Створення пристрою тестування локальної обчислювальної мережі

Квалифицирующие тестеры — основоположником приборов данного класса была компания Fluke Networks (тестер CableIQ).

Квалификация позволяет определить способность существующей кабельной  системы поддерживать более высокие  скорости. Все приборы данного  класса имеют возможность определять и показывать, такие параметры, как NEXT, Return Loss, Затухание в кабеле. Таким образом, кроме функциональных возможностей первого класса приборов (тестеров для проверки кабеля) они могут делать существенно больше. Эти приборы полезны IT’шникам, которым покупать сертифицирующий кабельный анализатор дорого, а обычного тестера уже мало.

На данный момент в России на рынке  квалифицирующих кабельных тестеров представлено несколько производителей: Fluke Networks, JDSU, Ideal Industries.

 

 

 

 

 

 

 

3. СОЗДАНИЕ ПРИБОРА ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ, КАБЕЛЯ UTP ВИТАЯ ПАРА

 

Необходимо создать на базе микроконтроллера ATyni2313 устройство способное проверять целостность и правильность разводки кабелей типа «витая пара».

Создаём принципиальную электрическую  схему, которая будет способна выполнить  выше изложенную задачу. Итак, к микроконтроллеру должен быть подключен кабель, состоящий  из 4-х пар, на втором конце которого будет включено индицирующее устройство из 8-ми светодиодов, по состоянию которого будет оцениваться целостность  и правильная разводка кабеля. Дополнительно  вводятся три светодиода, которые  будут индицировать двоичное состояние  последнего счётчика в линейке делителя внутри микроконтроллера, одновременно отображая наличие питания и работоспособность устройства (рис.3.1).

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.1- схема прибора

 

 

 

 

Итак, схема у нас есть. Теперь нужно приступить к разработке программы.

Определение:  Алгоритм - это последовательность действий, которую должен произвести наш микроконтроллер, чтобы достичь требуемого результата. Для простых задач алгоритм можно просто описать словами. Для более сложных задач алгоритм рисуется в графическом виде.

В нашем случае алгоритм таков: после операций начальной  настройки портов микроконтроллера последний должен войти в непрерывный  цикл, в процессе которого он должен подавать сигнал логической единицы  на соответствующий порт выхода , тем самым управляя светодиодами. Опишем это подробнее:        

Операции начальной настройки:

• установить начальное значение вершин стека микроконтроллера;
• настроить порты В(0)-В(7) на вывод информации;
• сконфигурировать  порты D(0)-D(2) на вывод информации
• Операции, составляющие тело цикла:
• прочитать последовательно состояние разрядов PB и вывести логическую единицу на выходы В(0)-В(7) (включая через кабель светодиоды с1-го по 8-ой);
• прочитать состояние разрядов D(0)-D(2)  и вывести логическую единицу на выходы D(0)-D(2), включая соответствующие светодиоды;
• перейти на начало цикла.

Для создания программы используем версию  assembler, предложенную разработчиками микроконтроллеров AVR – фирмой Atmel. А также воспользуемся программным комплексом “AVR Studio 5”, разработанным той же фирмой и предназначенным для создания, редактирования, трансляции и отладки программ для AVR на Ассемблере.

AVR Studio — интегрированная среда разработки (IDE) для разработки 8-ми и 32-х битных AVR приложений от компании Atmel,

работающая в операционных системах Windows NT/2000/XP/Vista/7. AVR

Studio содержит ассемблер и симулятор, позволяющий отследить выполнение программы. Текущая версия поддерживает все выпускаемые на сегодняшний день контроллеры AVR и средства разработки. AVR Studio содержит в себе менеджер проектов, редактор исходного кода, инструменты виртуальной симуляции и внутрисхемной отладки, позволяет писать программы на ассемблере или на C/C++ (Рис.3.2).

 

Рис. 3.2 – AVR studio

 

Привожу ниже текст программы в assembler:

/*

* AVRAssembler1.asm

 *  Created: 14.04.2012 23:01:19

*   Author: Guschin Ivan

*/

 

.NOLIST

.INCLUDE "tn2313def.inc"

.LIST

 

; Начало кода

.CSEG

.ORG $0000

 

.def temp1  = r16

.def T1   = r17

 

.def T2   = r18

.def T3   = r19

.def cnt  = r29 

.def indexL = r30 

.def indexH = r31

.equ Td  = 3 

 

rjmp RESET    ; Reset Handler

 

; ****************** routines *****************************************

 

delay: ser  T1  ; long delay

ser  T2

ldi  T3,Td

sdel1: dec  T1

brne sdel1

ser  T1

dec  T2

brne sdel1

ser  T2

dec  T3

brne sdel1

ret

 

