Własna aplikacja do INTEGRY – analiza protokołu RS-232 w LCD (część 1)

Ta seria artykułów będzie dotyczyć budowy aplikacji (Windows), która ma za zadanie zarządzać pracą centrali Integra. Wspólnie zajrzymy do uproszczonego protokołu integracji, który dostępny jest w złączu PIN5 manipulatorów INT-KLCD.

Przegląd protokołów integracji dla systemów INTEGRA

Rozróżniamy dwa protokoły integracji. W zależności od potrzeb i sprzętu, jakim dysponujemy:

• rozbudowany protokół (pełne zarządzanie, tj. załączanie/wyłączanie czuwania, blokowanie wejść, statusy i sterowanie wyjściami, pamięć zdarzeń, użytkownicy itd.) – wymaga ETHM-1 lub INT-RS,
• uproszczony protokół (kilka funkcji, tj. załączanie i wyłączanie czuwania, blokowanie wejść, statusy i sterowanie wyjściami, awarie) – dostępny w INT-KLCD w złączu PIN5. Tym protokołem zajmiemy się w ramach artykułu.

Dokumentacja pierwszego dostępna jest na stronie producenta (www.satel.pl), natomiast dokumentacja uproszczonego protokołu (RS-232 w INT-KLCD) do pobrania jest poniżej.

Rozpoczynamy: wstępny przegląd dokumentacji protokołu RS-232 w INT-KLCD

Proponuję ściągnąć powyższy plik PDF. W ramach opisywanego protokołu, rozróżniamy dwa modele ramek transmisyjnych. Stary i nowy protokół. Zajmiemy się starym protokołem, ponieważ jest łatwiejszy w implementacji (2 bajtowa suma kontrolna) i występuje znacznie większa kompatybilność wsteczna. Przesiadka ze starego na nowy protokół polega na wyliczaniu bardziej złożonej sumy kontrolnej (w nowym protokole są to 4 bajty) i kończenia ramki sekwencją bajtów 0xFF, 0x99 (zamiast 0xFF, 0xAA).

Wzór ramki transmisyjnej (bajty w HEX):

0xFF	0xFF	d1	d2	…	dn	crc1	crc2	0xFF	0xAA

W powyższej ramce możemy wyróżnić następujące bajty:

• 0xFF, 0xFF – początek ramki
• d1.. dn – dane
• crc1 crc2 – suma kontrolna
• 0xFF, 0xAA – koniec ramki

Jeżeli więc chcemy np. załączyć wyjście w centrali, należy przesłać ramkę w powyższym formacie (o tym jak wysyłać ramki, jakim programem, jakim kablem – napiszę w kolejnej części). W tej części mamy jedną misję – zrozumieć koncepcję tego protokołu.

Przykład 1: Projektujemy ramkę, która załączy czuwanie

Załączenie czuwania:

Spójrzmy w dokumentację: załączenie czuwania to komenda 0x70 (czyli d1 = 0x70)

Aby załączyć czuwanie, należy w ramce (d1 … dn) uwzględnić następujące dane:

• 8 bajtów – w tych bajtach należy przesłać kod, czyli hasło (pozostałe cyfry wypełniamy znakami „A”)
• 4 bajty, czyli 32 bity – strefy do uzbrojenia (na 4 bajtach podajemy, które strefy mają się uzbroić)
• 1 bajt – typ czuwania, tutaj podajemy rodzaj uzbrojenia (0 = tryb pełny, czyli full arm)

Ok, w takim razie do dzieła:

8 bajtów, które opisują hasło

Chcemy posłużyć się hasłem „1111”, więc 8 bajtów w zapisie szesnastkowym (hex) zapisujemy jako:

Hasło:	11	11	AA	AA	AA	AA	AA	AA

Jeżeli hasło użytkownika to np. 24680, to ramka będzie wyglądała następująco: 24 68 0A AA AA AA AA AA.

