Das Digital Command Control Protokoll

Letztmalig dran rumgefummelt: 29.06.17 19:37:13

Digital Command Control (DCC) ist ein Standard zur digitalen Zug-, Signal- und Weichensteuerung von Modelleisenbahnen. Der Standard basiert auf der Entwicklung der deutschen Firma Lenz Elektronik (für Märklin). Die ältesten Digitaldecoder nach DCC sind somit im Wesentlichen die in den 1980er Jahren ausgelieferten Lokdecoder von Arnold (Spur N) und Märklin (Digital Gleichstrom für H0-Hamo und Spur 1).
Später hatte sich Märklin von Lenz und dem damals Digital Gleichstrom genannten System getrennt; Lenz entwickelte das System weiter und bemühte sich um eine Anerkennung als Norm durch die NMRA.

nach WIKIPEDIA

1. Prinzip der I²C-Schnittstelle
2. Prinzip und BUS-Kommunikation
3. Protokoll einer Botschaft auf dem BUS
4. Kommunikation mit Delphi
5. Der I²C-BUS-Controller
6. Stelligkeitenprüfung
7. Verwandte Themen

Parallel-Serien sowie Serien-Parallel-Wandler

DigitalCommand Control Interface

inhaltlich auf korrektem Stand - evtl. partiell unvollständig ;-)

Informatik-Profi-Wissen

Quellen:

Zeitschrift CQDL Heft 6 2011 Seite 402 ff.
Technische und Theoretische Informatik Seite ??

1. Prinzip und Kommunikationsprotokoll der SPI-Schnittstelle

Hierbei wird die gesamte Information (z.B. die 8 Bit eines Wortes) zeitlich nacheinander auf einer einzigen Leitung (auf einem einzigen Übertragungskanal) übertragen bzw. steht an einem Schaltkreisanschluss zur Verfügung. Die Signale werden in Form von Impulsen (kurzzeitiger H- bzw. L-Spannungs- oder Strompegel) dargestellt. Zur Übertragung bzw. Darstellung eines n-bit-Wortes werden n „Bitzeiten“ benötigt. Je nach der Schaltzeit der digitalen Schaltungen liegt eine Bitzeit im Bereich von ns bis ms.

Wie im Abschnitt Wired-OR schon zu sehen ist, sind die einzelnen Geräte (die ICs) am I²C-Bus alle parallel geschaltet. Genau genommen sind sie WIRED-OR verknüpft. Die WIRED-OR-Verknüpfung ist für die Leitungen SDA und SCL gleichermaßen realisiert und arbeitet so: Der Pull-up-Widerstand Rp zieht die Leitung SDA (oder SCL) auf +VDD = 5SV, was ja dem logischen Zustand High (1) entspricht; dieser Zustand bleibt solange erhalten, bis ein Gerät über den Transistor SDA Out die Leitung SDA mit der Masse verbindet, was ja dem logischen Zustand Low (0) entspricht. Für die Leitung SDA macht es keinen Unterschied, ob nun das Gerät 1 oder Gerät 2 die Verbindung mit der Masse herstellt, die Leitung würde in beiden Fällen den logischen Zustand Low (0) annehmen. Es ist also eine ODER-Verknüpfung, die einfach durch Anschluss aller Geräte an eine Leitung (wire) erreicht wird, daher WIRED-OR.

