Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

С программной стороны интерфейс LPT порт представляет собой набор регистров, расположенных в пространстве ввода вывода имеющие свои адреса. Регистры этого порта адресуются относительно базового адреса порта, стандартными значениями которого являются адреса 3BCh, 378h и 278h. Порт может использовать линию запроса аппаратного прерывания, или экстренного прекращения передачи информации обычно это адрес IRQ7 или IRQ5.

В более расширенных режимах может использоваться и канал DMA.

Порт имеет поддержку на уровне BIOS поиск установленных портов во время теста POST и сервисы печати Int 17h обеспечивают вывод символа (по опросу готовности, не используя аппаратных прерываний), инициализацию интерфейса и принтера, а также опрос принтера.

Схемное решение почти всех современных системных плат (еще начиная с PCI-плат для процессоров 486) имеют встроенный адаптер LPT-порта для подключения периферийных устройств. Существуют карты ISA с LPT-портом, где он взаимодействует с парой СОМ-портов, а также с большинством контроллеров. К LPT-портам подключают периферийные устройства принтеры, плоттеры, сканеры, коммуникационные устройства и устройства хранения данных, а также электронные ключи, программаторы и прочие устройства для ввода вывода информации. Очень редко этот параллельный интерфейс используют для связи между двумя компьютерами.

1.3.3 Порт ввода вывода информации USB

USB –универсальная последовательная шина последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике, используемая для подключения периферийных устройств. Соответственно, существуют понятие «главное устройство» (хост — это объект который управляет обменом данными через интерфейс, выступает инициатором обмена) и «периферийное устройство» (клиент, в процессе обмена данными «подчиняется» хосту).

Логика работы у хоста и клиента принципиально отличается, соответственно нельзя напрямую соединять устройства «хост – хост» и «клиент – клиент». Есть специальные устройства – хабы, которые подключаются в качестве клиента к одному хосту и, в тоже время, вступают хостом для других периферийных устройств. Хабы используют для «разветвления» шины USB.

Шина с использованием промежуточных хабов позволяет соединять устройства, удаленные от компьютера на расстояние до 25 м.

USB обеспечивает обмен данными между хост-компьютером и множеством периферийных устройств (ПУ). Согласно спецификации USB, устройства (devices) могут являться хабами, функциями или их комбинацией. Устройство (hub) только обеспечивает дополнительные точки подключения устройств к шине. Устройство-функция (function) USB предоставляет системе дополнительные функциональные возможности, например, подключение к ISDN, цифровой джойстик, акустические колонки с цифровым интерфейсом и т. п. Комбинированное устройство (compound device), содержащее несколько функций, представляется как хаб с подключенными к нему несколькими устройствами. Устройство USB должно иметь интерфейс USB, обеспечивающий полную поддержку протокола USB, выполнение стандартных операций (конфигурирование и сброс) и предоставление информации, описывающей устройство. Работой всей системы USB управляет хост-контроллер (host controller), являющийся программно-аппаратной подсистемой хост-компьютера. Шина позволяет подключать, конфигурировать, использовать и отключать устройства во время работы хоста и самих устройств. Шина USB является хост-центрической: единственным ведущим устройством, которое управляет обменом, является хост-компьютер, а все присоединенные к ней периферийные устройства — исключительно ведомые. Физическая топология шины USB — многоярусная звезда. Ее вершиной является хост-контроллер, объединенный с корневым хабом (root hub), как правило, двухпортовым. Хаб является устройством-разветвителем, он может являться и источником питания для подключенных к нему устройств. К каждому порту хаба может непосредственно подключаться периферийное устройство или промежуточный хаб; шина допускает до 5 уровней каскадирования хабов (не считая корневого). Поскольку комбинированные устройства внутри себя содержат хаб, их подключения к хабу 6-го яруса уже недопустимо. Каждый промежуточный хаб имеет несколько нисходящих (downstream) портов для подключения периферийных устройств (или нижележащих хабов) и один восходящий (upstream) порт для подключения к корневому хабу или нисходящему порту вышестоящего хаба. Логическая топология USB звезда: для хост-контроллера хабы создают иллюзию непосредственного подключения каждого устройства. В отличие от шин расширения (ISA, PCI, PC Card), где программа взаимодействует с устройствами посредством обращений по физическим адресам ячеек памяти, портов ввода-вывода, прерываниям и каналам DMA, взаимодействие приложений с устройствами USB выполняется только через программный интерфейс. Этот интерфейс, обеспечивающий независимость обращений к устройствам, предоставляется системным ПО контроллера USB.