4 bajty, które opisują strefę

Następnie należy podać informacje o tym, które strefy chcemy załączyć. Integra obsługuje max. 32 strefy (a więc 32 bity), dlatego możemy podać tę informację w postaci 4 odpowiednio zapisanych bajtów. Schemat obsadzania stref widoczny jest w poniższej tabeli:

Dla pierwszego bajta:

Numer strefy:	8	7	6	5	4	3	2	1
Bit:	_	_	_	_	_	_	_	_

Dla drugiego bajta:

Numer strefy:	16	15	14	13	12	11	10	9
Bit:	_	_	_	_	_	_	_	_

Dla trzeciego bajta:

Numer strefy:	24	23	22	21	20	19	18	17
Bit:	_	_	_	_	_	_	_	_

Dla czwartego bajta:

Numer strefy:	32	31	30	29	28	27	26	25
Bit:	_	_	_	_	_	_	_	_

Załączenie tylko pierwszej strefy będzie wyglądać następująco (pierwszy bajt). Czyli tam, gdzie chcemy załączyć strefę, za „bit” podstawiamy wartość „1”.

Numer strefy:	8	7	6	5	4	3	2	1
Bit:	0	0	0	0	0	0	0	1

Pozostałe bity (bajty) będą miały wartość 0. Finalnie, część ramki dotycząca stref (a konkretnie pierwszej strefy), po przekształceniu z zapisu binarnego do zapisu szesnastkowego (hex), będzie miała postać:

01 00 00 00

Dla przykładu, załączenie stref 1 i 2 w zapisie bajtowym (hex) to: 03 00 00 00. Tutaj bez wątpienia konieczna jest umiejętność przeliczania liczb zapisanych w formatach binarnych i szesnastkowych. Jeżeli ktoś nie czuje się w tym biegły, to może skorzystać z wbudowanego w system operacyjny kalkulatora. Wystarczy go przestawić do trybu pracy: programista.

1 bajt, który opisuje typ załączenia strefy

Tutaj wystarczy podać tylko 1 bajt, który posiada postać (zgodnie z powyższą tabelą) – 0, 1, 2 lub 3 (zapis dziesiętny). W zapisie szesnastkowym będzie to odpowiednio:

• 00 (tryb 0, pełny)
• 01 (tryb 1)
• 10 (tryb 2)
• 11 (tryb 3)

Jeżeli chcemy załączyć czuwanie w trybie pełnym, to musimy za nasz bajt podstawić wartość 00.

Podsumujmy powyższe informacje. Fragment ramki, który załącza 1 strefę w trybie pełnym i hasłem „1111” wygląda następująco (wartości HEX):

70	11	11	AA	AA	AA	AA	AA	AA	01	00	00	00	00

A pełna ramka, razem z początkiem, sumą kontrolną i końcem wygląda następująco:

FF	FF	70	11	11	AA	AA	AA	AA	AA	AA	01	00	00	00	00	71	00	FF	AA

Wysyłając taki zestaw bajtów do portu RS-232 w manipulatorze INT-KLCD, załączamy czuwanie w strefie 1. Padła tutaj kwestia tzw. sumy kontrolnej.

Co to jest suma kontrolna?

Na potrzeby naszej ramki, 2-bajtowa suma kontrolna CRC wynosi : 71 00. To, w jaki sposób należy obliczyć sumę kontrolną, zostanie przedstawione w kolejnej części.

Przykład 2: Projektujemy ramkę, która załączy wyjście

Załączenie wyjścia:

Spójrzmy w dokumentację: załączenie wyjścia to komenda 0x75 (czyli d1 = 0x75)

Aby załączyć wyjście, należy w ramce (d1 … dn) uwzględnić następujące dane:

• 8 bajtów – w tych bajtach należy przesłać kod, czyli hasło (pozostałe cyfry wypełniamy znakami „A”)
• 16 bajtówy, czyli 128 bitów – wyjścia do załączenia (na 16 bajtach podajemy, które wyjścia mają się załączyć)

Ok, w takim razie do dzieła.

