CC BY
32
УДК 004.312
ИНТЕРФЕЙСЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ И СОПРЯЖЕНИЕ
УСТРОЙСТВ
К.А. Гришин
Рассматриваются вопросы выбора и использования стандартных протоколов и интерфейсов передачи данных, используемых в современной аппаратуре обработки сигналов, а также однопроводной и дифференциальный интерфейсы.
Ключевые слова: интерфейс, программируемые логические интегральные схемы, логические уровни, передача данных.
В случае выбора протокола для нового изделия всегда встает вопрос о компромиссе между сложностью аппаратных средств интерфейса («амуниции») и протоколом передачей данных («конституции»). Современные программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) имеют встроенную аппаратную реализацию таких интерфейсов, как ОТЬ, ЬУ08, практически вся современная элементная база устройств обработки сигналов рассчитана на напряжение питания не выше 3,3В., что вызывает необходимость разработки способов сопряжения указанных интерфейсов с традиционными.
На рис.1 представлены области использования различных интерфейсов передачи данных в координатах «расстояние - скорость передачи».
Рис.1. Области применения интерфейсов передачи данных
Если требуется передача информации на расстояние больше нескольких десятков сантиметров, стандартные логические уровни перестают удовлетворять. При выборе протокола передачи данных следует обращать внимание на несколько основных параметров. Это скорость передачи
604
Математическое и программное обеспечение вычислительных машин,
данных, расстояние между источником и приемником данных, заранее заданные уровни сигналов, совместимость, вид интерфейса (параллельный или последовательный).
По способу организации передачи данных различают однопровод-ные (single-ended) и дифференциальные (differential) интерфейсы. На рис.2 приведена обобщенная схема однопроводного интерфейса.
Рис. 2. Однопроводный интерфейс
При однопроводной передаче данных используется одна сигнальная линия и ее логический уровень определяется относительно земли. Для простых медленных интерфейсов допускается использование общей земли. В более совершенных интерфейсах каждый сигнальный провод имеет свою землю, как правило, они объединяются в витую пару. Преимуществом однопроводных систем является простота и дешевизна реализации. Поскольку каждая линия передачи данных требует только одного сигнального провода, они удобны для передачи параллельных данных на небольшое расстояние. Основным недостатком однопроводных систем является их низкая помехоустойчивость. Из-за наводок на общий провод возможен сдвиг уровней сигналов, приводящий к ошибкам. При передаче на расстояния порядка нескольких метров начинает оказывать влияние индуктивность и емкость проводов.
Преодолеть указанные недостатки смогли с помощью дифференциальных систем. На рис.3 приведена принципиальная схема реализации дифференциальной передачи данных.
Для балансной дифференциальной передачи данных используется пара проводов. На приемном конце линии вычисляется разность между сигналами. Заметим, что такой способ передачи данных пригоден не только для цифровых, но и для аналоговых линий передачи.
Рис.3. Дифференциальный интерфейс
605
Ясно, что при дифференциальной передаче удается в значительной мере подавить синфазную помеху. Отсюда следует основное достоинство дифференциальных протоколов передачи - высокая помехоустойчивость.
Список литературы
1. Стешенко В.Б. Школа схемотехнического проектирования устройств обработки сигналов // Компоненты и технологии. № 3, 4. 2000.
2. Науман Г., Майлинг В., Щербина А. Стандартные интерфейсы для измерительной техники / пер. с нем.; под ред. А.С. Бондаревского. М.: Мир, 1982. 304 с.
Гришин Константин Анатольевич, аспирант, GrishKons92@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
INTERFACES OF DA TA TRANSFER AND CONSTRUCTION OF DEVICES
K.A. Grishin
The problems of selection and use of standard protocols and data transmission interfaces used in modern signal processing equipment are considered. Single-wire and differential interfaces are considered.
Key words: interface, programmable logic device, logic levels, data transmission.
Grishin Konstantin Anatolyevich, postgraduate, GrishKons92@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