; ******************** Main program ********************************

 

RESET: ldi  r16,LOW(RAMEND) ;Initiate Stackpointer.

out  SPL,r16

ser  temp1

out  ddrA,temp1

out  ddrB,temp1

out  ddrD,temp1

out  portB,temp1

clr  temp1

out  portA,temp1

out  portD,temp1

rcall delay  ; test LEDs

 

start: ldi  indexH,HIGH(2*leds)

ldi  indexL,LOW(2*leds)

clr  cnt

st1: lpm  temp1,z+

out  portB,temp1

out  portD,cnt

inc  cnt

cpi  cnt,8

brne st2

clr  cnt

st2: rcall delay

cpi  temp1,128 

breq start

rjmp st1   

 

leds: 

.db  1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128

 

Рис. 3.3 программа в AVR studio

 

Выполняем компилирование для  получения машинного кода, при  помощи которого можно запрограммировать  микроконтроллер

HEX - файл

 

:020000020000FC

:100000000CC01FEF2FEF33E01A95F1F71FEF2A9581

:10001000D9F72FEF3A95C1F708950FED0DBF0FEF08

:100020000ABB07BB01BB08BB00270BBB02BBE9DF58

:10003000F0E0ECE4DD27059108BBD2BBD395D830C6

:1000400009F4DD27DEDF003899F3F5CF010204085B

:0400500010204080BC

:00000001FF

      После выполненных операций переходим к моделированию в программной среде     Proteus 7 Professional (Рис.3.4).

 Proteus 7 Professional - пакет программ для автоматизированного проектирования (САПР) электронных схем. Разработка компании Labcenter Electronics (Великобритания). Пакет представляет собой систему схемотехнического моделирования, базирующуюся на основе моделей электронных компонентов принятых в PSpice. Отличительной чертой пакета PROTEUS VSM является возможность моделирования работы программируемых устройств: микроконтроллеров, микропроцессоров, DSP и проч. Библиотека компонентов содержит справочные данные. Дополнительно в пакет PROTEUS VSM входит система проектирования печатных плат. Пакет Proteus состоит из двух частей, двух подпрограмм: ISIS — программа синтеза и моделирования непосредственно электронных схем и ARES — программа разработки печатных плат. Вместе с программой устанавливается набор демонстрационных проектов для ознакомления.

 

Рис. 3.4 – моделирование в Proteus 7 Professional

 

Следующий этап  - прошивка микроконтроллера  при помощи  программной среды PonyProg2000 , с использованием программатора STK 200 (рис. 3.2.5)

PonyProg — программатор (программная часть программатора) для считывания и записи программы микроконтроллеров и ПЗУ с последовательным интерфейсом программирования. В силу своей простоты и дешевизны изготовления аппаратной части программатор получил широкое распространение. Данная программа универсальна для программирования микроконтроллеров разного производства.

STK 200 аппаратно-программное устройство, предназначенное для записи/считывания информации в постоянное запоминающее устройство (однократно записываемое, ПЗУ, внутреннюю память микроконтроллеров и ПЛК (рис. 3.5)

Рис. 3.5 – STK200

 

Запускаем программу PonyProg:

 

Рис. 3.6 – запуск программы PonyProg

Выбираем подключенный микроконтроллер. В нашем случае это Atyny2313:

 

Рис. 3.7 Выбор подключенного микроконтроллера

 

К параллельному порту LPT подключаем программатор и открываем меню выбора подключения:

 

Рис. 3.8 - меню выбора подключаемого порта

 

 

Проводим тестирование подключенного  микроконтроллера через программатор к LPT порту:

 

Рис. - 3.9 Тест подключения

 

Читаем фьюзы (fuse). Fuse - биты настраивают некоторые параметры МК при прошивании и не доступны для изменения из программы МК.

 

Рис.3.10 - Настройка фьюзов

Открываем HEX файл программы:

 

Рис. 3.11 - HEX код в документе перед прошивкой

 

Прошиваем микроконтроллер:

 

Рис. 3.12 - Индикатор готовности операции прошивки

 

После прошивки микроконтроллера приступаем к сборке прибора.

