Die meisten Kommunikationsknoten für CEA-709.1^*) werden heute noch auf Basis des Neuron® Chips aufgebaut. Dieser Baustein basiert intern auf drei 8-bit Mikrocontrollern, die gemeinsam alle zur Kommunikation erforderlichen Aufgaben übernehmen - von der Bitübertragungsschicht bis hin zur benutzerspezifischen Anwendung. Die steigenden Anforderungen an heutige Netzwerk-Applikationen machen leistungsfähigere Alternativen interessant. Gleichzeitig ermöglicht der zunehmende Vormarsch von 32-Bit Plattformen in den Embedded System Markt die Realisierung leistungsfähiger Kommunikationsknoten zu einem sehr interessanten Preis. DOMOLOGIC bietet Implementierungen des CEA-709.1 Protokolls, die Ihnen neue Perspektiven für die nächste Produktentwicklung eröffnen. Dank der Verwendung von moderner Hardware können Sie die Beschränkungen der 8-Bit Lösungen überwinden. DOMOLOGIC's innovatives Technologie-Portfolio deckt die gesamte Palette der CEA-709.1 Technologie ab, von der MAC-Schicht bis hin zur API für anspruchsvolle Anwendungen.

^*) Der internationale Kommunikationsstandard CEA-709.1 ist auch unter den Bezeichnungen ANSI/EIA/CEA709.1, EIA-709.1 oder LonWorks bekannt. Daneben ist er unverändert von vielen weiteren Gremien standardisiert worden, u.a. unter den Bezeichnungen ENV13154-2, EN14908, IEEE1473-L, SAE AS-5370 und SEMI E54.6

Es gibt drei unterschiedliche Möglichkeiten, wie Sie Ihr nächstes CEA-709.1-kompatibles Gerät auf Basis von DOMOLOGIC's Technologie realisieren können. Alle drei Lösungen basieren auf dem gleichen Protokollstapel (OSI-Schichten 3-7), der in der Programmiersprache "C" implementiert ist und leicht auf andere Systeme portiert werden kann. Der Unterschied liegt in der Realisierung der MAC-Schicht (OSI Schicht 2), die für die Bus-Zugriffssteuerung und das Manchester-Encoding zuständig ist. Wenn Sie einen Freescale Mikrocontroller mit integrierter eTPU verwenden, dann lässt sich die MAC-Schicht mit einer sog. eTPU-Konfiguration realisieren (dargestellt im oberen Teil des Bildes). Sie benötigen dann nur noch einen externen LonWorks-Transceiver (z.B. FTT10A oder LPT11), um Ihr Gerät an ein LonWorks-Netzwerk anschließen zu können. Wenn Sie einen anderen Mikrocontroller verwenden möchten, dann kann die MAC-Schicht auch mit einem CPLD oder FPGA realisiert werden (gezeigt im unteren Teil des Bildes). DOMOLOGIC bietet eine VHDL-Implementierung für die MAC-Schicht, die auf alle gängigen CPLD- oder FPGA-Architekturen portiert werden kann. Die dritte Möglichkeit basiert auf der XILINX Virtex FPGA-Familie mit integriertem PowerPC-Kern, die die konfigurierbare Logik sowie einen oder mehrere leistungsfähigen Mikroprozessor in einem einzigen Baustein enthält. Diese Lösung ist für High-End-Produkte mit einem hohen Grad an Flexibilität geeignet. Alle Lösungen werden nachfolgend ausführlich erläutert.

Lösung 1: MAC-Schicht mit Freescale's eTPU

Für die erste Lösung benötigen Sie einen Freescale-Controller mit integrierter eTPU (z.B. ColdFire MCF5235), sowie einen LonWorks-Transceiver (z.B. FTT10A). Der Freescale-Controller realisiert die MAC-Schicht mithilfe seiner "On-Chip" eTPU (enhanced Timing Processing Unit). Die eTPU ist ein sehr vielseitig einsetzbarer, frei programmierbarer I/O-Controller mit eigenem Prozessor-Kern und Speichersystem. Sie ist bei allen Mitgliedern der ColdFire MCF523x Familie verfügbar, sowie bei einigen Mitgliedern der ColdFire V3 Familie und bei einigen PPC- (PowerPC) Varianten. Die oberen Schichten des CEA-709.1 Protokollstapels (auch OSI-Schichten 3-7) werden in Software realisiert. Dieser Teil ist in der Programmiersprache "C" implementiert und lässt sich leicht auch auf andere Betriebssysteme portieren. Die eTPU-Lösung ermöglicht Kommunikationsknoten mit einem hohen Integrationsgrad zu einem sehr günstigen Preis-/Leistungsverhältnis, insbesondere wenn von den vielfältigen Peripherie-Einheiten der ColdFire-Familie gebrauch gemacht wird (z.B. Ethernet, CAN, I2C oder auch komplexe GPIO-Funktionen). Der ColdFire-Prozessor bietet eine Rechenleistung von 32-Bit bei 150MHz Taktfrequenz (ca. 140MIPS), mehr als ausreichend um auch komplexe Applikationen parallel zum CEA-709.1 Protokollstapel ausführen zu können - z.B. ein IP852 Gateway oder ein Web Server.

