Quale scheda di connessione I/O?

[WALTERmwp]

Il rimedio alla questione che pongo si trova ma a volte non si dispone d'immediata soluzione.
Mi riferisco all'oggetto del titolo quando necessita collegare al "campo" una scheda a microcontrollore.
Il discorso andrebbe inserito in un contesto hobbistico perché, come sappiamo, a livello professionale i prodotti non mancano e le argomentazioni sarebbero altre.

Chi ha un pochino di confidenza con i microcontrollori e schede, schedine predisposte per la programmazione del componente, ha spesso a disposizione più interfacce seriali e pin da configurare come digital input o output; questi, però, anche se a volte elettricamente possono essere utilizzati direttamente(meglio comunque non farlo) raramente dispongono di morsettiere specifiche o relè d'interfaccia, per ovvi motivi.
Così, solo come esempio, posso programmare una BluePill o un Esp32Wroom ma poi necessito di qualcosa per connettere i sensori; se poi l'esigenza è da soddisfare in tempi brevi e non ci si ha pensato prima(come me) ecco che si presenta il problema.
Ma a prescindere dall'eventuale urgenza, voi, nel caso, che scelte avete fatto, l'avete realizzata, acquistata e se si quale?

Comunque, in seguito, valuterò anche l'assemblaggio di una semplice scheda con predisposizione alla comunicazione seriale così da renderla compatibile con la maggiore parte di quelle dotate di microcontrollore.
Grazie per le vostre opinioni.

Saluti

[boiler]

ma poi necessito di qualcosa per connettere i sensori

Che tipo di sensori? Intendi roba analogica con uscita 4-20 mA o roba nuda tipo un Pt-100 o ancora roba digitale (SPI? I2C? Modbus?)

Non ho capito bene il contesto della tua richiesta.

Boiler

[GioArca67]

Ma intendi per le connessioni meccaniche elettriche dei fili?
Una cosa del genere?

[WALTERmwp]

Che tipo di sensori? Intendi roba analogica con uscita 4-20 mA o roba nuda tipo un Pt-100 o ancora roba digitale (SPI? I2C? Modbus?)

Non ho capito bene il contesto della tua richiesta.

Boiler

ragionevole il tuo dubbio, ho scritto "connettere i sensori" ma sarebbe stato meglio "connettere i contatti dei segnali", ipotizzando ad esempio di rilevare lo stato di sensori di movimento, o un microswitch o altro.
Nulla di particolarmente sofisticato.

Ma intendi (...)

non conosco l'oggetto ma intuisco, quindi si, qualcosa del genere; ma anche più strutturato e pur privo di piazzole per la personalizzazione.
Giusto per dare un'idea:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

La scheda di connessione I/O, interrogata sulla linea seriale tramite protocollo dedicato, restituisce gli stati dei contatti in morsettiera e attiva le uscite in base agli specifici messaggi che la trasmissione prevede.
Se poi ci fossero anche degli analog input sarebbe un plus.
Grazie.

Saluti

[edgar]

Ma a prescindere dall'eventuale urgenza, voi, nel caso, che scelte avete fatto, l'avete realizzata, acquistata e se si quale?

L'ho realizzata (o meglio le ho realizzate) secondo le mie necessità: master, fotoincisione, foratura e assemblaggio.

[WALTERmwp]

L'ho realizzata (...)

una foto, ci vuole una foto!

Quali le caratteristiche?
Tipo di porta di comunicazione seriale, eventuale microcontrollore on-board o eventuali integrati(tipo I/O su I2C), quantità di segnali e genere ...

Saluti

[WALTERmwp]

Questa l'avevo realizzata tempo fa ma già è un ibrido rispetto all'oggetto discusso

Infatti, gli I/O expander raggiungono tramite flat i morsetti(per la connessione dei segnali) posizionati su una terza scheda.

A parte il fatto ch'è rimasta su millefori, i PCF85xx(gli I/O expander) comunicano direttamente tramite la seriale I2C(portata da uno dei flat) con il microcontrollore(posizionato su un'altra scheda) sul quale era stato implementato il protocollo.

Una variazione che eventualmente considererei consisterebbe nel dotare la scheda di connessione I/O di un medium, un altro microcontrollore, che semplificherebbe l'accesso così da renderla più generica possibile: la si potrebbe interfacciare più facilmente con una qualsiasi altra scheda a microcontrollore, o quasi.

Nell'immagine si notano anche il MAX485 e il MAX232; entrambi erano(sono) predisposti per essere collegati da un lato ai pin del microcontrollore(tramite flat) e dall'altro ai device attrezzati con le relative interfacce.

