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Link Network Protocol

Noch ein “Kabel-Salat”?

Blume

diese Frage haben wir uns natürlich auch gestellt, als die angestrebten Ziele mit den verfügbaren Mitteln offensichtlich nicht zu erreichen waren.

 

CAN, LON, RS-485, Ethernet, Modbus, MS/TP, IP, … ?

ja, wir haben uns das alles genau angeschaut, aber die Vorgaben waren damit in vollem Umfang nicht zu realisieren. Somit haben wir für Sie und uns etwas ganz Neues entwickelt – basierend auf bewährter Technik, neu durchdacht, schnell durchschaubar und anwendbar. Und mit einem fairen und offenen Geschäftsmodell versehen

 

Falls Ihre Anwendung etwas mit der Vernetzung von einzelnen Geräten oder Systemen zu tun hat, und Sie mit den bestehenden Lösungen an Grenzen stoßen, so lohnt es sich für Sie folgende Seiten zu besuchen:

 

Be smart !

Genug Raum und Performance für Ihre Ideen und Applikationen.

 

SDMN-DevKitPro

 

SourceCode

Software Development Kit 

Applikation zur Demonstration des Link Network Protocol

 

  • incl. Quellcode
  • incl. Nutzungsrecht zur Nutzung des Quellcodes für gewerbliche Zwecke
  • incl. Nutzungsrecht zur kommerziellen Nutzung des “Specification and implementation guide,  Link Network Protocol via RS-485″
  • incl. Zuteilung einer MID (Manufacturer IDentifier)

 

Funktionsumfang

In der Applikation (Firmware) ist eine Basis-Implementierung des Link Network Protocols enthalten. Die Firmware ist ohne Anpassungen  auf der Baugruppe 0002C5 lauffähig und auf diese flashbar. Voraussetzung hierfür ist die Installation und Verwendung der Toolchain STM32. Diese ist, das verwendete JTAG Interface ausgenommen, kostenfrei verfügbar. Bei Verwendung einer anderen Toolchain sind entsprechende Anpassungen durch den Nutzer notwendig

Unterstützt werden derzeit Link1 und Link2, STM32F103RBT oder STM32F103RET Mikrocontroller. Das Protokoll kann zu Test- und Entwicklungszwecken auf nur einem Netzwerk-Knoten mit zwei 2 Links ausgeführt werden

Nutzungsrecht

Das Nutzungsrecht ist gebunden an eine natürliche oder juristische Person. Durch Erwerb des Produktes “SDMN-DevKitPro” werden dem Käufer folgende Nutzungsrechte eingeräumt:

  • Nutzung des überlassenen Quellcodes für gewerbliche (kommerzielle) Zwecke
  • Nutzung des “Specification and implementation guide,  Link Network Protocol via RS-485″ (Spezifikation) für gewerbliche (kommerzielle) Zwecke

Die Weitergabe oder Verbreitung des Quellcodes oder der Spezifikation an Dritte ist nicht gestattet. Die Nutzung des Quellcodes ist auf die Versionen beschränkt, für welche ein gültiger Update-Anspruch besteht

Es wird darauf hingewiesen, dass bei einer gewerblichen (kommerziellen) Nutzung des Link Network Protocols stückgebundene Kosten anfallen. Für jeden auf Basis der Spezifikation hergestellten Netzwerkknoten ist durch den Hersteller ein nachträgliches, einmaliges Entgelt (SDMN-Lic) an den Urheber der Spezifikation zu entrichten. Entgeltvereinbarungen auf anderer Grundlage sind möglich

MID

Bei der MID (Manufacturer IDentifier) handelt es sich um eine Herstellerkennung welche in jedem Gerät bei der Produktion gespeichert wird um die eindeutige Identifikation zu ermöglichen. Mit der Einräumung eines Nutzungsrechtes auf die Spezifikation für gewerbliche (kommerzielle) Zwecke ist automatisch die Zuteilung einer MID verbunden. Die zugeteilte MID ist Bestandteil der der Spezifikation und zur exklusiven und ausschließlichen Nutzung durch den Erwerber  bestimmt

