2023-10-08 –, 155
Language: Čeština
Protokol uLAN byl původně v devadesátých letech navržený pro sběr dat a řízení laboratorních přístrojů - HPLC chromatografů. Požadavek byla plnohodnotná multi-master komunikace s deterministickým přístupem na médium realizovatelná na tehdejším dostupném hardware, sériovém portu PC počítačů (pod DOSem) a dostupných osmibitových mikrokontrolérech Intel 8051 z assembleru. K arbitraci přístupu byl použitý podobný princip dominant-recessive signálů jako u sběrnice CAN, přitom vlastní data se přenáší na vyšší frekvenci než bity v arbitrační fázi (15 let před CAN FD), v diferenčním režimu push-pull (25 let před CAN XL) a do délky 2kB (25 let před CAN XL).
Protokol našel díky spolehlivosti a otevřenému návrhu uplatnění v zemědělství i domovní automatizaci. Aktuální verze driveru podporuje Linux kernel, Windows, NuttX a embedded zařízení bez operačního systému.
V příspěvku bude představen jak vlastní návrh a cesta k němu tak i přístoje v moha případech s otevřeným návrhem HW a souvisejících aplikací. Po přednášce si bude možné i s zařízeními vyzkoušet objektovou komunikaci s plnou automatickou introspekcí a konfigurovatelností datových kanálů pro procesní zprávy.
Protokol uLAN byl navržený pro sběr dat a řízení HPLC chromatografů, když se tým Ing. Ladislava Píši přestěhoval s vývojem do Laboratorních přístrojů Praha. Záměrem bylo vytvořit řešení, kde ne jen nadřízený počítač může vyzývat přístroje k předání dat, ale i ty se mohou o nadávkování vzorku, řízení průtoků a koncentrací informovat vzájemně. Technologie byla založena na "multidrop" uspořádání navrženém firmou Intel pro mikrokontroléry i8051. K adresování byl přidaný systém distribuované arbitrace přístupu k médiu s mechanizmem zamezení kolizí a cyklickou distribucí šířky přenosového pásma do 16 aktivních iniciátorů (přitom determinizmus je zachovaný až do 64 stanic). Přístroje byly po zprivatizování státního podniku na parcely pro hotely dokončené již v nově založené firmě PiKRON. Při porovnání s protokolem Profibus nabízí protokol uLAN výhodu, že pro více nadřazených jednotek nevyžaduje zdlouhavou rekonstrukci tokenu. Přesto, že byl protokol PROFIBUS z velké části financován německou vládou a Evropskou unií, tak bylo jeho otevřeným implementacím bráněno hrozbami právníků a podloudně zanesenými patenty. V porovnání protokol uLAN, přesto že vznikl pro přístroje, jejichž vývoj byl odkoupený za soukromé peníze a firma PiKRON nikdy na něj ani na vývoj přístrojů nedodržela žádnou dotaci, tak byl protokol plně publikovaný již v okamžiku, kdy byl zadarmo poskytnutý univerzitě pro monitoring a nastavování řídicích jednotek pro vznětové motory přestavěné na zemní plyn, později i pro domovní automatizaci.
Projekt začali používat i další firmy pro řízení v zemědělském průmyslu a domovní automatizaci. V přednášce bude předvedená historie nasazení pro dávkování krmení ve velkochovech prasat, sledování a identifikaci krav na dojírnách i ve stájích.
Protokol byl využívaný i k monitorování injekčních a infuzních pump.
Použití v laboratorních přístrojích včetně inovativní koncepce analogově-digitálního převodu signálu (rozlišení kroku desítky femto-ampér) a matematické zpracování záznamu je popsané v dizertační práci Matematické a elektronické zpracování signálu kapalinového chromatografu.
Popisované HPLC přístroje jsou již nyní vyráběné ve třetí generaci a používá je například Ústav organické chemie a biochemie AVČR, který se podílí na výzkumu léků proti rakovině a dalším nemocem. Přitom i nejstarší přistroj z roku 1991 po celou dobu komunikoval i s nejnovějšími přístroji a otevřeným softwarem (CHROMuLAN) určeným pro vyhodnocení analýz (původně open-source Delphi aplikace jen pro Windows, nyní i Lazarus Win64, Linux a Mac OS).
Implementace a drivery protokolu jsou k dispozici pro zařízení bez operačního systému, 32 a 64-bit GNU/Linux i Windows a nyní i NuttX. Na počítači PC byla nejdříve podporovaná sběrnice ISA, poté PCI a USB převodník postavený na embedded buildu projektu.
Protokol využívá nižší frekvenci s dominantní a recesivní úrovní signálu během arabizace a vyššího bitrate pro přenos vlastních dat (tato inovace do prostředí sběrnice CAN přišla v roce 2011, jako CAN FD). uLAN ale pro datový bitrate používá symetrické push-pull uspořádání (inovace, na kterou se u sběrnice CAN přechází až nyní s vydáním standardu CAN XL).
- Stránky projektu http://ulan.sourceforge.net/
Intermediate