje odbiór i dekodowanie danych

STA

status (dane oczekują na wysłanie)

5. Zasada działania
Kontroler "Kameleon" składa się z dwóch podstawowych bloków funkcjonalnych: modemu i autonomicznego systemu mikroprocesorowego. Modem stanowiący część analogową służy do zamiany sygnałów cyfrowych na sygnały analogowe, które mogą być przesłane drogą radiową. Spełnia on również odwrotną funkcję zamieniając odebrany drogę radiową sygnał analogowy na sygnał cyfrowy. Modem w wersji standardowej zbudowany jest w oparciu o układ scalony FX-614 firmy CML. Układ ten może zostać wyłączony. Wtedy do złącza CN3 wewnątrz kontrolera "Kameleon" można podłączyć moduł z innym układem modemowym np. M-469 lub M-589, realizującym inną emisję, czy też inną prędkość transmisji.

Sercem systemu mikroprocesorowego jest układ scalony TMPZ84C015 taktowany zegarem 9.8304 MHz. Wewnątrz swojej struktury zawiera moduł jednostki centralnej CPU, moduł licznika-czasomierza CTC, moduł portów równoległych PIO oraz moduł portów szeregowych SIO. Pamięć stałą tworzy EPROM 27C256, w którym znajduje się oprogramowanie systemowe pozwalające na skonfigurowanie, zaprogramowanie i przetestowanie kontrolera, oraz pamięć typu FLASH 28F020, podzielonej na 8 banków, w której umieszcza się oprogramowanie komunikacyjne, wykonujące zadania określone przez użytkownika kontrolera. System posiada 32kB statycznej pamięci RAM 62256, która wykorzystywana jest jako pamięć operacyjna oraz bufor wysyłanych i odbieranych danych.

Cała sieć logiczna kontrolera umieszczona jest w reprogramowalnym układzie scalonym XC95144, który realizuje wszystkie pozostałe funkcje pomocnicze, jak kodowanie, synchronizacja, generacja niezbędnych sygnałów zegarowych, dekodowanie adresów oraz przełšczania banków pamięci FLASH.

Konfiguracja kontrolera, ustawiona przez użytkownika kontrolera, przechowywana jest w pamięci nieulotnej E 2 PROM typu 24C08.

Wbudowany port szeregowy RS-232C lub RS485 jest obsługiwany poprzez kanał B modułu portów szeregowych SIO. Może on pracować z szybkością od 1200 do 38400 bodów poprzez konwerter poziomów logicznych MAX211 (tryb RS-232C) lub LTC1482 (tryb RS485). Dane odebrane przez wybrany port, po obróbce programowej, są wysyłane kanałem A modułu portów szeregowych SIO do modemu kontrolera. Szybkość transmisji zależy od typu modemu zastosowanego w kontrolerze i określona jest w Tabeli 1 . Dane odebrane poprzez kanał A modułu portów szeregowych SIO, są przesyłane kanałem B. Sposób obróbki, buforowania i przesyłania danych (algorytm działania, układ ramki transmisyjnej, kodowanie, opóźnienia, itp.) jest określony oprogramowaniem komunikacyjnym mieszczącym się w wybranym przez użytkownika banku pamięci FLASH.

Podstawowym oprogramowaniem komunikacyjnym jest XTRANS. Odbiera on dane, przychodzące wybranym portem szeregowym, umieszcza je w ramce transmisyjnej i przesyła drogą radiową do pozostałych kontrolerów, których odbiorniki radiowe ustawione są na tym samym kanale (radiowym). Tu dane są pobierane z ramki transmisyjnej i w niezmienionej postaci przesyłane portem szeregowym do komputera, terminala lub sterownika podłączonego do tego kontrolera. W podobny sposób odbywa się transmisja w przeciwnym kierunku. Oprogramowanie to jest najczęściej wykorzystywane przy zdalnym odpytywaniu sterowników adresowalnych posiadających protokół MODBUS lub inny podobny.
6. Rozmieszczenie lampek sygnalizacyjnych oraz gniazd wejściowych i wyjściowych:
 
RYSUNEK 1

1.

Lampka sygnalizująca włączenie zasilania.
świeci, kiedy kontroler "Kameleon" jest włączony.

2.

Lampka sygnalizująca włączenie nadajnika.
świeci, kiedy kontroler włączy nadajnik w celu wysłania danych.

3.

Lampka sygnalizująca transmisję danych z kontrolera do komputera.
świeci na czas transmisji, zweryfikowanych pod kątem poprawności, danych z kontrolera do komputera po łączu RS.

