Mikroprozessor statt C-Mos?

Auch wenn von der Industrie bis heute für S88 die alt­be­währ­ten C-MOS Bau­stei­ne CD4044 (4-Fach Latch) und CD4014 (8-stufiges Schieberegister) ein­gesetzt werden, kann man das S88 Prinzip auch mit einem Mikroprozessor realisieren. Als ich die ersten RFID-Leser auf der Basis Arduino Uno „RFID-S88-Light“ und Nano realisierte, habe ich auch auf die C-MOS Bau­steine verzichtet und den Ar­dui­no als 16-Bit S88 Modul verwendet. Warum sollte S88 dann nicht auch mit meinem bevorzugten Mikroprozessor, dem ATTiny2313A, funktionieren?

RM8S88N, erstes Experiment mit adressierbaren S88 auf Lochrasterplatine- Der Mikroprozessor ist der ATMEL ATTiny2313A

Absolut adressierte S88 Module

Ob man nun 3 C-Mos ICs (2 x CD4044 und 1 x CD4014) oder einen ATTiny2313A einsetzt, ist vom Preis her ziemlich gleich. Nur der eine DIP20 Mikroprozessor braucht deutlich weniger Platz als die 3 DIP16 C-Mos Bausteine.
Da ich eine modulare H0 Anlage betrei­be, hatte ich schon seit Jahren den Wunsch die dort einge­setz­ten, selbst­ge­bauten S88 Module absolut zu adres­sie­ren. So kam mir die Idee, die absoluten Adressen erstmals bei diesem Projekt zu realisieren. Der erste Entwurf erlaubte tat­sächlich eine funktionierende Adres­sie­rung. In Verbindung mit klassischen S88 Modulen war die Adressierung aber nur bedingt absolut. Es gab bei vor­ge­la­ger­ten Standard Mo­dulen nach wie vor eine Verschiebung um die Anzahl der vor­ge­la­ger­ten Rückmeldebits. Nur bei Adresse 0 hatte das Modul dieselbe Funk­tionalität wie ein Standard S88 Modul, d.h. die Position in der S88 Kette bestimmt die Adresse. Wurden mehrere absolut adres­sier­te S88 Module in Reihe geschaltet, summierten sich aber die Laufzeiten der Daten. Ich habe diesen RM8S88N Rückmelder ge­baut und getestet. Es war aber nicht das, was ich eigentlich woll­te. Das Hauptproblem war, dass die Module die Daten am S88-IN Port sofort wieder auf dem OUT Port weitergeben mussten. Das ist zwar nicht viel Code, kostet aber Zeit.

Prototyp des RM8S88NB auf einer selbst hergestellten Platine.

Aus dem Grund wur­de das Projekt in dieser Form ver­wor­fen. Ich be­schloss die ur­sprüng­lich er­wünsch­­te Kompati­bilität mit den Stan­dard S88 Modulen aufzugeben und nur noch mit dem Scanner, bzw. der S88 Zen­trale kompatibel zu sein. Im alten Kon­zept waren die adressierbaren Mo­du­le so lange „Durchreichen“ für S88 Daten, bis ein Takt­impuls-Zähler die Adres­se des ersten Rückmelde-Bits erreicht hat­te. In diesem Mo­ment wurde das S88 Schieberegister (die „Eimerkette“) um die eigenen 8 Datenbits „verlängert“ und diese Daten mit in das Schieberegister eingeschleift und durch­getaktet.

Adressierbares 8-Fach S88 Rückmeldemodul auf einer industriell hergestellten Platine

Im neuen Konzept sollte die Da­ten­lei­tung durch­gehend sein, wie eine Bus­leitung. Alle betei­ligten S88 Mo­du­le können sich vor­über­­ge­hend auf diesen Bus auf­schalten. Dazu wird der betref­fende Port des Con­trol­lers mit dem Bus ver­bun­den. Die Ver­bin­dung ist jedoch hoch­ohmig, also quasi elek­trisch unter­bro­chen. Er­reicht die Anzahl der S88 Takt­signale die Adres­se des er­sten Rück­melders auf unserem S88 Modul, schal­tet der Mikro­­pro­zes­sor den Port von hoch­­­oh­mi­­gen Ein­gang auf nieder­­ohmi­gen Aus­gang um und kann nun seine Da­ten auf dem Bus ausge­ben. Bei je­dem Takt wird ein Bit der bereits intern ge­spei­cherten 8 Bit Ein­gangs­information aus­ge­ge­ben. Nach 8 Taktimpulsen wird der Port wieder auf Eingang umgeschal­tet und damit hochohmig. Nun dür­fen und können die anderen S88 Teilnehmer ihre Information auf den Bus schalten. Um die Bus­leitung auf einem 0 Pegel zu hal­ten, wenn alle S88 Kno­ten hoch­ohmig sind (z.B. bei einer Lücke in der Adres­sie­rung), wird er mit einem 330 Ohm Wider­stand nach Masse abgeschlossen. Das hat zugleich den Vorteil, dass diese nie­dri­ge Im­pe­danz die Stör­fes­tig­keit des Systems verbes­sert. Durch den Ein­satz der S88-N Ver­bin­dungs­­technik wird die Stör­festigkeit noch mal bes­ser. Außer der höheren Stör­festigkeit hat das RM8S88NB Modul na­türlich den Vorteil, dass es an beliebigen Kabel-Topologien ver­wen­det werden kann. Mit RJ45 T-Stü­cken aus dem Elektronik­han­del kann man Baum­­strukturen und Lineare Busse mit Stich­leitungen aufbauen und kombi­nieren.

  • Wie bisher, alle Module in einer Kette
  • Baumstruktur mit RJ45 T-Stücken
  • Gemischt, linear und Baum

Was mache ich mit den Standard S88?

Wenn die Standard S88 Module mit den RM8S88NB Modulen kombiniert werden, funk­tio­niert das nur eingeschränkt:

  • Die Standard Module müssen zwischen Zentrale und dem ersten RM8S88NB eingereiht werden.
  • Der Jumper für den 330 Ohm Ab­schluss­wider­stand muss entfernt werden.
  • Die Rückmeldungen der RM8S88NB sind in der Adresse „verschoben“. Haben Sie ein 16 Bit Standard Modul eingereiht, sind die Adressen der RM8S88NB Rückmelder um 16 höher als die eingestellte Adresse glauben macht.

Nur mit dem AKS88NB können Sie die vorhandenen Standard S88 Module pro­blemlos weiterverwenden und sogar die bisherigen S88 Adressen beibe­hal­ten. Wie das funktioniert, sehen Sie hier in mei­nem Blog.

© 2017 – 2020 Gerard Clemens – letzter Update 24.10.2020