Lösung 2: MAC-Schicht mit CPLD oder FPGA

Wenn Sie einen anderen Mikrocontroller verwenden möchten, dann kann der MAC-Schicht des CEA-709.1 Protokolls auch mit einem externen CPLD oder FPGA realisiert werden. Die Logik ist von DOMOLOGIC als IP-Core verfügbar, implementiert in portierbarem VHDL Code. Das CPLD bzw. FPGA puffert alle eingehenden und ausgehenden Daten in asynchronen FIFOs, die vom Mikrocontroller beschrieben oder ausgelesen werden. Das CEA-709.1 Netzwerk wird am CPLD bzw. FPGA über einen LonWorks-Transceiver angebunden (z.B. FTT10A oder LPT11). Diese Lösung bietet einen hohen Grad an Flexibilität, da das CPLD oder FPGA auch andere Hardware-nahen Funktionen übernehmen kann - z.B. die Ansteuerung eines Displays.

Solution 3: Leistungsfähige Hardware/Software-Plattform mit einem XILINX Virtex FPGA

Das XILINX Virtex FPGA ist (je nach Ausführung) mit einem oder mehreren integrierten PowerPC-Kernen verfügbar (Virtex-II Pro). Es ist damit eine System-on-Chip (SoC) Plattform für sehr leistungsfähige und flexible Applikationen. DOMOLOGIC bietet einen IP-Core für das XILINX EDK (Embedded Development Kit), der einen MAC-Controller für einen CEA-709.1 Kommunikationsknoten realisiert. Gerätetreiber und Protokollstapel sind für Mind Linux verfügbar. Bitte kontaktieren Sie uns für weitere Details.

Der DOMOLOGIC CEA-709.1 Protokollstapel ist eine kompakte Neu-Implementierung des CEA-709.1 Standards. Die Software wurde so konzipiert, dass sie nur von wenigen externen Ressourcen abhängig ist, womit sich Zeit und Aufwende beim Portieren auf neue Betriebssysteme und/oder Hardware-Plattformen reduzieren lassen. Er kann in Single- und Multi-Threaded Betriebssystemen eingesetzt werden oder auch als "Standalone-Applikation", die ohne Betriebssystem arbeitet. Es ist jeweils nur eine einfache Hardware-Abstraktionsschicht (Hardware Abstraction Layer, HAL) anzupassen.

Der Protokollstapel unterstützt einen oder mehrere virtuelle Kommunikationseinheiten in einem einzigen System. Damit wird es möglich, mehrere Geräte zu emulieren, wobei jedes eine eigene Adresse erhält. Die virtuellen Kommunikationseinheiten können ohne Einschränkung an die verfügbaren physikalischen Schnittstellen angebunden werden. Jede virtuelle Kommunikationseinheit erhält eigene Adresstabellen (bis zu 65536 Einträge) sowie Netzwerkvariablen-Tabellen (bis zu 16384 Einträge).

Derzeit werden vom Protokollstapel zwei Programmiersprachen unterstützt: C und Java™. Die C API (Application Programming Interface) ist sehr universell und gibt Kontrollmöglichkeiten für alle Funktionen des Protokollstapels. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn spezielle Anwendungen entwickelt werden sollen, z.B. Router oder Netzwerk-Administrations-Tools. Die Java™-API bringt alle Vorteile der Programmiersprache Java™ in die Welt der CEA-709.1-Programmierung. Anwendungen können bei der Implementierung von Netzwerk-Variablen (SNVT's) vom leistungsfähigen Programmiermodell für Objektorientierung und Ereignis-Behandlung Gebrauch machen. DOMOLOGIC bietet dazu auch die kompakte Embedded Java™ Plattform (JControl) an, die optimal geeignet ist für Java™-programmierbare CEA-709.1 Kommunikationseinheiten.

Die folgende Liste fasst noch einmal die technischen Daten des CEA-709.1 Protokollstapels und der API von DOMOLOGIC zusammen:

• kompatibel mit CEA-709.1,
• implementiert in GNU C,
• portierbar auf Single- oder Multi-Threaded Systeme,
• verfügbar für Embedded Linux, JControl/Kernel, oder als "Standalone-Anwendung",
• mehrere Applikationen können mehrere virtuelle Knoten verwenden,
• parallele Ausführung von Transaktionen,
• synchrone und asynchrone Kommunikation,
• Code Größe (ROM): weniger als 100KB^*),
• minimaler Arbeitsspeicher (RAM): 16KB^*),
• empfohlener Arbeitsspeicher (RAM) für komplexe Anwendungen: 32KB^*),
• leistungsfähige C und Java™-APIs für kurze Entwicklungszyklen.

^*) Die tatsächlichen Werte hängen vom verwendeten Betriebssystem ab. Die angegebenen Werte wurden auf Grundlage des Embedded Betriebssystems JControl/Kernel ermittelt.