8 bajtów, które opisują hasło

Chcemy posłużyć się hasłem „1111”, więc 8 bajtów w zapisie szesnastkowym (hex) zapisujemy jako:

Hasło:	11	11	AA	AA	AA	AA	AA	AA

16 bajtów, które opisują wyjścia

Następnie należy podać informację o tym, które wyjścia chcemy załączyć. Integra obsługuje max. 128 wyjść (256 w Integrze Plus) i każde wyjście jest reprezentowane przez 1 bit. Dlatego 128 bitów / 8 = 16 bajtów. Schemat obsadzania wyjść w poszczególnych bajtach widoczny jest w poniższej tabeli:

Dla pierwszego bajta:

Numer wyjścia:	8	7	6	5	4	3	2	1
Bit:	_	_	_	_	_	_	_	_

Dla drugiego bajta:

Numer wyjścia:	16	15	14	13	12	11	10	9
Bit:	_	_	_	_	_	_	_	_

Dla trzeciego bajta:

Numer wyjścia:	24	23	22	21	20	19	18	17
Bit:	_	_	_	_	_	_	_	_

Dla czwartego bajta:

Numer wyjścia:	32	31	30	29	28	27	26	25
Bit:	_	_	_	_	_	_	_	_

Dla piątego bajta:

Numer wyjścia:	40	39	38	37	36	35	34	33
Bit:	_	_	_	_	_	_	_	_

Dla pozostałych bajtów (6.. 16) sprawa wygląda analogicznie jak wyżej.

Załączenie tylko np. 8 wyjścia będzie wyglądać następująco (pierwszy bajt). Czyli tam, gdzie chcemy załączyć wyjście, za „bit” podstawiamy wartość „1”.

Numer strefy:	8	7	6	5	4	3	2	1
Bit:	1	0	0	0	0	0	0	0

Pozostałe bity (bajty) będą miały wartość 0. Finalnie, część ramki dotycząca wyjść (a konkretnie ósmego wyjścia), po przekształceniu z zapisu binarnego do zapisu szesnastkowego (hex), będzie miała postać:

80 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

Dla przykładu, załączenie wyjść 7 i 8 (jednocześnie) w zapisie bajtowym (hex) to:

C0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

A jednoczesne załączenie wyjść np. 7,8,9,12,15 to ramka (hex):

C0 49 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

Tutaj bez wątpienia konieczna jest umiejętność przeliczania liczb zapisanych w formatach binarnych i szesnastkowych. Jeżeli ktoś nie czuje się w tym biegły, to może skorzystać z wbudowanego w system operacyjny kalkulatora. Wystarczy go przestawić do trybu pracy: programista.

Podsumujmy powyższe informacje. Fragment ramki, który załącza 8 wyjście, z hasłem „1111” wygląda następująco (wartości HEX):

75	11	11	AA	AA	AA	AA	AA	AA	80	00	00	00	00	00	00	00	00	00	00	00	00	00	00	00

Do powyższego należy pamiętać o dołożeniu początku (FF FF), końca (FF AA) i 2 bajtowej sumy kontrolnej (przed końcem ramki), która wynosi: F5 08.

Czas na testy – wysyłamy ramki do centrali

To już jest zadanie na kolejny odcinek tej serii artykułów. Proponuję przejrzeć powyższe ramki i sposoby ich projektowania. Dodam jeszcze, że tak naprawdę człowiek ręcznie tych ramek nie ustala. W docelowym rozwiązaniu programista pisze kod, który za nas projektuje wygląd takich ramek. Temat jednak jest na tyle złożony, że odpuścimy lekcje programowania i skupimy się na gotowych rozwiązaniach. Może jedynie zahaczymy o ten wątek, ale tylko w podstawowym stopniu.

W kolejnej części będziemy wysyłać ramki do centrali. Przyda się centrala Integra z manipulatorem INT-KLCD, przewód USB-RS, program do obsługi portu RS-232 (np. „Bray Terminal”).