66Научно-технические разработки

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Протокол DiSEqC


А. Бителева Теле-Спутник - 5(31) Май 1998 г.


На прошлогодней выставке Cable & Satellite в Лондоне представители Eutelsat провели презентацию нового стандарта программного взаимодействия устройств, в системах приема телевизионных спутниковых сигналов. Этот стандарт получил название DiSeqC, расшифровывающийся как Digital Satellite Equipment Control.



За прошедший год этот стандарт взят на вооружение рядом фирм-производителей и, судя по всему, имеет большое будущее.

По определению Eutelsat, DiSEqC — это открытый протокол для организации связи между спутниковыми ресиверами и периферийным оборудованием с использованием единственного коаксиального кабеля.

По замыслу разработчиков он должен заменить стихийно сложившуюся систему управления внешними устройствами.

К управляемым периферийным устройствам относятся конверторы, поляризаторы, позиционеры и различные переключатели. Сейчас для управления периферией используется ряд стандартных сигналов, часть из которых передается по общему коаксиальному кабелю, а часть — по отдельным проводам.

Среди первых наиболее распространены два — пороговый сигнал 13/18 В и тоновый 22 кГц. Недавно начал использоваться сигнал 60 Гц. Некоторые ресиверы генерируют и другие тоновые сигналы, однако в периферийном оборудовании они не получили распространения.

Сигнал 13/18 В в универсальных конверторах стандартно используется для выбора поляризации, а в некоторых полнодиапазонных конверторах — для переключения диапазонов. Он же является питающим для большинства конверторов. Сигнал 22 кГц управляет переключением диапазонов в универсальных конверторах. Кроме того, он часто применяется в переключателях.

В некоторых современных переключателях используется также сигнал 60 Гц, а в более старых — сигнал 0/12 В, требующий отдельного провода.

Магнитный поляризатор управляется плавно меняющимся токовым сигналом, а механический поляризатор — ШИМ-сигналом. Управление поляризаторами тоже требует отдельных выводов.

По замыслу разработчиков система DiSEqC будет выполнять все функции традиционных управляющих сигналов, а также предоставит ряд дополнительных возможностей. DiSEqC управление имеет ряд преимуществ перед существующей системой.

  • Во-первых, оно не требует использования дополнительных проводов.
  • Во-вторых, оно менее энергоемкое, так как отпадает необходимость посылать сигналы с уровнем напряжения выше требуемого для питания внешних устройств.
  • В-третьих, позволяет гибко перестраивать функции устройств в соответствии с требованиями конкретной приемной системы.
  • В-четвертых, облегчает, а в будущем позволит полностью автоматизировать процесс взаимодействия всех компонентов системы.



Протокол DiSEqC основывается на передаче цифровых сообщений. Для формирования логических нулей и единиц используется ШИМ-модуляция тона 22 кГц (рис.1). В большинстве случаев сообщения занимают 3-4 байта.

Рассмотрим принципы построения DiSeqC сообщения.

Первый байт (framing) содержит общую характеристику сообщения. В нем посылается идентификатор DiSEqC посылки, информация о том, кто является отправителем — ресивер или внешнее устройство, является ли это сообщение первым или повторным и требуется ли ответ.

Второй байт занят адресом устройства, которому посылается сообщение. Старший полубайт адресного байта содержит код класса устройств, к которому принадлежит адресат. Нижний полубайт содержит более детальные характеристики устройства.

Для облегчения наладочных работ различается ограниченное количество классов. На сегодняшний день их выделено 6.

В общий класс объединены конверторы, свитчеры и системы SMATV. Это связано с тем, что взаимодействие с указанными типами устройств во многом схоже и заключается в управлении одним или несколькими параметрами с двумя фиксированными значениями. Для конверторов это два типа поляризации и два значения частоты гетеродина. Для двухпозиционных свитчеров это один из двух коммутируемых входов. Четырехпозиционный свитчер с точки зрения управления может рассматриваться как два двухпозиционных и т.д.

Управление системой SMATV со стороны ресивера, в случае использования мультисвитчеров, совершенно идентично управлению одним или несколькими полнодиапазонными DiSEqC конверторами. Отдельно следует рассматривать взаимоотношение ресиверов с будущими интеллектуальными SMATV. Общие принципы построения таких систем будут изложены ниже.

Вопросам управления устройствами этого класса ниже будет уделено наибольшее внимание. Это, во-первых, связано с тем, что они наиболее детально проработаны авторами системы, а во-вторых, с тем, что пока основную массу периферийных DiSEqC устройств составляют переключатели.

