جلسه 2 پروتکلهاي رایج در صنایع مانند سریال، همراه با نمونه برنامههاي CAN و WAN ،LAN اتصال انواع سنسورها به ریزپردازنده / میکروکنترلرها از طریق پروتکلهاي مذکور

عنوان فصل

پروتکل‌های رایج صنعتی (Serial, CAN, LAN, WAN) و اتصال سنسورها به ریزپردازنده‌ها

1. مقدمه

تعریف پروتکل ارتباطی، اهمیت استانداردسازی تبادل داده در سیستم‌های صنعتی و الکترونیکی، تفاوت پروتکل‌های سیمی و شبکه‌ای.

2. پروتکل سریال

2.1 تعریف

مروری بر UART، RS-232، RS-485، سرعت انتقال، بیت توازن، فریم داده.

2.2 کاربرد

ارتباط با سنسورها، ماژول‌های مخابراتی، سیستم‌های مانیتورینگ.

3. پروتکل CAN

3.1 معرفی

ساختار پیام، arbitration، سرعت، کاربرد در خودرو و صنایع سنگین.

4. شبکه LAN

4.1 تعریف

مبانی Ethernet، آدرس MAC، سوئیچینگ، TCP/UDP.

5. شبکه WAN

5.1 معرفی

تعریف WAN، اتصال از طریق اینترنت، پروتکل‌های MPLS، 4G/5G، VPN.

6. اتصال سنسورها از طریق پروتکل‌ها

6.1 اتصال از طریق UART

راه‌اندازی سنسورهای ساده مانند GPS، دما، RFID.

6.2 اتصال از طریق CAN

سنسورهای صنعتی چندگره‌ای (multi-node)، افزایش فاصله ارتباطی.

6.3 اتصال از طریق LAN/WAN

ارسال داده از سنسورهای IoT به سرور، MQTT/HTTP.

6.4 مثال کاربردی

اتصال سنسور دما به میکروکنترلر و ارسال داده از طریق LAN به نرم‌افزار مانیتورینگ.

7. تمرین‌های پایان فصل

• ساختار یک فریم UART را رسم کنید و نقش هر بخش را توضیح دهید.

• برنامه‌ای بنویسید که مقدار سنسور را از طریق CAN با ID مشخص ارسال کند.

• برای یک شبکه کارخانه، تفاوت کاربرد LAN و WAN را تحلیل کنید.

• یک سنسور را انتخاب کنید و نحوه اتصال آن به میکروکنترلر از طریق یکی از پروتکل‌ها را شرح دهید.

• یک پیام UDP طراحی کنید که شامل سه پارامتر سنسور با فرمت فشرده باشد.

8. خلاصه نکات کلیدی

• UART ساده‌ترین پروتکل برای ارتباط نقطه‌به‌نقطه است.

• CAN مناسب محیط‌های نویزی و شبکه‌ای با چند گره است.

• LAN برای سرعت‌های بالا و WAN برای ارتباط بین شهری/کشوری به‌کار می‌رود.

• انتخاب پروتکل به فاصله، نرخ داده، نویز محیط و تعداد گره‌ها بستگی دارد.

• ارسال داده سنسورها از طریق شبکه معمولاً با پروتکل‌های سطح بالا مثل HTTP/MQTT انجام می‌شود.