2. BUS-Kommunikation


	*Die Rollenverteilung* Bei der Kommunikation zwischen zwei Partnern sind (nicht nur auf dem I²CBus) verschiedene Rollen zu beachten: der Sender sendet die Daten auf den Bus (schreibt). der Empfänger empfängt die Daten vom Bus (liest). der Master leitet die Übertragung der Daten ein und beendet sie, er erzeugt das Taktsignal. der Slave wird aktiviert, wenn seine Adresse vom Master auf den Bus gesendet wurde. Die Rollenverteilung ist zu einem Teil durch die Hardware festgelegt und kann daher nicht geändert werden: Der Controller in unserem Interface ist immer der Master auf dem I²C-Bus; die angeschlossenen ICs können nur als Slaves arbeiten, zu jedem Zeitpunkt aber immer nur eines. (Es gibt auch Systeme mit mehr als einem Master; dann kann auch jeder Master zum Slave werden. Solche Multi-Master-Systeme betrachten wir hier aber nicht.) Der andere Teil der Rollenverteilung wird durch die Software festgelegt und ist daher auch veränderbar: Wer Sender und wer Empfänger einer Übertragung (oder Botschaft) ist, wird am Anfang der Übertragung (vom Master) festgelegt.
	Eine Botschaft besteht also aus folgenden Teilen: START Bedingung Slave Adresse mit dem R/W-Bit Acknowledge-Bit ein oder mehrere Daten-Bytes gleiche Anzahl Acknowledge-Bits STOP Bedingung.
	nachfolgend nun die Teile einer Botschaft

3. Protokoll einer Botschaft auf dem BUS

4. Kommunikation in Delphi

Das gerade vorgestellte Kommunikationsprotokoll beherrscht der Controller auf der Interfacekarte natürlich, er erledigt für uns das korrekte Timing auf der Leitung SCL, die Serialisierung eines Daten-Bytes in die 8 Bit für die Leitung SDA und das Warten auf das Acknowledge-Bit, sowie die Herstellung der START und der STOP-Bedingung. Wir brauchen dem Controller also nur die passenden Anweisungen zu geben.

5. Der I²C-Bus-Controller

Bi hierher haben wir uns mit der 8-Bit-Seite des Controllers (Parallel Bus, Parallel Bus Control) beschäftigt - nunmehr müssen wir uns mit dem Innenleben des Controllers (seinen Registern), seiner 1²C-Bus-Seite sowie seiner Programmierung auseinandersetzen.

Das Daten-Schieberegister SO

Das Register SO ist das Register, das die Verbindung zur 8-Bit-Welt herstellt, mit dem Parallel-Bus (dem EPP). Wenn der Controller einmal initialisiert ist, findet die Datenübertragung vom EPP zum I²C-Bus und umgekehrt über dieses Register SO statt.
Ein Byte vom Parallel-Bus wird in SO zwischengelagert und dann über das Schieberegister bitweise auf den IzC-Bus geschickt.
Bits vom 12C-Bus werden im Schieberegister zwischengelagert bis ein Byte komplett ist und dann über das Register SO dem Parallel-Bus übergeben

6. Stelligkeitenprüfung

Hier gilt es zu prüfen, ob eine Zahl gerade oder ungerade ist. Dies kann auf logischer Ebene ohne die Anwendung einer implementierten Funktion schon zu einem echten Problem werden. Auf der Hardwareebene dagegen eine relativ leicht zu lösendes Aufgabe. Da die Zahlen eh im Binärformat vorliegen, muss eigentlich nur das Bit 0 getestet werden. Ist es gleich "0", so ist die Zahl gerade, sonst ungerade.

7. Verwandte Themen

Codewandlungen stehen in der Praxis immer dann an, wenn Gerätekomponenten eingangs- und/oder ausgangsseitig einen Wechsel des Signalmusters erwarten oder benötigen. De facto ist die Gesamtheit aller logischen Schaltungen nichts weiter als eine Codewandlung. Immer wird aus einem gleichen Input ein äquivalenter Output generiert.

Wired-OR

Datenübertragungsverfahren

die RS232-Schnitttstelle

Parity-Generatoren

i²C-Schnittstelle - das Anliegen

Serial Peripherial Interface

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... dieser Text wurde nach den Regeln irgendeiner Rechtschreibreform verfasst - ich hab' irgendwann einmal beschlossen, an diesem Zirkus (das haben wir schon den Salat - und von dem weiß ich!) nicht mehr teilzunehemn ;-)

„Dieses Land braucht eine Steuerreform, dieses Land braucht eine Rentenreform - wir schreiben Schiffahrt mit drei „f“!“

Diddi Hallervorden, dt. Komiker und Kabarettist