Пояснительная записка (1231534), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Для создания УСО необходимо определиться синформационной емкостью объектов управления и контроля, с необходимой скоростью передачи данных и адресов, природой сигналов.1.3 Стандарт IEEE 1284Стандарт на параллельный интерфейс IEEE 1284 (Institute of Electrical and Electronics Engineers) [2], принятый в 1994 году, описывает порты SPP, ЕРР и ЕСР. Стандарт определяет 5 режимов обмена данными,16метод согласования режима, физический и электрический интерфейсы.Согласно IEEE 1284, возможны следующие режимы обмена даннымичерез параллельный порт:-Режим совместимости (Compatibility Mode) - однонаправлен-ный вывод по протоколу Centronics.
Этот режим соответствует SPPпорту.-Полубайтный режим (Nibble Mode) - один байт информациичерез линию состояния вводится по 4 бита в два цикла. Поддерживаетсявсеми портами.-Байтный режим (Byte Mode) - ввод байта данных осуществля-ется по линии данных за один цикл ввода. Работает только на BiDirectional или PS/2 Type 1 портах.-Режим ЕРР (Extended Parallel Port Mode) - двунаправленныйобмен данными, где управляющие сигналы интерфейса генерируютсяаппаратно во время цикла обращения к порту. Эффективен при работе сустройствами внешней памяти и адаптерами локальных сетей.-Режим ЕСР (Extended Capability Port Mode) - двунаправлен-ный обмен данными с возможностью аппаратного сжатия данных по методу RLE (Run Length Encoding), с возможностью сжатия информации скоэффициентом до 64:1 и использования DMA. Управляющие сигналыинтерфейса генерируются аппаратно, но отлично от режима EPP. Данный режим обычно применяется при подключении принтеров и сканнеров.Стандарт определяет способ, по которому ПО может определитьрежим, доступный и хосту (PC), и периферийному устройству (или присоединенному второму компьютеру).
Режимы нестандартных портов,реализующих протокол обмена Centronics аппаратно (Fast Centronics,Parallel Port FIFO Mode), могут и не являться режимами IEEE 1284, несмотря на наличие в них черт ЕРР и ЕСР.17Если параллельный порт расположен на системной плате ПК, торежим его работы задаётся в BIOS Setup, а если на плате расширения –перемычками на этой плате.1.4 USB интерфейсUSB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина) - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительнойтехнике [3].Кабель USB (до 2.0 включительно) состоит из 4 медных проводников - 2 проводника питания и 2 проводника данных в витой паре - и заземленной оплётки (экрана).USB кабели обычно имеют разные наконечники «к хосту» и «кустройству», эти разъемы стандартизированы и имеют названия «ТипА» и «Тип B» соответственно.
Возможна и реализация устройств с одним наконечником «к хосту», наконечник «к устройству» отсутствует, таккак кабель впаян в само устройство. Для full и high speed устройств реализация без наконечников запрещена стандартом, но всё равно нарушается производителями. Так же возможна и реализация устройств безкабеля со встроенным наконечником к «хосту».При соединении USB-устройства и USB-хоста формируется USBинтерфейс. Функциональность всего интерфейса обеспечивает программно-управляемый USB-контроллер, который и является хостом.Контроллер как правило интегрирован в микросхему южного моста, ноне обязательно. Соединение USB-контроллера с внешними устройствами происходит через USB-концентратор, он же хаб, он же разветвитель.USB-шина имеет древовидную топологию и имеет не один USB-хаб.18Концентратор самого верхнего уровня называется корневым (root hub),который встроен в сам USB-контроллер.Расширить количество USB-портов можно с помощью внешниххабов, причем допускается до пяти уровней каскадирования, не включаякорневой хаб.На USB-шине присутствует питание +5 В с выходным током до500 мА, что позволяет использовать подключаемые устройства безвнешнего источника питания, но это не является обязательным.USBподдерживает«горячее»подключениеиотключениеустройств.
Это достигнуто увеличенной длиной заземляющего контактаразъёма по отношению к сигнальным. При подключении разъёма USBпервыми замыкаются заземляющие контакты, потенциалы корпусов двухустройств становятся равны и дальнейшее соединение сигнальных проводников не приводит к перенапряжениям, даже если устройства питаются от разных фаз силовой трёхфазной сети.Передача данных на логическом уровне осуществляется транзакциями приёма и передачи, каждый пакет каждой транзакции содержитномер оконечной точки (endpoint).