Помимо этого, спецификацией выделены классы поляризаторов, позиционеров и интеллектуальных интерфейсов. Для будущих процедур автоматической настройки приемного оборудования также отведен отдельный класс.

Еще одна кодовая комбинация зарезервирована для смены адреса устройства. Третий байт содержит непосредственно команду, определяющую действие, требуемое от периферийного устройства. После байта команды может следовать от одного до трех байт данных. Наличие и число этих байт определяются содержанием команды.

Спецификация предполагает, что обработка DiSEqC сообщений в периферийных устройствах будет вестись микропроцессорами 80С51 или аналогичными по интерфейсу и функциональным возможностям. У этих процессоров имеются два последовательных порта — входной и выходной, восьмиразрядная шина данных и аналоговый вход для ШИМ- сигналов. Существует также ряд выводов, использующихся для задания режима работы программного обеспечения. Для этого они определенным образом соединяются диодами.

Восьмиразрядная шина данных используется для выдачи управляющих сигналов на исполнительные устройства и для получения ответной информации от управляемого прибора. Исполнение управляющих сигналов может быть реализовано электрическим или электромеханическим способом, например, с помощью диодных ключей или реле.

Отметим, что в фактически существующих переключателях используются более дешевые контроллеры, позволяющие реализовать ограниченный объем функций.

Рассмотрим некоторые возможности, предусмотренные DiSEqC спецификацией для управления периферийными устройствами.



Большая группа команд предназначена для управления уже упоминавшимися двузначными параметрами. Для 4-х младших разрядов шины данных спецификация определяет управление конкретными функциями. В связи с этим, управляемые этими разрядами переключатели названы "Сommited switchs", что, видимо, следует переводить как "переключатели с определенными функциями".

Нулевой разряд управляет выбором частоты гетеродина конвертора. Его функциональное название — "Band Hi/Lo". Первый разряд, "Polarisation H/V", управляет переключением поляризации. Второй разряд, "Position SB/SA", управляет переключением двух спутниковых позиций, то есть актуален в свитчерах. Третий — предназначен для дополнительной функции переключения. Его рекомендуется использовать в четырехпозиционных переключателях или для выбора конвертора с линейной или круговой поляризацией. Вывод назван "Option B/A".

Разумеется, такое деление носит совершенно искусственный характер и принято для согласования работы управляющего и управляемого устройства.

Для четырех старших разрядов шины данных конкретное функциональное назначение не определено. В связи с этим, их называют "Uncommited switches". Их функциональные названия — "Switch1" — "Switch4"

Спецификация содержит команды индивидуального управления каждым выводом, а также команды, целиком определяющие младший или старший полубайт шины данных. В тех переключателях, в которых в каждый момент требуется коммутация только одного входа, может быть введен режим декодирования. В этом режиме комбинация состояний, задаваемая ресивером для определенной тройки выходов, воспринимается как трехразрядный двоичный код, определяющий единственный активный выход. Остальные выводы шины данных при этом находятся в обрыве. Такой режим задается определенным соединением выводов контроллера с переключателем.

В реально существующих DiSEqC устройствах пока используются только команды индивидуального управления выводами. Названия этих команд соответствуют функциональным названиям выводов.

Двустороннее взаимодействие устройств существенно обогащает возможности управления. В частности, становится возможным определение режима работы программного обеспечения через чтение байта конфигурации. Может быть также считан статусный байт, характеризующий текущее состояние и шины и управляемого устройства. Кроме того, внешние устройства могут подтверждать получение команды. Для двустороннего взаимодействия предусмотрены также различного рода команды для считывания частот гетеродина конвертора.

В диалоге будет возможно взаимодействие ресиверов с интеллектуальными системами SMATV. Эти системы будут строиться на основе головных станций с индивидуальными абонентскими конверторами. Каждому абоненту для приема будет выделена определенная частота, к которой будет приводиться принимаемый спутниковый или эфирный сигнал. Существенным достоинством интеллектуальных SMATV является, то что они могут строиться на базе уже существующей разводки эфирного сигнала одним кабелем. В такой системе DiSEqC протокол будет использоваться только в части тракта от индивидуального приемника до абонентской розетки. Дальше будет установлен модем, включающий индивидуальные сообщения абонента в общий поток. Такое включение потребует преобразования сообщения в соответствии с другим, более скоростным протоколом.

Выше уже упоминалась возможность смены адреса управляемого устройства. Она предусмотрена для систем с каскадным включением однотипных устройств. Наиболее вероятно такое подключение коммутаторов или конверторов.

