Лекц.БЦВМиСР1-8(2) (Все лекции по БВМиС в ворде), страница 11

ФБ

ФБ

УБ

ФБ

ИБ

ИБ

К

ИБ

У

М

И нтерфейсный блок Интерфейс Контроллер интерфейса

8.7 Классификация интерфейсов.

Введем пять признаков классификации:

1. По способу соединения компонентов (узлов, блоков).

1. Магистральный:

1. Радиальный:

1.3 Цепочный:

1.4 Кольцевой:

1

2

М

3

......

1.5 Сетевой (пример для М = 5 – полносвязная сеть);

1

2

5

3

4

1.6 Смешанный:

1. По способу передачи информации.

2.1 Последовательный:

t

1 0 1 1 0 1

Для передачи n-разрядного слова требуется n-тактов (передача по одной физической линии)

2.2 Параллельный: n-разрядное слово передается по n физическим линиям за 1 такт.

2.3 Параллельно-последовательный: n-разрядное слово передается по m физическим линиям (m < n) за К = n / m тактов времени.

1. По способу синхронизации обмена информацией.

3.1 Синхронный – такты передачи информации формируются отметками времени от специального генератора.

3.2 Асинхронный – такты передачи информации начинаются в произвольные моменты времени.

1. По режиму передачи информации.

4.1 Дуплексный режим – передача информации в обе стороны физической среды передачи одновременно.

4.2 Полудуплексный режим – передача информации в обе стороны поочередно, то есть в разные моменты времени.

4.3 Режим односторонней передачи.

1. По функциональному назначению.

5.1 Машинные интерфейсы (обеспечивают передачу информации между процессорами, модулями памяти, контроллерами).

5.2 Интерфейсы периферийного оборудования (обеспечивают сопряжение операционных устройств с устройствами ввода и вывода информации).

5.3 Системные интерфейсы (обеспечивают сопряжения машин в составе многомашинных вычислительных систем типа МКМД).

8.8 Системный интерфейс бортовых вычислительных систем (СИ БВС) – аналог MIL STD 1553B – USA.

Этот системный интерфейс (СИ) представляет собой в соответствии с введенной выше (п. 8.7) классификацией: магистральный (1.1), последовательный (2.1) интерфейс, использующий как синхронный, так и асинхронный способ обмена информацией (3.1, 3.2), работающий в полудуплексном режиме (4.2) (5,3)..

Рассмотрим основные составляющие данного интерфейса:

I = {M,У,A,C,K} (см п.6.5)

8.8.1 Магистраль – среда передачи информации: представляет собой основную магистральную линию, к которой подключены ответвители (шлейфы).

Магистральная линия

1 2 ................ N-1 N

Ответвители

Магистральная линия – специальный кабель – витая экранированная пара проводов в защитной оболочке.

Защитная оболочка

Экран

Витая пара проводов

- волновое сопротивление кабеля – 75 Ом;

- число скруток – не менее 13 на 1 погонный метр;

- электрическая емкость между проводами – не более 100 Пф/м;

- затухание сигнала на частоте 1 Мгц - не более 0,05 Дб/м;

- согласующие резисторы на концах линии – Zо = 75 см.

Ответвители.

Экран

R =Zo R= Zo R=Zo R= Zo

Rз Rз

W1 Соотношение витков

Тр1 Трансформатор (W1:W2) = (1,41 : 1)

согласующий

W2

Lотв – длина ответвителя не более 6м

W1

Трансформатор гальванической

развязки: Тр2

W1:W2:W3 = 1 : 1 : 1

W2 W3

Модуль интерфейса

Rз – защитные ( от короткого замыкания) резисторы (Rз = 0,75; Zо = 56см).

Основные достоинства:

- минимальная сложность;

- гальваническая развязка;

- хорошая защищенность от электромагнитных помех;

- гибкость топологии.

Основной недостаток - затухание сигнала, зависящее от длины магистрали и количества подключенных к ней ответвителей (N) [при N ≤ 10 длина магистрали – несколько сот метров].

8.8.2 Устройства – интерфейсные блоки:

- контроллер (К);

- оконечное устройство (ОУ);

- монитор (М).

В каждый конкретный момент времени работает лишь один контроллер, несколько оконечных устройств и один (не обязательный) блок – монитор. Общее количество блоков – не более 31.