Preise

Lieferung: Firmware, Quellcode, Spezifikation mit zugeteilter MID als ZIP-Archiv; Versand per eMail

Artikel Beschreibung Preis €¹ Preis €²
SDMN-DevKitPro³ Applikation; Quellcode und Nutzungsrechte; MID; 12-monatiger kostenfreier Update-Anspruch 420,00 499,80
SDMN-DevKitProUp Verlängerung des Update-Anspruchs für weitere 12 Monate 45,00 53,55
SDMN-DevKitSup Support; 1/10 Stunde 8,00 9,52

¹ Die Preise wenden sich an gewerbliche Abnehmer und verstehen sich zuzüglich der gesetzlichen Mehrwertsteuer

² Die Preise wenden sich an nicht gewerbliche Abnehmer und beinhalten 19% Mehrwertsteuer

³ Die Kosten für ein bereits erworbenes Produkt des Typs SDMN-DevKit oder SDMN-Spec werden auf den Kaufpreis angerechnet

 

SDMN-DevKit

 

SourceCode

Software Development Kit 

Basis-Applikation zur Demonstration des Link Network Protocol

 

  • incl. Quellcode
  • incl. Nutzungsrecht zur Nutzung des Quellcodes für nicht gewerbliche Zwecke
  • incl. Zuteilung einer MID (Manufacturer IDentifier)

 

Funktionsumfang

In der Applikation (Firmware) ist eine Basis-Implementierung des Link Network Protocols enthalten. Die Firmware ist ohne Anpassungen  auf der Baugruppe 0002C5 lauffähig und auf diese flashbar. Voraussetzung hierfür ist die Installation und Verwendung der Toolchain STM32. Diese ist, das verwendete JTAG Interface ausgenommen, kostenfrei verfügbar. Bei Verwendung einer anderen Toolchain sind entsprechende Anpassungen durch den Nutzer notwendig

Unterstützt werden derzeit Link1 und Link2, STM32F103RBT oder STM32F103RET Mikrocontroller. Das Protokoll kann zu Test- und Entwicklungszwecken auf nur einem Netzwerk-Knoten mit zwei 2 Links ausgeführt werden

Nutzungsrecht

Das Nutzungsrecht ist gebunden an eine natürliche oder juristische Person. Durch Erwerb des Produktes “SDMN-DevKit” werden dem Käufer folgende Nutzungsrechte eingeräumt:

  • Nutzung des überlassenen Quellcodes für nicht gewerbliche (nicht kommerzielle) Zwecke

Die Weitergabe oder Verbreitung des Quellcodes oder der Spezifikation an Dritte ist nicht gestattet. Die Nutzung des Quellcodes ist auf die Versionen beschränkt, für welche ein gültiger Update-Anspruch besteht. Die Nutzung des “Specification and implementation guide,  Link Network Protocol via RS-485″ (Spezifikation) für nicht gewerbliche (nicht kommerzielle) Zwecke ist durch den Urheber der Spezifikation ausdrücklich gestattet

MID

Bei der MID (Manufacturer IDentifier) handelt es sich um eine Herstellerkennung welche in jedem Gerät bei der Produktion gespeichert wird um die eindeutige Identifikation zu ermöglichen. Mit der Einräumung eines Nutzungsrechtes auf die Spezifikation für gewerbliche (kommerzielle) Zwecke ist automatisch die Zuteilung einer MID verbunden. Die zugeteilte MID ist Bestandteil der der Spezifikation und zur exklusiven und ausschließlichen Nutzung durch den Erwerber  bestimmt

Preise

Lieferung: Firmware, Quellcode, Spezifikation mit zugeteilter MID als ZIP-Archiv; Versand per eMail

