IO-модуль — это интерфейс между компьютерной или управляющей системой и внешними устройствами. Цифровые IO обрабатывают ввод и вывод бинарных сигналов (логические ключи, триггеры и другие цифровые устройства), аналоговые IO — ввод и вывод непрерывных сигналов (измерение и управление температурой, давлением, напряжением и т.п.). В статье — устройства TOSUN с IO и порядок работы с IO-функциями в TSMaster.
Ключевые слова: IO-модуль, цифровой ввод/вывод, аналоговый ввод/вывод, DIDO, AIAO.
1. Оборудование TOSUN с поддержкой DIO
IO-функции есть у устройств серии TC — TC1014Pro, TC1018Pro, TC1034Pro+, TC1038 Pro и TC1055 Pro, а также у регистраторов серии Tlog — Tlog1002, Tlog1004 и Tlog1038. Число IO-каналов:
| Модель | Каналов DIDO | Каналов AIAO |
|---|---|---|
| TC1014 Pro | 4 | 3 |
| TC1018 Pro | 4 | 3 |
| TC1034 Pro+ | 4 | 3 |
| TC1038 Pro | 4 | 3 |
| TC1055 Pro | 4 | 3 |
| Tlog1038 | 4 | 3 |
| Tlog1004 | 2 DI, 2 DO | 1 |
| Tlog1002 | 3 DI, 2 DO | 0 |
1.1. Технические параметры IO-устройств TOSUN
- DI: диапазон входного напряжения 0–40 В, опорное напряжение Vref 0–3,3 В; верхний порог VAH = (330 + 499·Vref)/1098, нижний порог VAL = 0,455·Vref.
- DO: низкий уровень 0 В, высокий 5 В/12 В (без нагрузки); режимы выхода — с открытым стоком и двухтактный (push-pull); защита от перенапряжения; максимальная частота выхода 200 кГц.
- AI: диапазон входного напряжения 0–39 В, входное сопротивление 3,4 МОм, разрешение 12 бит.
- AO: диапазон выходного напряжения 0–30 В, защита от перенапряжения, разрешение 12 бит.
Примечание: у части моделей параметры могут отличаться — ориентируйтесь на актуальное руководство конкретного устройства.
1.2. Режимы выхода DO
Выход DO у IO-устройств TOSUN настраивается: двухтактный режим Push-Pull и режим с открытым стоком Open-Drain, который дополнительно делится на Open-Drain-Pull и Open-Drain-Push.
Push-Pull отличается высокой нагрузочной способностью, отсутствием статического потребления и быстрым переключением — подходит для вывода PWM и тактовых сигналов. В режиме Open-Drain выход в высоком уровне «открыт» и требует внешнего подтягивающего резистора; зато возможна совместимость по уровням (внешняя подтяжка к другому напряжению) и монтажное «И» нескольких устройств на одной линии. Сравнение режимов:
| Характеристика | Push-Pull | Open-Drain | Open-Drain-Pull | Open-Drain-Push |
|---|---|---|---|---|
| Источник высокого уровня | внутренний PMOS | внешняя подтяжка | внешняя подтяжка | внутренний PMOS |
| Источник низкого уровня | внутренний NMOS | внешняя стяжка | внутренний NMOS | внешняя стяжка |
| Монтажное «И» | нет | нет | да | нет |
| Сдвиг уровня | нет | нет | да | нет |
| Типичный ток нагрузки | <50 мА | — | <50 мА | <50 мА |
| Скорость | высокая (нс) | высокая (нс) | высокая (нс) | высокая (нс) |
2. Порядок работы с IO в TSMaster
Оборудование TOSUN с IO-каналами настраивается в TSMaster: выбор каналов и конфигурация IO. Порядок действий:
- Шаг 1. Подключите устройство с IO к компьютеру. В меню «Аппаратное обеспечение» → «Выбор каналов» задайте нужное число каналов DO/DI или AI/AO (рис. 1).
- Шаг 2. В «Аппаратное обеспечение» → «Аппаратура шины» выберите тип IO и настройте ввод/вывод: частоту дискретизации цифровых и аналоговых входов, режим, напряжение и тип цифрового выхода (рис. 2).
- Шаг 3. После настройки в «Симуляция» → «Системные переменные» → «Внутренние переменные» появятся системные переменные IO для наблюдения и управления. Для программного управления выходом DO в TSMaster есть функции мини-программ (рис. 3).
3. Параметры IO в TSMaster
3.1. Параметры цифрового входа
Частота дискретизации (Гц): 0,001 / 0,01 / 0,1 / 1 / 10 / 25 / 100 (рис. 4).
