RoboBus

RoboBus - открытый стандарт системной шины, предназначенной для взаимодействия электронных модулей в роботехнике.

История

Прототипом шины RoboBus является шина из проекта МиниБот. Не считая небольших оговорок RoboBus в точности повторяет шину этого проекта и отличается только четко прописанными правилами разработки модулей на этой шине, гарантирующими максимальную возможность одновременного использования любых модулей (в разумных пределах, разумеется). Дата появления первой детальной спецификации шины - 12.09.2008.

Основные особенности

• Изначально шина проектируется для схемы с главным МК и множеством подчиненных модулей, хотя в принципе есть I2C Multimaster;
• Использовано основное напряжение логического уровня 3.3В, так как на нём работает большое количество периферии (радиомодули, карты памяти, экранчики от сотовых и т.п.) и многочисленные высокопроизводительные микроконтролеры (серия AVR xmega, AVR32, ARM);
• На разъем выведены I2C(TWI), UART, SPI - все модули с этими интерфейсами могут быть прозрачно подключены к шине почти без доработок;
• Возможно программирование любого модуля через системный разъем (не надо делать на плате 2 разъема - шины и программатора);
• Возможно восстановить МК после направильного выставления FUSE-битов и наличии соотв. программатора (на разъем выведен XTAL1);
• Наиболее вероятным контроллером, который будет использоваться в модулях и под который в некоторой степени оптимизирована шина, считается AVR;

Системный разъем

В качестве системного разъема используется IDC-14.

Нумерация системного разъема указана по шлейфу, а не по контактам разъема!

	Номер Pin	Назначение	Расшифровка
	1	GND	Земля
	2	3.3V	Очищенное питание для всей электроники +3.3V
	3	RES	Сигнал RESET (Программатор)
	4	MOSI	Сигнал MOSI (Программатор)
	5	MISO	Сигнал MISO (Программатор)
	6	SCK	Сигнал SCK (Программатор)
	7	GP2\XTAL1	Вход\выход общего назначения №2 \ Тактирование МК
	8	GP1	Вход\выход общего назначения №1
	9	GP0	Вход\выход общего назначения №0
	10	SDA	Шина I2C
	11	SCL	Шина I2C
	12	TxD	Асинхронный выход данных (от главного МК к модулю)
	13	RxD	Асинхронный вход данных (от модуля к главному МК)
	14	5V	Очищенное опциональное питание +5.0V

Правила совместного использования модулей на шине RoboBus

Использование линий питания

1. В системе допускается существование всего 1 источника очищенного питания по линии 3.3V, все остальные модули должны потреблять это питание;
2. Так же не допускается существование нескольких источников очищенного питания по линии 5V.
3. Общий потребляемый по линиям 3.3V и 5V ток не должен превышать 1А в каждом случае (ограничение используемых разъемов).
4. Контроль за не превышением допустимого тока потребления по линиям 3.3V и 5V возложен на пользователя модулей (как и в архитектуре персонального компьютера - за требуемой мощностью источника питания следит тот кто собирает компьютер).

Использование интерфейсов SPI\I2C\UART модулями

1. При наличии в системе устройств, управляемых по интерфейсу SPI, должен присутствовать ровно 1 главный модуль. Главным считается модуль, который выступает мастером SPI.
2. При использовании I2C (кроме режима I2C Multimaster), должен присутствовать ровно 1 главный модуль. Главным считается модуль, который выступает мастером I2C.
3. При использовании UART, должен присутствовать ровно 1 главный модуль и ровно 1 подчиненный модуль.

Требования по совместимости модулей с RoboBus

Модуль считается совместимым с шиной RoboBus, если он:

1. Совместим с системным разъемом;
2. Не разрушается при подаче напряжения из допустимых интервалов на соответствующие контакты разъема;
3. Сам не подает на контакты разъема напряжения выходящие за рабочие рамки;
4. Удовлетворяет требованиям по принципиальной схеме;
5. Удовлетворять правилам использования общих портов ввода\вывода;
6. Удовлетворяет правилам работы по протоколам обмена;

Максимально допустимые уровни напряжения

1. На контактах питания 3.3V не менее -0.3V и не более 3.6V;
2. На контактах питания 5V не менее -0.3V и не более 5.5V;
3. На всех сигнальных разъемах (3-13 контакты) не менее -0.3V и не более 3.6V;

Рабочие уровни напряжения

1. На контакте питания 3.3V уровень напряжения 3.0-3.6V;
2. На всех сигнальных разъемах (3-13 контакты) 0.0-3.6V;
3. На контакте питания 5V уровень напряжения 4.5-5.5V;

Требования к принципиальным схемам модулей

1. Если модуль основан на МК типа AVR:
   1. Сигнал RESET от МК должен быть через джампер выведен на пин 3 системной шины;
   2. Сигнал XTAL1 от МК должен быть через джампер выведен на пин 7 системной шины;
   3. Сигналы MOSI, MISO, SCK от МК должны быть выведены соответственно на пины 4-5-6 системной шины;
2. Общая линия ввода/вывода, используемая как сигнал выбора устройства SPI, должна быть подтянута резистором 3.3 - 4.7 кОм к линии 3.3V, таким образом, что если ни одно устройство на шине не использует эту линию как выход, на ней присутствует уровень логической единицы;
3. В модулях, которые могут выступать в качестве мастера I2C, линии SDA и SCL должны быть подтянуты резисторами 1 - 3,3 кОм к линии 3.3V, таким образом, что если ни одно устройство на шине не использует эту линию как выход, на ней присутствует уровень логической единицы.
   1. Для модулей которые планируются для использования только в качестве I2C-Master рекомендуется предусмотреть возможность отключения этих резисторов;
   2. Для модулей которые планируются для частичного использования как I2C-Slave обязательна возможность отключения этих резисторов;

Требования по использованию общих портов ввода\вывода

1. Каждый модуль использующий общие порты ввода/вывода (GP0-2) должен иметь возможность установить джамперами, какие порты системного разъема используются этим модулем;

Требования по соблюдению протоколов обмена

1. Модули должны поддерживать один из штатных протоколов обмена - TWI(I2C), UART или SPI, если модуль не удовлетворяет заявленному протоколу обмена то он считается несовместимым с RoboBus;
2. Модули на протоколе SPI должны иметь возможность выбора линии CS из общих портов ввода\вывода, если модуль начинает отвечать на запросы при выключенной своей линии CS он считается неудовлетворяющим стандарту RoboBus;
3. Активный уровень сигнала выбора устройства SPI - логический ноль;