Artikel Beschreibung Preis €¹ Preis €²
SDMN-DevKit Applikation; Quellcode und Nutzungsrecht; MID; 12-monatiger kostenfreier Update-Anspruch 67,00 79,73
SDMN-DevKitUp Verlängerung des Update-Anspruchs für weitere 12 Monate 15,00 17,85

¹ Die Preise wenden sich an gewerbliche Abnehmer und verstehen sich zuzüglich der gesetzlichen Mehrwertsteuer

² Die Preise wenden sich an nicht gewerbliche Abnehmer und beinhalten 19% Mehrwertsteuer

 

SDMN-0002C5

 

Development-board mit SchaltplanSAMSUNG DIGITAL CAMERA
 

Weiterführende Informationen:

Anwendung

Hardware, bestückt und geprüft – und sonst nichts. Für die Implementierung der eigenen Ideen auf Basis des Link Network Protocols und einer ARM Cortex-M3 MCU. On-board Sensorik, Aktorik sowie einige Erweiterungsmöglichkeiten … Die ideale Ergänzung zum SDMN-DevKitxx. Integrierte Stromversorgung und JTAG-Schnittstelle

EigenschaftenSAMSUNG DIGITAL CAMERA

  • 32-Bit Mikrocontroller STM32F103RET mit 512 KByte Flash und 64 Kbyte RAM, 72 MHz Takt
  • integrierte 3V3 Stromversorgung über Schaltregler (Eingangsspannungsbereich  10..26V DC) oder USB-Schnittstelle
  • LED Matrixanzeige 7×5 Punkte
  • I2C Temperatur-Feuchtesensor SHT21 oder kompatibler; Messbereich -30°C…+60°C, 0%…100% relative Feuchte; Genauigkeit+-1°C, +-3% im Bereich 20%…80% relative Feuchte
  • Helligkeitssensor
  • optional 4 Mbyte SPI Flash-Speicher bestückbar
  • optional 32KHz768 Quarz für RTC-Funktion bestückbar
  • optional I2C Luftdruck-Sensor BMP180 und LPS331AP bestückbar
  • BattRAM Pufferung > 1h
  • Baugröße 73mm x 95mm
  • Stromaufnahme (bei Versorgung mit 24V DC, Ausgänge inaktiv) ca. 16mA
  • Zulässige Umgebungstemperatur -30°C…+60°C
  • Max. Schaltleistung (Summe beider Ausgänge, bei Versorgung mit 24V DC) 24 W

Schnittstellen

  • USB-Device, Micro-USB-B Buchse
  • JTAG über 10-polige Stiftleiste RM2,54mm
  • 2 x RS-485 mit Diagnose LED
  • 1 x RS-232 mit TTL-Pegel oder eine weitere RS-485 mit Diagnose LED bestückbar
  • 2 x Digital-Eingang oder ein kapazitiver Berührungssensor
  • 2 x Digital-Ausgang, max. 1A, open Kollektor, PWM-fähig, Strommesssung über A/D Wandler
  • 1 x Analog-Ausgang, 0…10V
  • 1 x Analog-Eingang für resistive Sensoren, NTC / KTY81 oder PT1000 Temperatursensor
  • optional (U)EXT Erweiterung statt Matrixanzeige bestückbar
  • optional Steckplatz I2C extern

Preise

Artikel Beschreibung Preis €¹ Preis €²
SDMN-0002C5 Development-board; incl. Schaltplan 140,00 166,60

¹ Die Preise wenden sich an gewerbliche Abnehmer und verstehen sich zuzüglich der gesetzlichen Mehrwertsteuer

² Die Preise wenden sich an nicht gewerbliche Abnehmer und beinhalten 19% Mehrwertsteuer

