10. Локальные промышленные сети и интерфейсы (1245068), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Физически шина содержит 2 сигнальные линии, одна из которых предназначена для передачи тактового сигнала, вторая для обмена данными.Для управления линиями применяются выходные каскады с открытым коллектором.Длина соединительных линий в стандартном режиме может достигать2-х метров, скорость передачи до 100 кбит/с.В I2C определены 3 режима передачи: стандартный - со скоростью 0-100 Кбит/с, быстрый - соскоростью 0-400 Кбит/с, высокоскоростной - со скоростью до 3,4 Мбит/с.Таким образом, можно отметить следующее:- каждое устройство, подключенное к шине, имеет свой уникальный адрес; на протяжении всего времени работы шины имеет место простая связь вида Master/Slave; Master может работать и как ПР, и как ПД;используются две сигнальные линии;- это мульти-мастерная шина, предусматривающая предотвращение ошибок и разрешение конфликтов, когда два или более мастера одновременно пытаются начать передачу данных;- двунаправленная передача данных (8-битная) производится на скоростях до 100 Кб/c в стандартномрежиме или до 400 Кб/с в ускоренном режиме;- шина поддерживает различные виды интегральных схем (например, NMOS, CMOS, bipolar).Интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface - последовательный периферийный ИФ; SPI bus - шинаSPI) - последовательный синхронный стандарт передачи данных в режиме полного дуплекса (компанияMotorola) для обеспечения простого сопряжения микроконтроллеров и его периферии (например, в ПРККРОСС).
Иногда его называют четырёхпроводным ИФ.SPI-интерфейс - один из популярных, благодаря высокой скорости и исключительной простоте, из всехтех, что относятся к последовательному типу. Кроме того, SPI-интерфейс представляет собой еще и принципсвязи. По сути, SPI является логикой передачи данных (ведущий-ведомый) между двумя различными устройствами. Физическим свойствам уделяют гораздо меньше внимания, их реализуют, как говорится, «по обстоятельствам», при этом не предусматривается протокол нижнего уровня. Каждый производитель может внестичто-то свое.В отличие от стандартного последовательного порта, SPI является синхронным ИФ, в котором любаяпередача синхронизирована с общим тактовым сигналом, генерируемым ведущим устройством. Принимающая периферия синхронизирует получение битовой последовательности с тактовым сигналом.
К одному последовательному ИФ ведущего устройства может присоединяться несколько микросхем. Ведущее выбираетведомое для передачи, активируя сигнал «выбор кристалла» на ведомой микросхеме. Периферия, не выбранная процессором, не принимает участие в передаче по SPI.В SPI используются 4 цифровых сигнала (четырёхпроводный ИФ) (рис. 6):1) передача данных от ведущего устройства ведомому (MOSI);2) передача данных от ведомого устройства ведущему (MISO);3) передача тактового сигнала для ведомых (SCLK);4) выбор микросхемы/выбор ведомого (CS).8SPIMasterMOSIMISOSCLKСSMOSIMISOSCLKСSSPISlaveРис. 6. Сигналы, используемыев интерфейсе SPIПримечание: Следует отметить, что существуют преобразователи сигналов для согласования рассмотренных выше (этих родственных) интерфейсов.CAN (Controller Area Network - сеть контроллеров) — стандарт промышленной сети, ориентированный прежде всего на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков.
Режимпередачи — последовательный, широковещательный, пакетный.CAN разработан компанией Robert Bosch GmbH в середине 1980-х и в настоящее время широко распространён в промышленной автоматизации, технологиях «умного дома», автомобильной промышленности имногих других областях.
Стандарт для автомобильной автоматики.USB (Universal Serial Bus — «универсальная последовательная шина») — последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике.Разработка спецификаций на шину USB производится в рамках международной некоммерческой организации USB Implementers Forum (USB-IF), объединяющей разработчиков и производителей оборудования сшиной USB.Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводный кабель, приэтом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приёма и передачи данных,а два провода — для питания периферийного устройства.
Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания (максимальная сила тока,потребляемого устройством по линиям питания шины USB, не должна превышать 500 мА, у USB 3.0 — 900мА).Разработка спецификаций USB производится в рамках международной некоммерческой организацииUSB Implementers Forum (USB-IF), объединяющей разработчиков и производителей оборудования с шинойUSB.
В процессе развития выработано несколько версий спецификаций. Тем не менее разработчикам удалосьсохранить высокую степень совместимости оборудования разных поколений.Спецификация интерфейса охватывает беспрецедентно широкий круг вопросов подключения и взаимодействия периферийных устройств с вычислительной системой: унификацию разъёмов и кабелей; нормирование энергопотребления; протоколы обмена данными; унификацию функциональности и драйверовустройств.Локальные промышленные сети (ЛПС) на основе интерфейса RS-485Этот ИФ - один из наиболее распространенных стандартов физического уровня связи (первый уровеньмодели OSI). Сеть, построенная на его основе, представляет собой приемопередатчики, соединенные при помощи витой пары.
Поэтому он широко используется для соединения ПРК и другого оборудования. На рис. 7изображена локальная сеть на основе RS-485, объединяющая несколько приемопередатчиков. При подключении следует правильно присоединить сигнальные цепи, обычно называемые А и В. Переполюсовка не страшна, но устройство работать не будет.Общие рекомендации: Лучшей СПД является витая пара (ВП). Концы кабеля должны быть заглушенытерминальными резисторами (обычно 120 Ом).
Сеть должна быть проложена по топологии шины.Кабель представляет собой балансную систему (рис.8), в которой помимо двух проводников для передачи сигнала, используется «земляной» провод.Устройства следует подключать к кабелю проводами минимальной длины.
ВП является оптимальнымрешением для прокладки сети, т.к. обладает наименьшим паразитным излучением сигнала и хорошо защищена от наводок. В условиях повышенных внешних помех применяют кабели с экранированной ВП, при этомэкран кабеля соединяют с защитной "землёй" устройства.Согласование - Терминальные резисторы обеспечивают согласование "открытого" конца кабеля состальной линией, устраняя отражение сигнала. Номинальное сопротивление резисторов соответствует волновому сопротивлению кабеля, и для кабелей на основе ВП обычно составляет 100 - 120 Ом. Например, широкораспространённый кабель UTP-5, используемый для прокладки Ethernet, имеет импеданс 100 Ом.
Специальные кабели для RS-485 марки Belden 9841 ... 9844 - 120 Ом.RS-485 использует балансную (дифференциальную) схему передачи сигнала. Это означает, что уровнинапряжений на сигнальных цепях А и В меняются в противофазе, как показано на рис. 9.9ПД должен обеспечивать уровень сигнала 1,5 В при максимальной нагрузке (32 стандартных входа и 2терминальных резистора) и не более 6 В на холостом ходу. Уровни напряжений измеряют дифференциально,один сигнальный провод относительно другого. На стороне приемника RS-485 минимальный уровень принимаемого сигнала должен быть не менее 200 мВ.ПД RS-485 рассчитан на управление одной, правильным образом согласованной, витой парой.
ХотяПД и может при ряде обстоятельств управлять более чем одной ВП, это не предусмотрено спецификацией.АТерминальныйрезисторAAТерминальныйрезисторВитая параВВходВBВходDD…..DВыходВыходRRRПриемопередатчик 1Приемопередатчик 2ВходВыходПриемопередатчик NРис. 7. Схема подключения интерфейсов RS-485 к каналу (витой паре)ВходныеданныеВитая параАВАВыходныеданныеРис. 8.
Балансная система использует двапровода для передачи данныхи «земляной» проводВБез сигналаСигналРис. 9. Уровни напряженияна сигнальных цепяхА6 В макс.200 мВ1,5 В мин.ВКак уже упоминалось, ПР большинства микросхем RS-485 имеют пороговый диапазон распознаваниясигнала на дифференциальных входах ±200мВ. Если |UАВ| меньше порогового (около 0), то на выходе ROприемника могут быть произвольные логические уровни из-за несинфазной помехи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