В отличие от громоздких дорогих шлейфов параллельных шин AT А и особенно шины SCSI с ее разнообразием разъемов и сложностью правил подключения, кабельное хозяйство USB простое и изящное. Кабель USB содержит одну экранированную витую пару с импедансом 90 Ом для сигнальных цепей и одну неэкранированную для подачи питания (+5 В), допустимая длина сегмента — до 5 м. Для низкой скорости может использоваться не витой неэкранированный кабель длиной до 3 м (он дешевле). Система кабелей и коннекторов USB не дает возможности ошибиться при подключении устройств . Для распознавания разъема USB на корпусе устройства ставится стандартное символическое обозначение. Хабы и устройства обеспечивают возможность "горячего" подключения и отключения. Для этого разъемы обеспечивают более раннее соединение и позднее отсоединение питающих цепей по отношению к сигнальным, кроме того, предусмотрен протокол сигнализации подключения и отключения устройств.

При планировании соединений следует учитывать способ питания устройств: устройства, питающиеся от шины, как правило, подключают к хабам, питающимся от сети. К хабам, питающимся от шины, подключают лишь маломощные устройства — так, к клавиатуре USB, содержащей внутри себя хаб, подключают мышь USB и другие устройства-указатели (трекбол, планшет).

Управление энергопотреблением является весьма развитой функцией USB. Для устройств, питающихся от шины, мощность ограничена. Любое устройство при подключении не должно потреблять от шины ток, превышающий 100 мА. Рабочий ток (не более 500 мА) заявляется в конфигурации. Если хаб не может обеспечить устройству заявленный ток, оно не конфигурируется и, следовательно, не может быть использовано.

Устройство USB должно поддерживать режим приостановки (suspended mode), в котором его потребляемый ток не превышает предельно- допустимое значение 500 мкА.

1.4 Вывод

Вывод на данном этапе мы имеем прибор МПИ-СЦБ с двумя подключениями к персональному компьютеру это LPT и COM разъёмы, нашей задачей является сопряжение данных интерфейсов и получение универсального переходника к персональному компьютеру USB порт.

Во-первых, интерфейс USB является самым популярным из интерфейсов подключения к персональному компьютеру, из-за своей скорости передачи и приема данных и габаритов.

Во-вторых, на данное время на железной дороге, а в частности в службе «Ш» используется прибор МПИ-СЦБ с двумя интерфейсными подключениями LPT и COМ, такой прибор является устаревшей версий так, как с ноября 2014г начался серийный выпуск приборов с интерфейсом подключения USB, его цена варьируется от 500000р. Но на всей территории Российских железных дорог на каждой дистанции имеется минимум два прибора МПИ СЦБ с интерфейсом подключением LPT-COM. При создании универсального переходника LPT-COM-USB для данного прибора удастся повысить работоспособность устаревшего оборудования и увеличить экономическое положение Российской железной дороги.

2 Техническая часть

2.1 Устройство сопряжения интерфейсов

Интерфейс - это совокупность унифицированных аппаратных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия многих различных функциональных элементов в системах при условиях, предписанных стандартом и направленных на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости указанных элементов. Важным элементом для разработки устройства сопряжения является детальное знание особенностей сигналов сопрягаемых интерфейсов их предрасположенность друг к другу, соглашений об обмене информацией по интерфейсам, правил электрического и временного согласования, а также при разработке устройств сопряжения интерфейсов необходимо учесть об активных развязывающих звеньях, эффективная передача данных. Главной особенностью проектирования любого устройства сопряжения по сравнению с другими электронными устройствами, то что устройство сопряжения подключается к уже готовой системе (в данном случае - к персональному компьютеру. На данном этапе мы должны всегда учитывать возможность того, что это устройство может нарушить работу системы в целом, причем не исключен тот факт, что только в одном, редко используемом режиме. Поэтому к данному устройству сопряжения требуется повышенное внимание при проектировании, а также аккуратная и тщательная отладка устройства сопряжения. При этом есть ограничения с особенностями внешних интерфейсов компьютера, которые надо знать и максимально использовать.

