Na vstupy a výstupy nepohlížejte strnule. Volte SWIO

Softwarovou cestou je dnes možné nakonfigurovat úplně cokoli, snad i vlastní budoucnost. Nejrůznější vstupy a výstupy ve stále chytřejších provozech by proto neměly zůstávat pozadu. Dva nové čipy ukážou, jak na to.

Jakákoli funkce, kterýkoli pin

Větší flexibilita průmyslového řídicího systému při současném snižování složitosti vlastního řešení – přesně taková je i představa společnosti Analog Devices, která pro zmíněné účely v oblasti automatizace procesů a řízení obecně letos v květnu představila vůbec první produktovou řadu integrovaných obvodů se softwarově konfigurovatelnými vstupy a výstupy [1]. Používá přitom zkratky, jako jsou SWIO, příp. též ASSP (Application Specific Standard Part). Podle hesla „postav jednou, přizpůsobuj však mnohokrát“ je proto možné univerzálně navržené systémy upravovat na míru klidně až v době instalace. Před nasazením softwarově definovaných I/O zákazník zpravidla nakoupil, používal a zároveň musel mít i v rezervě spoustu různých modulů. S nástupem SWIO se však celá situace mění, protože nyní stačí modul jediného typu.

Obr. 1 Cesta k vyšší efektivitě bude dlážděna vstupy a výstupy, které již nemohou být pevně dané [1]

Čtyři kanály, šest režimů

Při dalším popisu možností polovodičových součástek budeme vycházet z obvodů AD74412R o rozměrech 9 × 9 mm a v pouzdrech typu LFCSP s 64 vývody, jejichž základní přístup sledujeme na obr. 2. Jedná se o robustní čtyřkanálové řešení vhodné do zarušeného prostředí, kde také může spolehlivě ustát přepěťové stavy spojené např. s chybným zapojením či tradičními přechodovými jevy. Chybět zde proto nesmí ani vlastní diagnostika zahrnující též detekci rozpojení či zkratu. V rámci jediného čipu vybaveného rozhraním kompatibilním s SPI se tak nabízí funkce nezbytné pro zajištění napěťového vstupu, proudového vstupu, napěťového výstupu, proudového výstupu, digitálního vstupu a rovněž i měření s RTD (Resistance Temperature Detector). Ve spojitosti s rozhraním SPI je dále k dispozici funkce CRC (Cyclic Redundancy Check) zajišťující bezchybnou komunikaci navzdory „rozmarům“ okolí.

Obr. 2 Zjednodušený blokový diagram obvodů AD74412R, jejichž cena při odběru jednoho tisíce kusů dosahuje 7,5 dolaru [2]

Ke konfiguraci všech kanálů dochází na základě zápisu do registrů. Vnitřní struktura doplněná interním teplotním čidlem pak vývojářům nabídne A/D převodník typu sigma-delta s rozlišením 16 bitů vybírající pokaždé jeden z multiplexovaných vstupů a podobně i čtveřici konfigurovatelných 13bitových D/A převodníků, zde již ale obdržíme samostatný blok pro každý z dostupných kanálů. DAC se společně s ADC vybaveným volitelným potlačováním rušení v pásmu 50, resp. 60 Hz opírají o interní, precizní napěťovou referenci 2,5 V. A/D převodník také zpřístupní diagnostické informace z volitelných vstupů, pokud jde např. o napájení, teplotu čipu, referenci či stabilizátory. Pod skutečně nulovým výstupem se konečně podepisuje i přítomná nábojová pumpa generující záporné napětí. Teplotní rozsah od −40 °C do +85 °C pak bude v případě navazujících součástek AD74413R, kompatibilních s HART, posílen až do +105 °C.

Obr. 3 Funkce obou novinek si vyzkoušíte i na vývojové desce [2]

robenek@dps-az.cz