4.

Lampka sygnalizująca odbieranie danych.
świeci, kiedy kontroler wykryje falę nośną.

5.

Lampka sygnalizująca obecność danych w buforze.
świeci, kiedy dane przebywają w buforze. Po wysłaniu gaśnie.

6.

Przycisk przełączający kontroler w tryb programowania.

 
RYSUNEK 2
1. Gniazdo portu komunikacyjnego RS-232C.
2. Gniazdo portu komunikacyjnego RS-485.
3. Gniazdo radiowe.
4. Gniazdo zasilania.
7. Zasilanie
Kontroler należy zasilać ze stabilizowanego zasilacza pršądu stałego o napięciu znamionowym 12V i wydolności prądowej 1A o tętnieniach nie większych niż 200 mV. Do zasilania kontrolera przeznaczony jest kabel zakończony wtyczką. Biały pasek na jednym z przewodów oznacza "+". W przypadku sporządzania kabla zasilającego we własnym zakresie należy "+" dołączyć do wewnętrznego styku w gnieździe zasilającym.
8. Działanie protokołu XTRANS :
Dane, przekazywane do kontrolera poprzez łącze szeregowe, są gromadzone w 12-kilobajtowym buforze. Warunkiem rozpoczęcia transmisji danych przez radio jest przyjęcie do bufora więcej niż 255 bajtów danych lub przerwa w napływie danych dłuższa niż 20 ms. Łączem radiowym dane transmitowane są z prędkością 1200 ÷ 9600 BPS, natomiast łączem szeregowym dane przychodzą z prędkością 1200 ÷ 38400 BPS. Dlatego może zdarzyć się przepełnienie wejściowego bufora danych, które jest sygnalizowane ustawieniem linii RTS złącza RS-232C na '1' logiczną. Jeżeli ten sygnał zostanie zignorowany, może nastąpić utrata danych !
Podobnie jest z transmisją w przeciwnym kierunku. Dane przychodzące przez radio są gromadzone w odbiorczym buforze danych o długości 12 kilobajtów. Jeżeli linia CTS łącza szeregowego RS-232C jest ustawiona na '1' logiczną, dane nie będš przesyłane z bufora do komputera (sterownika). Przepełnienie bufora oznacza utratę danych ! Linia CTS posiada rezystor polaryzujący do '0' logicznego i dlatego może pozostać niepodłączona.
Powyższy protokół posiada mechanizm sprawdzania poprawności transmisji. Ramka zawiera dwie sumy kontrolne. W przypadku wykrycia błędu dane nie są wysyłane do łącza szeregowego. Protokół ten zalecany jest do pracy z urządzeniami (sterownikami) wyposażonymi w moduł programowy protokołu MODBUS, MODBUS-RTU i podobne.
8.1 Działanie retransmitera
Oprogramowanie XTRANS posiada dwie odmiany, przeznaczone do współpracy z urządzeniami wyposażonymi w protokół MODBUS-RTU. W obu przypadkach istnieje możliwość wykorzystania retransmitera cyfrowego w sieci kontrolerów. Przesyłanie danych łączem radiowym może odbywać się na drodze baza-obiekt lub baza-retransmiter-obiekt. O wyborze drogi decyduje adres urządzenia docelowego, który jest zawarty w ramce MODBUS-RTU.
W przypadku pierwszej odmiany oprogramowania XTRANS, dwa najstarsze bity adresu decydują o sposobie transmisji danych (patrz Tabela 2 ).
TABELA 2
TABELA 2
D7 D6 Sposób transmisji Przelicznik
0 0 baza-obiekt 0
0 1 baza-retransmiter1-obiekt 64
1 0 baza-retransmiter2-obiekt 128
1 1 baza-retransmiter3-obiekt 192
 
Jak łatwo zauważyć, w tym systemie można wykorzystać trzy różne retransmitery. Liczba obiektów ograniczona jest do 64 ponieważ dwa bity są przeznaczone do wyboru sposobu transmisji. W stacji bazowej ustawia się numer sterownika + przelicznik według Tabeli 2 .
W przypadku drugiej odmiany oprogramowana XTRANS, dane są transmitowane z wykorzystaniem retransmitera, kiedy adres zawarty w ramce MODBUS-RTU jest większy od 20 (dziesiętnie). Oznacza to, że ramki z adresami poniżej 20 są transmitowane bezpośrednio baza-obiekt, a pozostałe poprzez retransmiter (baza-retransmiter-obiekt).
 
LEMONSPORT
 
create create