При подключении устройства к компьютеру драйвера ОС считывают список оконечных точек и формируютуправляющие структуры данных для общения с устройством. Совокупность структур данных и оконечной точки называется каналом (pipe).Есть 4 класса оконечных точек - поточный (bulk), управляющий(control), изохронный (isoch) и прерывание (interrupt).
Низкоскоростныеустройства не имеют изохронные и поточные каналы.Управляющий канал предназначен для обмена с устройством короткими пакетами «вопрос-ответ». Любое устройство имеет управляющий канал 0, который позволяет программному обеспечению ОС прочитать краткую информацию об устройстве, в том числе коды производи-19теля и модели, используемые для выбора драйвера, и список другихоконечных точек.Канал прерывания позволяет доставлять короткие пакеты и в том,и в другом направлении, без получения на них ответа/подтверждения,но с гарантией времени доставки - пакет будет доставлен не позже, чемчерез N миллисекунд. Например, используется в устройствах ввода(клавиатуры/мыши/джойстики).Изохронный канал позволяет доставлять пакеты без гарантии доставки и без ответов/подтверждений, но с гарантированной скоростьюдоставки в N пакетов на один период шины (1 кГц у low и full speed, 8МГц у high speed).
Используется для передачи аудио- и видеоинформации.Поточный канал дает гарантию доставки каждого пакета, поддерживает автоматическую приостановку передачи данных по нежеланиюустройства (переполнение или опустошение буфера), но не дает гарантий скорости и задержки доставки. Используется, например, в принтерахи сканерах.Время шины делится на периоды, в начале периода контроллерпередает всей шине пакет «начало периода». Далее в течение периодапередаются пакеты прерываний, потом изохронные в требуемом количестве, в оставшееся время в периоде передаются управляющие пакетыи в последнюю очередь поточные.Активной стороной шины всегда является контроллер, передачапакета данных от устройства к контроллеру реализована как короткийвопрос контроллера и длинный, содержащий данные, ответ устройства.Расписание движения пакетов для каждого периода шины создаетсясовместным усилием аппаратуры контроллера и ПО драйвера, для этогомногие контроллеры используют DMA в паре с DMA-программой, формируемой драйвером.20Размер пакета для оконечной точки есть вшитая в таблицу оконечных точек устройства константа, не подлежащая изменению.
Он выбирается разработчиком устройства из числа тех, что поддерживаютсястандартом USB.Технические характеристики:Для USB 1.1- два режима работы:a) низкоскоростной режим (Low-Speed) - 1,5 Мбит/с;b) высокоскоростной режим (Full-Speed) - 12 Мбит/с.- для Low-Speed режима максимальная длина кабеля составляет3 м;- для Full-Speed - 5 м;- максимальное количество подключённых устройств (включаяразмножители) – 127;- возможноподключение«разноскоростных»периферийныхустройств к одному контроллеру USB;- напряжение питания для периферийных устройств - 5 В;- максимальный ток, потребляемый периферийным устройством500 мА.Для USB 2.0 регламентировано три режима работы:- Low-speed, 10-1500 Кбит/c (клавиатуры, мыши, джойстики,геймпады);- Full-speed, 0,5-12 Мбит/с (аудио-, видеоустройства);- High-speed, 25-480 Мбит/с (видеоустройства, устройства хранения информации).212 Техническая часть2.1 Описание электрической принципиальной схемыУстройство сопряжения с объектами выполнено на базе параллельного программируемого интерфейса КР580ВВ55А, что позволилоиметь возможность настраивать порты на ввод или вывод.
Принципиальна схема устройства представлена на листе 6 графического материала.Устройство состоит из кросс-платы и от одной до четырёх идентичных по конструкции плат ввода/вывода.2.1.1 Описание электрической принципиальной схемы кроссплатыКросс-плата предназначена для управления и подключения платввода/вывода. Она включает одну микросхему КР580ВВ55А, которая является Master устройства; два четырёхразрядных дешифратора, обеспечивающих возможность реализации выбора одного или сразу двухSlave микросхем; AVR-микроконтроллер со всей его обвязкой, с помощью которого и осуществляется связь устройства с хостом по USB протоколу; схему питания устройства постоянным током, напряжением +5 В.AVR-микроконтроллер DD1 предназначен для сопряжения последовательного USB интерфейса с параллельным программируемым интерфейсом DD2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