При каскадном включении двух конверторов (рис. 2) ближний к ресиверу должен иметь сквозной проход (loop through). Взаимодействие ресивера с ближним конвертором происходит так же, как в системах с некаскадным включением. Чтобы получить доступ к дальнему конвертору, ресивер посылает ближнему команду "поменять адрес" (то есть класс устройства). Под действием этой команды ближний конвертор замыкает вход с выходом и становится частью шины, а дальний — становится ближним. Таким образом на шине всегда присутствует только один конвертор. Такое подключение рекомендуется спецификацией, как наиболее защищенное от ошибок управления.

Для классов поляризаторов и позиционеров дополнительно предусмотрены команды передачи аналоговых величин в виде ШИМ-сигналов. Для всех классов могут использоваться команды, управляющие подачей и снятием питания, перезапуском и наложением запрета на прием управляющих воздействий. В соответствующих документах есть полный перечень разработанных команд и рекомендации по их применению.

В системы, управляемые DiSEqC, могут включаться и элементы с традиционными управляющими сигналами, передаваемыми по коаксиальному кабелю — пороговый сигнал 13/18 В и тоновый — 22 кГц. Такими элементами могут быть как периферийные устройства, так и ресиверы. Кроме того, в рамках DiSEqC протокола предусмотрена возможность управления двухпозиционных переключателей тонально-импульсным сигналом (Tоne Burst). Длительность такого сигнала составляет 12.5 мс. При этом, для выбора позиции А передается немодулированный тоновый сигнал 22 кГц, а для выбора позиции В — модулированный, эквивалентный передаче 9 DiSEqC единиц (рис. 3). Формирование и детектирование этого сигнала может проводиться аналоговыми схемами. Он включен в спецификацию для того, чтобы предупредить разработку аналогичных, но несовместимых с DiSEqC способов управления дешевыми свитчерами.

Последовательность управляющих сигналов, формируемых DiSEqC ресивером для управления смешанным периферийным оборудованием, изображена на рис. 4. Сперва происходит смена уровней сигнала 13/18 В, потом DiSEqC команда, потом — простое тоновое управление, и в конце, в случае необходимости, включается постоянный тоновый сигнал 22 кГц. Такая последовательность может, например, формироваться для управления обычными конверторами, подключаемыми через DiSEqC переключатель. Узлы переключателя выделяют DiSEqC команду из общей последовательности, поступающей по коаксиальному кабелю, и передают ее контроллеру, который, в свою очередь, выдает на исполнительные узлы сигнал, управляющий коммутацией нужного выхода. Через этот выход, к выбранному конвертору, подаются сигналы 13/18 В и 22 кГц, а от конвертора поступает телевизионный сигнал.

С другой стороны, периферийное DiSEqC оборудование может работать с традиционными сигналами 13/18 В и 22 кГц. Для этого в схеме периферийного устройства должны быть предусмотрены узлы, детектирующие такие сигналы для подачи на вход контроллера. Сигнал 22 кГц в традиционных системах выполняет функции, аналогичные DiSEqC командам "Band Hi/Lo" или "Position B/A", а сигнал 13/18 В — функции команд "Polarity H/V" или "Position B/A". Назначение этих сигналов в конкретном устройстве задается определенной конфигурацией диодов на служебных выводах. При отсутствии DiSEqC сообщений эти сигналы будут работать как эквивалентные DiSEqC команды. Но при появлении первой DiSEqC команды они перестают восприниматься.

Тонально-импульсный сигнал Tone Burst может быть детектирован чисто аппаратными средствами, однако в устройствах с микроконтроллером этот сигнал детектируется с его помощью. Tone Burst чаще всего используется вместо команды "Position A/B".



Разумеется, что DiSEqC устройства могут сильно различаться по набору команд и, вследствие этого, по функциональным возможностям. В документах по DiSEqC предусмотрена классификация различных уровней протокола, предусматривающих определенные возможности взаимодействия ресивера и периферии и требующих наличия в этих устройствах определенного набора команд. Уровень протокола, поддерживаемый устройством, как правило, указывается в документации.

Принципиальным свойством всех уровней является их взаимная совместимость. Это означает, что при включении в одну систему приборов с разным уровнем DiSEqC, система автоматически начинает работать в соответствии с протоколом наиболее низкого уровня.

На сегодня определены четыре уровня DiSEqС. Самый нижний уровень протокола — мини DiSEqC — предусматривает наличие в системе тонально-импульсного управления (Tone Burst). Так как этот уровень не предполагает передачи стандартных DiSEqC команд, то он иногда называется "DiSEqC Совместимым". Tone Burst часто используется совместно с сигналами 22 кГц и 13/18 В.