Saluti

[edgar]

Niente di così sofisticato, finora ho costruito -per uso hobbistico- morsettiere con piccole schede breadboard, oppure morsettiere + display LCD 1602 e roba simile. La scheda che hai realizzato su millefori io l'avrei progettata e realizzata anche in un solo esemplare: ho sempre odiato le millefori
A maggior ragione, vedendo i punti che hai elencato, penso sia giocoforza realizzare (far realizzare) un circuito stampato dedicato perché si possono ottimizzare configurazioni, disposizione, dimensioni, posizioni, ecc

[WALTERmwp]

Niente di così sofisticato (...)

non è poi così elaborata come sembra, l'impegno più che altro sta proprio nella realizzazione su millefori, considerata la densità.
E' la parte di codice sul microcontrollore, quello sulla scheda principale, che richiedeva un po' più di attenzione; mentre gli I/O expander sono già a posto così, basta porgli la domanda in modo corretto e loro da bravi rispondono.

Saluti

[WALTERmwp]

In passato, aprendo questo thread, avevo chiesto informazioni e cercato in rete per far fronte alla eventuale carenza di I/O, una situazione che non di rado può presentarsi in una applicazione hobbistica.
A livello professionale, di solito, pur non senza difficoltà, il problema si risolve magari con prodotti che rientrano nel catalogo del brand già in uso.

Ora, il motivo per riprendere questo thread a distanza di tempo è il proposito di realizzare un progettino che consiste nell'approntare una scheda di espansione di I/O: ne allego lo schema, una bozza, supportato da qualche spiegazione inerente alle scelte fatte senza la pretesa di pensare siano le più sensate, sono semplicemente le mie.
Queste, dunque, molto soggettive, potrebbero essere condivise o facilmente messe in discussione; in ogni caso le espongo poi ognuno può immaginarsi le soluzioni più idonee o performanti che crede.

Quello che per me non è in discussione è una peculiarità ovvero: disporre di una semplice scheda di espansione di I/O digitali per rispondere alla carenza di ingressi e uscite; quindi non interessano per nulla analogiche o altre particolari funzioni.
Non è certo, però molto probabile che se qualcuno dovesse scoprire il bisogno di così tanti I/O(digitali), forse, il problema, starebbe altrove, ovvero nella impostazione del progetto originario.
Comunque, pensando ad una espansione, meglio espandere per bene ...

L'espansione dev'essere versatile a livello di interfaccia per dare concreta prospettiva d'impiego rispetto ad un hardware esistente(per convenzione "scheda madre"): un protocollo semplice e la possibilità di scegliere l'operatività di una, ma solo una, delle tre differenti linee seriali in dotazione, così da evitare il ricorso ad ulteriori schede ausiliarie: ad esempio, scegliendo la 485 come vettore, l'espansione resta indifferente a quanto eventualmente proveniente sulle altre porte(che a quel punto non andrebbero impiegate ...).
Ovvio che sulla scheda madre che accoglie l'espansione dev'essere possibile implementare il driver altrimenti non comunichi, nemmeno col pensiero.

Sull'espansione il micro si fa carico di gestire la comunicazione verso gli I/O expander via i2c mentre può rispondere alla scheda madre su una delle tre seriali.
Da questo discende il vincolo di sviluppare per la i2c un codice multimaster.

La scheda nasce come espansione ma, essendo dotata di micro, nulla vieta d'impiegarla in modalità stand-alone; questo comporta prevedere a livello software una funzione nella quale poter inserire la logica; si ottiene una sorta di piccolo plc ma con tanti ingressi/uscite(tutto considerato ciò che già può essere un microcontrollore opportunamente impiegato, anche se magari con meno I/O).

E' priva di un alimentatore dunque dispone solo dei morsetti per ricevere i 5 Vcc(il valore potrebbe essere imposto dalla scelta finale del micro).

Il micro indicato al momento è provvisorio: avevo già i riferimenti dei collegamenti al display quindi quello ho riportato ma andrà cambiato, principalmente per implementare lo stack dedicato alla USB.
Questa, tra l'altro, renderebbe l'espansione direttamente gestibile da un PC(di qualunque tipologia).
In ogni caso sarà un Microchip, e questo per diversi motivi.

Lo lcd non fa parte della scheda, viene predisposto il solo connettore(CN1) per poterlo collegare così da visualizzare gli stati di tutti i segnali o "forzare" a piacimento le uscite; da non escludere un suo utilizzo più profondo nel caso la soluzione fosse l'impiego stand-alone.
Nel momento in cui lo si collega(lo lcd), basta premere un pulsantino per richiamare la funzione di inizializzazione e renderlo operativo.

Lo IC3 si differenzia chiaramente dalla predisposizione dello IC4 essendo dotato di optoisolatori e della possibilità di scegliere tra contatto NA ed NC per i relè da K17 a K24 compresi; gli altri, da K1 a K16 compresi, presentano il solo contatto NA.
Gli opto forniscono un'alternativa rispetto alla commutazione elettromeccanica.

Devo ancora definire le caratteristiche di qualche componente come ad esempio i relè mentre i valori delle resistenze sono al momento indicativi anche se alla fine non penso si discosteranno in modo significativo.
Possono poi esserci errori macroscopici, però al momento non ne vedo.
Ci sono sicuramente tante altre soluzioni o combinazioni ed i più bravi potrebbero inventarsi cose più sofisticate ma, al momento, tant'è.

Saluti

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