Информация по линиям интерфейса RS-232 передается асинхронно последовательным кодом. Это значит, что передатчик посылает байт данных бит за битом. Для такой последовательной передачи требуется только две линии (два провода). Стандарт RS-232 использует несимметричные передатчики и приемники – сигнал передается относительного общего провода. Интерфейс не обеспечивает гальванической развязки устройств. При подключении устройств одно или оба порта должны быть обесточены, в противном случае возможно повреждение портов вследствие разницы потенциалов. Логической единице соответствует напряжение на входе приемника в диапазоне от -15 до -5В. Логическому нулю соответствует диапазон от +3 до +25В. Диапазон от –3 до +3В – зона неопределенности, обусловливающая гистерезис приемника: состояние линии считается измененным только после пересечения порога.

Рисунок 2.1 Уровни сигналов интерфейса RS-232

В стандарте при передаче (данных) информации реализуется так называемый старт-стопный метод. Это когда каждая передаваемая команда берет начало специальным старт-битом, позволяющим приемнику определить, что команда «начало передачи» началась. Затем передается информационный байт младшими битами следуя бит за битом, вследствие первым передается младший значащий бит (МЗБ), а последним старший (СЗБ). Последующим битом данных может следовать бит контроля (бит проверки четности/нечетности). Иногда данный бит проверки может отсутствовать. Бит контроля предназначен для повышения уровня достоверности при приеме данных и показывает четно или не четно в байте информации кол-во нулей и единиц. Завершение (конец) передачи слова отмечается специальными стоп-битами (см. рис. 2.2).

Рисунок 2.2 Формат команды в RS-232

Из этого следует, формат команды определяет следующие особенности переноса информации через интерфейс:

• число битов, используемых для кодирования устройства;

• переносимого символа;

• наличие или отсутствие контроля по четности;

• способ формирования контрольного бита;

• число стоп-битов.

Как было изложено ранее, старт бит является для приемной стороны сигналом (маяком) начала слова. По этому сигналу на приемной стороне запускается в работу незадействованный специальный аппаратный узел — сдвиговый регистр, который «собирает» в параллельный код принятое бит за битом слово информации. Биты передаются с известного приемника и передатчику частотой, измеряемой в бодах в секунду [5].

Боды - это количество передаваемых изменений сигнала (бит) в секунду. При этом учитываются и старт/стопные биты, а также бит четности. Реже используется другой термин - биты в секунду (bps).

Имеется в виду эффективная скорость передачи данных, без учета помощи служебных битов. Передатчик и приемник используют разные источники синхронизации, которые работают с одной и той же близкой информацией, но все-таки различающейся частотой. Сильное расхождение частот приемника и передатчика вызывает возникновение специфической нестандартной для асинхронной связи ошибки, называемой ошибкой кадрирования информации. Так же ошибка кадрирования информации может возникать тогда, когда формат слова приемника и передатчика не согласованы или не схожи между собой. Проверим согласование на примере допустимый сдвиг интервала одного бита в посылке: пусть скорость приемника и передатчика 9400 бод/с, формат команды 1 старт бит, 1 стоп бит, 8 бит информации, контрольного бита нет, тогда время 1 бода t = 1 / 9400 ~ 0,1012 мс. Учитывая, что съем данных происходит в середине бода, получаем что максимальный сдвиг за 10 бод не должен превышать времени половины бода, т.е. 0,0506 мс, таким образом, сдвиг времени на бод должен быть не более 0,0506 / 10 = =0,00506 мс. В действительности время сдвига должно быть значительно меньше, устройство должно работать быстрее вследствие влияния емкостной и индуктивных составляющих линии передачи.

Современный персональные компьютеры часто не оснащается последовательными портами, но из этого положения можно найти выход, для оснащения современных компьютеров последовательными портами можно использовать PCI платы расширения, содержащие от 1 до 8 портов последовательной передачи данных. Часто такие платы уже оснащены параллельным интерфейсом LPT.

USB-to-COM переходники, имеющие с одной стороны полноценный последовательны порт стандарта RS-232, с другой стороны USB вилку для подключения к персональному компьютеру.

Характеристики

Список файлов ВКР