Λύσεις — Κεφάλαιο 5: Πρωτόκολλα (σελ. 38-41) – ΜΗΧΑΤΡΟΝΙΚΗ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 5: Πρωτόκολλα

Αυτούσια αποσπάσματα του βιβλίου με ερωτηματική κατάληξη — πρωτόκολλα SPI, I2C, CAN, IEEE 802.3 και USB.

Ο ορισμός του πρωτοκόλλου επικοινωνίας

Ερώτηση: Ως “πρωτόκολλο επικοινωνίας” ορίζεται ένα σύνολο συμφωνημένων κανόνων μεταξύ δύο επικοινωνούντων μερών, το οποίο εξυπηρετεί τη μεταξύ τους ανταλλαγή πληροφοριών. Τι καθορίζουν αυτοί οι κανόνες, εκτός από τη μορφή και τον χρόνο μετάδοσης;

Απάντηση:

• Λειτουργίες κανόνων. «Οι κανόνες αυτοί καθορίζουν τη μορφή, τον χρόνο και τη σειρά μετάδοσης των πληροφοριών και επιτρέπουν, επίσης, τον έλεγχο και τη διόρθωση σφαλμάτων κατά τη διάρκεια της μετάδοσης των πληροφοριών.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι κανόνες καθορίζουν επίσης τη σειρά μετάδοσης των πληροφοριών και επιτρέπουν τον έλεγχο και τη διόρθωση σφαλμάτων κατά τη μετάδοση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Η απάντηση ολοκληρώνει την ίδια πρόταση με «και επιτρέπουν, επίσης...»

Τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα του SPI

Ερώτηση: Το SPI επιτρέπει σε δεδομένα των 8 bits να αποστέλλονται σύγχρονα και, την ίδια στιγμή, να λαμβάνονται σύγχρονα με ταχύτητα που φτάνει το 1Mbps. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα του πρωτοκόλλου SPI;

Απάντηση:

• Τα 5 γνωρίσματα. «1. επιτρέπει τη σύγχρονη επικοινωνία, 2. είναι σειριακό, 3. είναι πλήρως αμφίδρομο, 4. δεν είναι plug-and-play, 5. υπάρχει ένας και μοναδικός Master στον δίαυλο, ενώ μπορεί να υπάρξουν ένας ή και περισσότεροι Slaves.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα χαρακτηριστικά του SPI είναι: σύγχρονη επικοινωνία, σειριακό, πλήρως αμφίδρομο, όχι plug-and-play, ένας μοναδικός Master με έναν ή περισσότερους Slaves.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Αριθμημένη λίστα 1-5 μετά την εκφώνηση

Το πρωτόκολλο I2C με δύο καλώδια

Ερώτηση: Το I2C υλοποιείται με την χρήση δύο καλωδίων διπλής κατεύθυνσης. Τα δύο αυτά καλώδια είναι το SDA (Serial Data), που χρησιμοποιείται για την μεταφορά δεδομένων, και ποιο άλλο καλώδιο, με ποια χρήση;

Απάντηση:

• Το δεύτερο καλώδιο. «και το SCL (Serial Clock), που χρησιμοποιείται για ρολόι.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το δεύτερο καλώδιο είναι το SCL (Serial Clock), που χρησιμοποιείται για το ρολόι.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Η απάντηση ολοκληρώνει την ίδια πρόταση αμέσως μετά το SDA

Γιατί σχεδιάστηκε το CAN bus

Ερώτηση: Ένας “ελεγκτής περιοχής δικτύου” (Controller Area Network), ή αλλιώς CAN-Bus, είναι ένα πρότυπο σχεδιασμένο να επιτρέπει στους μικροελεγκτές να επικοινωνούν με τις συσκευές, χωρίς την ανάγκη ενός κεντρικού υπολογιστή. Ποιο πρόβλημα των παλαιότερων συστημάτων καλωδίωσης οχημάτων ήρθε να λύσει το CAN bus;

Απάντηση:

• Το πρόβλημα. «H αύξησή τους οδήγησε στα όρια την τεχνολογία, που μέχρι πρότινος χρησιμοποιούσε ένα καλώδιο για κάθε σήμα (κόστος, βάρος, χώρος). Η λύση στο πρόβλημα δόθηκε με την ανάπτυξη συστημάτων σειριακής μετάδοσης πληροφορίας μέσω διαύλων (bus), που απλοποιεί αισθητά την καλωδίωση.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Έλυσε το πρόβλημα της τεχνολογίας ενός καλωδίου ανά σήμα (υψηλό κόστος, βάρος, χώρος), αντικαθιστώντας το με σειριακή μετάδοση μέσω διαύλου (bus), που απλοποιεί την καλωδίωση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Η αιτιολόγηση αφορά κόστος-βάρος-χώρο και τη λύση bus

Η ιστορία του CAN bus

Ερώτηση: Το 1991, ο δίαυλος επικοινωνίας τύπου CAN (Controller Area Network, CAN bus) ήταν το πρώτο σύστημα διαύλου επικοινωνίας που εισήχθη σε εμπορικό όχημα. Σε ποιους δύο τομείς έγινε στη συνέχεια το βασικό σύστημα επικοινωνίας το CAN bus;

Απάντηση:

• Οι δύο τομείς. «Έκτοτε, έγινε το βασικό σύστημα επικοινωνίας στον τομέα των οχημάτων, ενώ παράλληλα χρησιμοποιήθηκε συχνότατα ως σύστημα επικοινωνίας στον χώρο των βιομηχανικών αυτοματισμών γενικότερα.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το CAN bus έγινε το βασικό σύστημα επικοινωνίας στον τομέα των οχημάτων και, παράλληλα, χρησιμοποιήθηκε συχνά στον χώρο των βιομηχανικών αυτοματισμών.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Η απάντηση ακολουθεί με «Έκτοτε...»

Το πρότυπο IEEE 802.3

Ερώτηση: Το 1985, το Ethernet έγινε επίσημα αποδεκτό από τον οργανισμό IEEE ως το πρότυπο 802.3 για τα ενσύρματα τοπικά δίκτυα (LAN). Ποιον ρυθμό δεδομένων υποστήριζε το αρχικό Ethernet και ποια φυσικά μέσα καθόριζε;

Απάντηση:

• Ρυθμός και μέσα. «Το αρχικό Ethernet υποστήριζε ένα ρυθμό δεδομένων 10 Mbps και καθόριζε τα παρακάτω πιθανά φυσικά μέσα: 10Base2 (λεπτό ομοαξονικό καλώδιο με μέγιστο μήκος τμήματος 185 μέτρων) 10Base5 (χοντρό ομοαξονικό καλώδιο με μέγιστο μήκος τμήματος 500 μέτρων) 10BASE-F (καλώδιο οπτικών ινών) 10BASE-T (συνηθισμένο τηλεφωνικό συνεστραμμένο ζεύγος καλωδίων)»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το αρχικό Ethernet υποστήριζε ρυθμό δεδομένων 10 Mbps, με φυσικά μέσα: 10Base2 (λεπτό ομοαξονικό, 185m), 10Base5 (χοντρό ομοαξονικό, 500m), 10BASE-F (οπτικές ίνες) και 10BASE-T (συνεστραμμένο ζεύγος).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Η λίστα φυσικών μέσων ακολουθεί με «10Base2», «10Base5»...