Затем следует уровень DiSEqC 1.Х. Он предусматривает передачу управляющих команд от ресивера к периферии без получения обратных сообщений. В соответствии с принципом обратной совместимости протокол включает тонально-импульсное управление и возможность пересылки упомянутых выше не DiSEqC сигналов. В рамках этого уровня протокола выделено два подуровня.

DiSEqC 1.0 — предусматривает DiSEqC управление четырьмя выходами микроконтроллера с заданными функциями (Commited Switchs).

В DiSEqC 1.1 добавляется управление еще четырьмя переключателями (Uncommited switchs), посылка повторных команд, требующаяся при каскадном включении устройств, и команды, необходимые для взаимодействия с интеллектуальной SMATV.

Следующий уровень — DiSEqC 2.0. Он предусматривает диалог ресивера и периферийных устройств. Возможности, появляющиеся при двустороннем взаимодействии перечислены выше. Так же как предыдущий, этот уровень делится на подуровни, различающиеся количеством управляемых выводов и повторных команд.

Самый высокий уровень, определенный на сегодня — DiSEqC 3.0. Он предполагает появление интеллектуальной шины. Другими словами, шина должна быть оборудована контроллером, определяющим возможности и конфигурацию всех компонентов приемной системы и, в соответствии с этим, координирующим их взаимодействие. Фактически, сейчас делаются только первые шаги по реализации возможностей, предоставляемых DiSEqC.

Большинство DiSEqC ресиверов могут управлять только двух- или четырехпозиционными переключателями. Такие ресиверы выпускают фирмы Grundig, Pace, Philips, Strong, Macab и Cambridge. Ресивер Nokia 8003 имеет одно меню для управления двумя DiSEqC конверторами и другое — для управления 8-позиционным свитчером. Аналогичные возможности заложены в цифровом ресивере Nokia Mediamaster. Еще более богатыми возможностями обладают ресиверы Triasat SR4007 и SR 4009. Они могут управлять 6-позиционным переключателем и позиционером Triasat AP 49.

Следует отметить, что в перечисленных ресиверах для реализации одинаковых функций используются разные DiSEqC команды. Большинство фирм (Nokia, Cambridge, Grundig, Pace) следуют в этом отношении рекомендациям Eutelsat. Но вот ресивер STU 1400, фирмы Philips, стоявшей у истоков разработки системы цифрового управления периферией, для управления переключателями использует команды Switch 1 и Switch 2. Philips выпускает также ряд ресиверов (STU3310, 3510,4310) с miniDiSEqC, в которых 4-позиционные переключатели управляются с помощью Tone Burst и 22 кГц. Ресиверы Triax, для управления шестью переключателями, используют команды Switch1, Switch2, Switch3.

В такой ситуации производители DiSEqC переключателей идут двумя путями. Их переключатели либо поддерживают команды, рекомендуемые спецификацией, либо работают в нескольких режимах, каждому из которых соответствует определенный набор команд. Нам известно о производстве коммутаторов с переключаемыми режимами фирмами Global и Emmitor AB.

DiSEqC продукции фирмы Global в этом номере посвящена тестовая статья.

У нас есть также сведения об опыте практической эксплуатации мультисвитчеров фирмы Spaun, использующихся при построении систем SMATV. Эти мультисвитчеры предназначены для распределения спутниковых сигналов от двух полнодиапазонных конверторов, а также эфирного или кабельного телевизионного сигнала. Для переключения между конверторами и выбора диапазона и поляризации может использоваться либо набор сигналов — Tone Burst, 22 кГц и 13/18 В, либо DiSEqC команды — Polarity, Band и Position. Мультисвитчер Spaun успешно работает с ресиверами Nokia 8003 и Mediamaster.

Большинство DiSEqC переключателей поддерживает протокол — DiSEqC 2.0. Это связано с тем, что выпускать переключатели, оборудованные микроконтроллером, работающим только на прием команд, экономически нецелесообразно.

Учитывая существование огромного парка не DiSEqС ресиверов, производители переключателей обычно одновременно производят генераторы DiSEqC команд, монтируемые между СВЧ-входом ресивера и ближайшим периферийным устройством.

Совместная работа DiSEqC устройств от разных фирм-производителей не всегда проходит гладко. Существует ряд несогласованных вопросов, требующих совместного обсуждения заинтересованных сторон. По мере появления более сложного DiSEqC оборудования, вероятно, будут возникать и решаться новые проблемы. А мы постараемся следить за этим процессом и сообщать читателям о новых интересных DiSEqC разработках.



 
Теле-Спутник Май 1998
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт