Интерф периф устр лекции (Ответы на все вопросы по теме электроника или типа того), страница 7

Кроме параллельных интерфейсов первого поколения и интерфейсных систем второго поколения широко используются в аппаратуре и последовательные интерфейсы. Основные характеристики ряда широко используемых последовательных интерфейсов приведены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристики последовательных интерфейсов.

СС - самосинхронизация; АС - асинхронная; Н – несколько

ДВ – двунаправленные линии; ОД – однонаправленные линии

Интерфейсы RS-232, RS-423, RS-422, RS-485 и по назначению и по характеристикам близки между собой. Для передачи информации используется только одна линия (скрученная пара), в то же время для установления логической связи между передающим и принимающих устройствами, для передачи вспомогательных сигналов (типа “Занято”, “Готов”) могут использоваться дополнительные линии. Широко используются и чисто последовательные интерфейсы, в которых передача всей информации, включая собственно данные управления, адреса, осуществляется по одной линии. К ним относятся интерфейсы MIL-STD-1553 и Bitbus, работающие в режиме самосинхронизации. Интерфейс Bitbus по электрическим характеристикам совместим с RS-485, ориентирован на длины связей от 30 м до нескольких тысяч метров. Имеет три уровня со скоростями передачи информации 62,5, 375 и 2400 Кбит/с. Для скоростей 62,5 и 375 Кбит/с используется одна скрученная пара проводов с сопротивлением 120 Ом. Две скрученные пары необходимы для передачи информации с самосинхронизацией и скоростью 2400 Кбит/с, этот уровень используется для высокоскоростной передачи на короткие расстояния. При использовании оптоволокна скорость передачи - 1,5 Мбит/с. Шина (также как и в RS-485) предусматривает применение и 10-проводного плотного кабеля для дополнительной связи по питанию и передаче других вспомогательных сигналов. При максимальной скорости работы длина линий шины находится в пределах 30 м, одновременно может подключаться до 28 контроллеров, а при использовании повторителей - до 249. Для скорости 375 Кбит/с длина линий шины до 1 км, а для 62,5 Кбит/с - до нескольких километров.

Структура Bitbus предусматривает работу многих уровней главных (master) и подчиненных (slave) абонентов. Один из абонентов принимается главным и регулирует все обмены информацией между подчиненными абонентами. Обмен происходит кадрами SDLC. Максимальная длина сообщения - 255 байт. Недостатком этих интерфейсов является отсутствие в явном виде возможности работы по инициативе подчиненного абонента. Для реализации такого режима необходимо постоянно опрашивать подключенные абоненты с помощью командных и ответных слов, что приводит к значительному снижению пропускной способности интерфейса и системы в целом. В то же время необходимость в таком режиме возникает сравнительно редко, так как такие интерфейсы предназначены, главным образом, для соединения элементов микропроцессорных систем, сетей, где, как правило, имеется возможность предварительной обработки информации в месте ее возникновения.

Структура сообщения в Bitbus имеет вид:

Флаг начала. Адрес абонента. Память данных Контрольный код Флаг конца

8 бит. 8 бит. N ´ 8 бит. 16 бит. 8 бит.

заголовок сообщение концевик

Скорость передачи информации и длина линий последовательного интерфейса взаимозависимы и имеют тенденцию к увеличению. Во-первых, чем меньше длина линий интерфейса, тем большую скорость передачи информации без искажения можно получить. Во-вторых, появление новых микросхем приемников и приемопередатчиков обеспечивает возможность повышения скорости при одновременном увеличении длины линий.

Имеющийся в распоряжении разработчиков ряд параллельных интерфейсов первого и второго поколений, последовательных интерфейсов, интерфейсных систем позволяет строить микропроцессорные системы самого широкого назначения от домашних микро-ЭВМ до сложных систем и сетей с требуемыми характеристиками. В то же время возрастающие требования к производительности микропроцессорных систем, развитие их архитектуры и сетей на их основе ставят задачу дальнейшего повышения пропускной способности интерфейсных систем, обеспечения гибкости построения систем и сетей, взаимозаменяемости модулей различных систем между собой.

2. Интерфейс ЕС ЭВМ.

На рис.9 показана схема взаимодействия различных частей современной ВС и месторасположение используемых интерфейсов.

ИВ¤ВВ

ИВнУ

ВнУ ВнУ

Рис.9 Схема взаимодействия элементов ВС

В современных ВС можно выделить 4 типа интерфейсов: интерфейс памяти, интерфейс процессора (процессор – канал), интерфейс ввода-вывода и интерфейс ВнУ. Наиболее быстродействующими интерфейсами являются два первых, т.к. информация через них передаётся словами и полусловами. Через интерфейс ввода-вывода информация передаётся байтами. Все интерфейсы, кроме ИВнУ, стандартизуются. При этом особое внимание уделяется стандартизации ИВ/ВВ, так как ВС содержат в большом количестве широкую номенклатуру ВнУ, разрабатываемых большим числом предприятий.

Интерфейс ввода-вывода ЕС ЭВМ представляет собой классический образец интерфейса с обратной связью с квитированием, на котором очень удобно изучать особенности построения подобных систем. Его назначение – стандартизировать ввод-вывод таким путём, чтобы любые ВнУ или контроллеры, построенные с учётом особенностей этого интерфейса, можно было бы подключать к каналу.

На практике такие случаи, когда ВнУ подключается непосредственно к каналу, встречаются очень редко. Обычно это подключение реализуется через контроллер, который уже через интерфейс ввода-вывода подсоединяется к каналу.

Интерфейс содержит 34 линии, 32 из них параллельные однонаправленные и 2 – последовательные. Все они объединены в 4 шины: информационную, идентификации, шину управления и специальную шину.

Информационная шина состоит из 18 линий, которые разбиты на две группы по 9 линий. Одна группа носит наименование шина информационная канала (ШИН-К) и направлена от канала к абоненту, а другая, направленная от абонента к каналу, называется шиной информационной абонента (ШИН–А). По этой шине передаётся байт информации, сопровождаемый контрольным разрядом. Обычно информация, передаваемая по каждой группе информационных шин, контролируется по нечётности. Вид передаваемой информации определяется с помощью линий признаков, которые составляют шину идентификации. Следует отметить, что в данном интерфейсе наименование сигналов и линий, по которым они передаются, совпадают.

Информацию по ШИН-К могут сопровождать следующие признаки: адрес (АДР-К) – сигнал, который используется для установления связи с определенным контроллером; управление (УПР-К) – сигнал, который задаёт операцию подключённому контроллеру; информация (ИНФ-К) – сигнал для передачи данных в ВнУ.

Признак канала указывает, какой из перечисленных видов информации передаётся в данный момент времени по ШИН-К. Из этого следует, что каждый раз сигнал может передаваться только по одной линии признаков.

Входящие в канал линии признаков называются признаками абонентов. Они и определяют вид информации, находящейся в данное время на ШИН-А. Такими признаками являются:

• адрес (АДР-А) - сигнал, с помощью которого отвечающий контроллер подтверждает, что он выбран;

• управление (УПР-А) – сигнал, посредством которого контроллер выдаёт информацию о текущем состоянии или о состоянии, полученным в результате предыдущих действий;

• информация (ИНФ-А) – сигнал, с помощью которого контроллер передаёт в канал данные.

  Шина управления является объединением 6 линий: РАБ-К и РАБ-А - линии взаимной блокировки, ВБР-К – линия выборки контроллера, ВБР-А – линия обратной выборки, РВБ-К – линия разрешения выборки, ТРБ-А –линия требования абонента. Сигнал работа канала (РАБ-К) формируется каналом, когда он нормально функционирует. Подключённый к интерфейсу контроллер (К) формирует сигнал работа абонента (РАБ-А), указывающий на то, что он находится в рабочем состоянии и блокирует работу всех других контроллеров. Каждый раз, когда канал взаимодействует с абонентом сигнал РАБ-А поступает в канал только от одного из всех подключённых контроллеров. Сигнал РВБ-К воспринимается контроллером как разрешение на использование сигнала ВБР-К. Этот сигнал позволяет существенно сократить время сброса сигнала по шине ВБР-К, т.к. все контроллеры подсоединяются к шине РВБ-К параллельно.

  Для обеспечения взаимной синхронизации и измерения времени используются 4 линии. Сигналы ИЗМ-К и ИЗМ-А образуют специальную шину, в которую входят также сигналы “Смена состояния” (СМС-К) и “Блокировка” (БЛК-К). Сигнал БЛК-К выдаётся для обеспечения специальных функций, таких как блокировка данных, блокировка состояния, селективный сброс. Шины и сигналы измерения времени используются для включения и выключения счётчиков времени в тех или иных устройствах для подсчёта числа часов работы оборудования. Сигнал “Смена состояния” передаётся от канала к ВнУ. Он используется в целях блокировки отключения или включения устройств.