Для изготовления прибора  понадобилось:

• 1дм2 фольгированного стеклотекстолита;
• микроконтроллер Atyny 2313;
• 11 светодиодов зеленого свечения;
• резисторы номиналом 390 Ом 9 шт;
• конденсаторы 0,1мкф – 2шт., 1мкф на 10 В – 1 шт., 10мкф Х 16В – 1шт;
• стабилизатор напряжения 1 шт., L78l05;
• 2 разъема RJ45;
• переключатель на два положения 1 шт.;
• разъем питания для кроны 1 шт.;
• Корпус 2 шт.;

 Этапы изготовления:

Для изготовления платы использовался химический метод воспроизведения требуемого токопроводящего рисунка.

Наносим токопроводящие дорожки на заготовку:

 

Рис. 3.13 - Нанесение токопроводящих дорожек на заготовку

 

 

 

Затем в растворе хлорного железа промываем заготовку:

 

Рис. 3.14 – вытравливание платы в растворе хлорного железа

 

После чего мы получаем готовую  плату для монтажа:

 

Рис. 3.15 – плата после химического процесса и обработки

 

 

 

Установка и распайка деталей на платах:

 

Рис. 3.16 – готовая плата, установленная в корпус

 

Испытание прибора на обжатом кабеле:

Для этого мы подключим  уже обжатый кабель в разъем (А) - (В),

И переключи тумблер в  противоположное положение.

 

Рис. 3.17 – испытание прибора

4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

Расчет себестоимости  данного изделия. Себестоимость  складывается из 2х частей:

1. Материалы;
2. Затраты человеческого труда;

Материалы и их стоимость:

Наименование	Отпуск	Кол-во	Цена	Общая стоимость
Микроконтроллер	Шт.	1	6,10	6,10
Резистор	Шт.	9	0,02	0,18
Конденсатор	Шт.	2	0,20	0,40
Светодиод	Шт.	11	0,20	2,20
Разъем	Шт.	2	0,75	1,50
Корпус	Шт.	2	7	14
Переключатель	Шт.	1	1	1
Разъем  питания	Шт.	1	0,30	0,30
Стеклотекстолит	Дм2	1	2,50	2,50
Хлорное железо	Гр.	50	0,04	2
Канифоль	Гр	20	0,02	0,40
ПОС-60	Гр	15	0,12	1,80
				32,38

 

Расчет на затраты человеческого  труда

Затрата на изготовление составляет 2,5 рабочих часа, с нормой 8 часов  в сутки.

 

 

 

Заработная плата за 1 рабочий месяц (20 рабочих дней/160 часов) 1500грн. Получается:

 

Затраченная энергия паяльника, лампы и компьютера составила 0,37Кв/ч – 0,11 грн.

Сложим стоимость работы и общую стоимость материалов и затраченной энергии

23,43+32,49+0,11=55,92

Стоимость заводского импортного прибора составляет 164 гривны, это с учетом всех налогов и затрат на транспортировку, стоимость нашего прибора составляет 55,92 гривны.

Эти расчеты были сделаны  для штучного производства. Если прибор поставить на поток, то его стоимость упадет примерно на 75%.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОХРАНА ТРУДА

 

Определить количество компьютеризированных рабочих мест, которые можно разместить в данном помещении. Для этого надо найти фактическую площадь и объем помещения и в соответствии с нормативами по минимальной площади, на которой может быть расположено одно рабочее место с ВДТ, и относительно минимального объема помещения на одно рабочее место с ВДТ и определить количество компьютеризированных рабочих мест, что можно разместить в данном помещении. Необходимо также учесть размеры мебели на компьютеризированных рабочих местах, в частности рабочего стола. Согласно НПАОП 0.00.1.28-10 рекомендуемые размеры стола для рабочего места с ВДТ составляют: высота - 725 мм, ширина - 600-1400 мм, глубина - 800-1000 мм. В соответствии с указанными рекомендациями необходимо указать размеры рабочих столов. Для определения площади и объема помещения, которые заняты оборудованием необходимо задаться размерами рабочего стола, кресла и шкафов для хранения документации и расходных материалов для оргтехники. Также необходимо учесть то, что один шкаф необходима для двух рабочих мест.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2. Размеры мебели необходимые для расчета площади и объема оборудования

Параметри устаткування	Стіл	Крісло	Шафа
Довжина, (м)	1,2	0,45	0,6
Ширина, (м)	0,9	0,45	0,4
Висота, (м)	0,725	0,4	1,8
Займана площа, (м2)	1,08	0,2025	0,24
Займаний обсяг, (м3)	0,783	0,081	0,432
Площа устаткування, яке розташоване  на одному робочому місці Sуст. (м2)	Sуст. = Sстола+ Sкрісла + ½·Sшафи
Обсяг, устаткування, яке розташоване  на одному робочому місці Vуст. (м3)	Vуст. = Vстола+ Vкрісла + ½·Vшафи