Link Network Protocol

 

das Link Network Protocol via RS-485 ist ein Kommunikationsprotokoll für verteilte Systeme. Hierbei werden Knotenrechner (Knoten)  über Punkt zu Punkt RS-485 Übertragungsstrecken (Links) miteinander verbunden. Jeder Knotenrechner besitzt hierzu mindestens eine, maximal n Schnittstellen. Das Protokoll eignet sich sowohl für Netze mit 2 lokalen Teilnehmern wie auch für Netze mit einer Ausdehnung über viele Kilometer und mehreren hundert Knoten. Es handelt sich hierbei um eine Entwicklung aus unserem Hause, welche auch in unseren Produkten Anwendung findet und die besten Eigenschaften aus den bekannten Feldbus-Welten in sich vereint

Topologie

Prinzipiell sind Netzwerke folgender Topologie realisierbar¹:

NetTopology1

Da Netzwerke mit Linien- und Baumstruktur mit sehr großer Häufigkeit eingesetzt werden, sind die Knoten üblicherweise mit zwei bis drei RS-485 Schnittstellen ausgestattet

RS-485 Schnittstellen

Die zulässige Entfernung zwischen Knoten ergibt sich direkt aus dem RS-485 Standard und kann bei einer Übertragungsrate von 115200 Bit/s bis zu 1000m betragen. Der Einsatz der RS-485 Technik bietet vielerlei Vorteile:

  • robuste und bewährte differentielle 2-Draht Kommunikation
  • hohe Reichweiten (1200m) oder hohe Übertragungsraten (10 Mbit/s) sind erreichbar
  • die serielle Kommunikation belastet moderne Rechner-Architekturen kaum
  • geringe Anforderungen an die Qualität der Verkabelung
  • eine galvanische Trennung oder Übergang auf Lichtleiter ist mit günstigen Standard-Komponenten problemlos möglich

Die normalerweise mit der RS-485 Schnittstelle verbundenen Nachteile wie:

  • notwendige Installation einer Bus-Terminierung
  • Bus Arbitrierung, Token oder zeitaufwendiges Polling
  • notwendige Adressvergabe an jeden Busteilnehmer
  • schwierige Lokalisierung des Fehlerortes auf einer Busleitung

entfallen, da eine Bus-Terminierung in jedem Knoten automatisch gegeben ist und die anderen nachteiligen Punkte aufgrund der angewandten Techniken ebenfalls eliminiert sind

Kommunikation

Über die Links erfolgt eine nachrichtenbasierte Kommunikation. Hierbei sind die Knoten gleichberechtigt. Die Links eines Netzwerkes können mit verschiedenen Übertragungsraten betrieben werden, somit ist eine schnelle, lokale, Kommunikation möglich. Jeder Knoten kann, sofern gerade keine Kommunikation stattfindet, eine Kommunikation starten und eine Nachricht in das Netzwerk einspeisen. Jede Nachricht die von einem Knoten über einen Link empfangen wird, wird in einem internen Nachrichtenspeicher abgelegt. Die Nachrichten im Speicher werden ausgewertet und, sofern keine Filter- oder Laufweiten-Kriterien entgegenstehen, anschließend auf allen seither unbeteiligten Links des Knoten gesendet. Somit breitet sich eine Nachricht im Netz aus bis Sie durch Filter- und Laufweiten-Kriterien erlischt, oder sich über das ganze Netzwerk verbreitet hat. Bereits während der Produktion wird  jedem Knoten eine eindeutigen Adresse und eine Herstellerkennung zugewiesen. Diverse Adressierungs- und Filterfunktionen gestatten eine effiziente und segmentierbare Kommunikation. Die Summe dieser Eigenschaften ermöglicht den Einsatz des Protokolls in Systemen bei denen Plug and Play Eigenschaften notwendig sind

Node

Für die Zustands- und Fehlererkennung wird der Link Status über jeweils eine LED visualisiert. Normalerweise sind Knoten mit einer USB-Schnittstelle ausgestattet