Когда на входе DI нет напряжения, системная переменная DI равна 0; когда напряжение на входе превышает порог, переменная становится равной 1 (рис. 5).
3.2. Параметры цифрового выхода
Настройки цифрового выхода зависят от типа устройства: серия TC и регистраторы Tlog. У серии TC доступны обычный уровневый выход и выход PWM; у регистраторов Tlog — только обычный уровневый выход.
3.2.1. Цифровой выход серии TC
На примере TC1055Pro: задаются уровень напряжения, режим и тип выхода (рис. 6).
- Уровень напряжения (Voltage Level): 5 В / 12 В.
- Режим выхода (Output Mode):
- Push-Pull — активный вывод высокого и низкого уровней, подходит для высоких частот и больших токов;
- Open-Drain — активно выводится только низкий уровень, высокий обеспечивается внешней подтяжкой; подходит для линий, общих для нескольких устройств;
- Open-Drain-Pull — аналогично Open-Drain, с акцентом на внешний подтягивающий резистор;
- Open-Drain-Push — нагрузочная способность усиливается внешней схемой по требованию.
- Тип выхода (Output Type): General Output — обычный уровневый выход; PWM Output — вывод PWM.
3.2.2. Цифровой выход серии Tlog
У серии Tlog можно включить периодический отчёт о состоянии выхода (readback-мониторинг). Пример — Tlog1004 (рис. 7). Периодичность отчёта (Гц): 0,001 / 0,01 / 0,1 / 1 / 10 / 25 / 100.
3.3. Параметры аналогового входа
Для аналогового входа задаётся частота дискретизации: 0,001 / 0,01 / 0,1 / 1 / 10 / 25 / 100 Гц. Пример — TC1014 Pro (рис. 8).
3.4. Параметры аналогового выхода
Функция находится в разработке и появится в следующих обновлениях.
4. Функции мини-программ TSMaster для IO
В мини-программах TSMaster есть две функции управления выходом DO: обычный уровневый выход и PWM-выход.
Функция обычного уровневого выхода:
| Элемент | Описание |
|---|---|
| Имя функции | tsdio_set_vlevel_output_async |
| Параметры | Два: AChn — индекс IO-канала; AIOStatus — состояние выходного напряжения: 1 — высокий уровень, 0 — низкий. |
| Пример | com.tsdio_set_vlevel_output_async(CH1, 1); // канал 1 — высокий уровень |
Функция PWM-выхода:
| Элемент | Описание |
|---|---|
| Имя функции | tsdio_set_pwm_output_async |
| Параметры | Три: AChn — индекс IO-канала; ADuty — скважность (например 20 = скважность 20%); AFrequency — частота (например 100 = 100 Гц). |
| Пример | com.tsdio_set_pwm_output_async(CH1, 20, 1000); // канал 1, скважность 20%, частота 1000 Гц |
5. Пример применения: пробуждение ЭБУ сигналом PWM
Многие ЭБУ в автомобиле пробуждаются по PWM-сигналу. Типовые сценарии:
- Пробуждение кузовного контроллера: датчик освещённости фиксирует резкое изменение света и выдаёт PWM 1 кГц со скважностью 70%, пробуждая BCM для включения фар;
- Аварийный сигнал BMS: при превышении порога напряжения батареи подчинённый модуль посылает PWM с фиксированной длительностью импульса, пробуждая главный ЭБУ BMS для защитной обработки.
Ниже — как с помощью IO-модуля TC1055Pro и TSMaster выдать PWM для пробуждения главного ЭБУ.
- Шаг 1. Изучите документацию по пробуждению ЭБУ: условия и тип IO-сигнала. В нашем случае после подачи питания ЭБУ пробуждается PWM-сигналом со скважностью 20% и частотой 1 Гц.
- Шаг 2. Соедините канал DO с входом сигнала пробуждения ЭБУ и подключите TC1055Pro к ПК.
- Шаг 3. В меню выбора каналов TSMaster задайте прикладной и аппаратный каналы DO (рис. 9).
- Шаг 4. В конфигурации аппаратуры задайте для DO: напряжение 5 В, режим Push-Pull, тип — PWM (рис. 10).
- Шаг 5. Создайте C-мини-программу и в событиях клавиш добавьте два обработчика: запуск вывода PWM (рис. 11) и остановку вывода PWM (рис. 12).
- Шаг 6. Скомпилируйте мини-программу, запустите проект TSMaster и нажмите клавишу A — на ЭБУ начнёт подаваться PWM; проконтролируйте осциллограмму (рис. 13). Нажмите клавишу B для остановки вывода PWM и снова проверьте осциллограмму (рис. 14).