К

ОУм

ОУ1

М

ОУ2

.............................

max 31 модуль

Функции контроллера:

- программное управление обменом информации между модулями интерфейса;

- формирование и передача командных слов;

- прием и дешифрация ответных слов;

- прием и выдача полезной информации – слов данных;

- контроль принимаемой информации;

- контроль за состоянием интерфейса.

Функции оконечного устройства:

- прием и дешифрация командных слов;

- прием и выдача слов данных (полезной информации);

- формирования и выдача ответных слов;

- контроль достоверности принимаемой информации.

Функции монитора:

- прослушивание линии и отбор передаваемой информации;

-анализ отображенной информации для цепей технического обслуживания, регистрации эксплуатационных параметров, анализа решаемых задач и т.п.;

- передача результатов анализа в контроллер (по его командам).

Примечание: В некоторых системах модуль монитора может отсутствовать.

8.8.3 Сигналы – вид электрических сигналов, используемых для передачи информации.

В рассматриваемом интерфейсе используется биполярный фазоманипулированный код без возвращения к нулю со скоростью передачи информации 1 Мбит/с (код «Манчестер II»).

С инхро-

с игналы t

1МГц

0

1 мкс

(+) t

0 0 0 1 1 1 0 0 1 0

(+)

0 t

(-) 0 0 1 1 1 0 0 1 0

Кодирование информации («0» или «1») в М II определяется напрвлением пересечения нулевой линии в центре периода (1 мк5с) напряжением на паре проводов кабеля. Значению логического нуля соответствует направление пересечения от уровня (-) к уровню (+). Логическая единица определяется направлением пересечения от уровня (+) к уровню (-).

Основные характеристики сигналов МII:

- размах выходного сигнала [от (+) до (-)] – 18 ÷ 27в;

- отклонение точек пересечения нулевого уровня (от идеальной сетки – серединыпериода 1 мкс) - ∆τ ≤ 25 нс (δτ ≤ 2,5%);

- длительность фронтов сигнала - τф = 100 ÷ 300 нс;

- максимальное значение уровня помех на выходе пассивного модуля Uпомех ≤ 14мв (1,5% от минимального входного сигнала);

- форма сигнала – от прямоугольной до синусоидальной;

- размах входного сигнала – Uвх = 0,86 ÷ 14 в;

Достоинства кода МII:

- отсутствие постоянной составляющей (обеспечивается гальваническая развязка с помощью обычных импульсных трансформаторов- Тр2 на ответвителе – см. раздел 6.8.1);

- самосинхронизация (не требуется дополнительная линия для передачи синхросигналов);

- повышенная помехозащищенность за счет различия спектра частот полезного сигнала (500 ÷ 1000 кГц) и спектра частот сигналов помехи на борту (0 ÷ 400 Гц).

Недостаток кода МII – повышенная сложность устройств формирования и декодирования сигналов по сравнению с устройствами униполярного кода

8.8.4. Алгоритмы управления обменом.

В связи с тем, что в данном интерфейсе используется предельно простая среда передачи информации – пара проводов, вся логика обмена заключена в алгоритмах (А) и устройствах (У).

Раздел «Алгоритмы управления обменом; включает в себя следующие подразделы:

- организация обмена (управление, синхронизация, способы передачи);

- язык обмена (типы слов форматы сообщений);

- организация контроля передач информации.

8.8.4.1. Организация обмена.

1) Управление обменом:

- централизованное от единственного (в каждый момент времени) контроллера;

- асинхронное (на уровне целых слов) по принципу «команда – ответ»;

- программное – под управлением единой программы;

2) Синхронизация передач информации:

- внутри слова – поразрядная с помощью выделения синхросигналов (внутри модуля интерфейса) из передаваемого кода (синхронный способ);

- в сообщениях – пословная с использованием специальных синхросигналов и временной селекции (3τ) (асинхронный способ).

Используются два вида синхросигналов (τ = 1 мкс):

1,5 τ

Такой вид синхросигнала передается

(+) вначале командных и ответных слов.

0 t

(-)

3 τ τ

Информационный сигнал («1»)

синхросигнал

1,5 τ

Такой вид синхросигнала передается

(+) вначале слов данных.

0 t

(-)

3 τ τ

Информационный сигнал («0»)

синхросигнал

4) Способы передачи информации:

- последовательным кодом старшими разрядами вперед;

- с временным разделением сообщений;

- в полудуплексном режиме (в двух направлениях, но не одновременно).

8.8.4.2 Язык обмена.

1) Типы слов – используются слова трех типов:

- командное слово (КС);

- ответное слово (ОС);

- слово данных (СД).