  • an welche zu Konfigurationszwecken ein Terminal angeschlossen werden kann
  • die als Brücke zwischen Netzwerk und Hostrechner dienen kann

Die sichere Zustellung der Nachrichten wird über eine CRC 16 Prüfsumme, Handshake und eine automatische Wiederholung der Nachrichten im Fehlerfalle gewährleistet. Der Ausfall eines Knotens führt nicht zum Ausfall des Netzwerkes sondern lediglich maximal zu einer Segmentierung

Nachrichten-Format

eine Nachricht enthält 0..48 Bytes Nutzdaten und einen konstanten Overhead von 16 Bytes. Somit ist die Nachrichtenlänge auf 16 bis 64 Bytes festgelegt. Die Dauer einer Nachrichtenübertragung zwischen 2 Knoten für eine Nachricht maximaler Länge bei einer Übertragungsrate von 115200 Bit/s liegt unter 10ms. Somit können auch über mehrere Knoten hinweg Anwendungen realisiert werden welche kurze Antwortzeiten benötigen

Bildschirmfoto vom 2014-04-10 00:21:45

Nachrichten-Arten

Nachrichten können aufgrund einer Anforderung oder selbständig gesendet werden. Hierbei sind folgende Arten möglich:

  • request, Anforderung einer Nachricht
  • response, Antwort auf eine Nachricht
  • transmit, selbständiges Senden

Daten und Strukturen

Für die Organisation der Daten im Nachrichtenrahmen stehen hierarchisch gegliederte und beliebig erweiterbare Strukturen bereit. Diese sind geordnet nach Datenlänge (8, 16, 32, Gleitkomma, Text, …) , Vorzeichen  und Datenart (Temperatur, Druck, Feuchte, Zeit, …)

Nachrichten-Typen

Es können 64535 verschiedene Typen definiert werden. Diese basieren auf den definierten Daten und Strukturen.

Typ Nr. 16 überträgt z.B. das Außen-Klima. Er beinhaltet 18 Bytes Nutzdaten, hiervon 4 Byte für dir Temperatur, 2 Byte für die relative Feuchte, 4 Byte für den Luftdruck, 4 Byte für die Helligkeit und 4 Byte für eine weitere Temperatur

Adressierung

die Adressierung einzelner Knoten, von Gruppen und Gerätetypen wird durch das Protokoll unterstützt

Energieversorgung

die Stromversorgung kann auf einem weiteren Aderpaar im Datenkabel geführt werden oder lokal bereitgestellt werden

Rechenleistung

moderne Rechner-Architekturen sind in der Lage multiple serielle Kommunikationsschnittstellen per DMA zu bedienen. Hierdurch ist die für die Kommunikation aufzuwendende Rechenleistung sehr gering. Diese steht somit fast vollständig für die eigentliche Applikation zur Verfügung

Applikationen

das Protokoll eignet sich für eine große Gruppe von Anwendungen bei denen es nicht notwendig ist mehrere Netzwerkteilnehmern zeitgleich anzusprechen, sondern Vorrang auf Aspekte wie einfacher Aufbau, Robustheit, lange Übertragungsstrecken sowie günstige und einfache Realisierbarkeit gelegt wird:

  • Regelungs- und Steuerungstechnik
  • Gebäudeautomation
  • Alarm- und Sicherungssysteme
  • Zugangs- und Zeitkontrolle
  • Sensor / Aktor Kommunikation

Anmerkungen

¹ im Falle einer vermaschten Netzwerkstruktur (Mesh), bedürfen die vorhandenen Verbreitungsmechanismen der Ergänzung. Diese Topologie wird durch die derzeit bestehende Software-Architektur nicht unterstützt. Näheres siehe Abschnitt Meshed network anomaly im Handbuch der Spezifikation   Die vollständige Spezifikation ist dem Handbuch Link Network Protokol via RS-485, Specification and implementation guide zu entnehmen