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 Favoriten 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 dem 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 in meinem Blog oder auf Mobatron.de.

Auf mobatron.de können Sie alle Informationen downloaden, die man für den Nachbau des RM8S88NB benötigt.

© 2017 – 2020 Gerard Clemens – letzter Update 30.3.2020