CC BY
8
УДК.004.3
Рожков С.А. студент магистратуры 2 курс, факультет «Информационные и управляющие системы»
Баранов С.В. студент магистратуры 2 курс, факультет «Информационные и управляющие системы»
Научный руководитель: Бесперстов Э.А., к.т.н.,
доцент
кафедра «Системы управления и компьютерные технологии»
БГТУ «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова Россия, г. Санкт-Петербург
ИНТЕРФЕЙСЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ
Аннотация: Данная статья посвящена рассмотрению интерфейсов связи периферийных устройств. В ней рассматриваются различные классификации интерфейсов передачи информации. А также указываются их достоинства и недостатки.
Ключевые слова: информация, интерфейс, бит, данные, линии связи.
Rozhkov S. A. master's student
2 course, faculty «Information and control systems»
Baranov S. V. master's student
2 course, faculty «Information and control systems» academic adviser: Besperstov E.A., PhD in technical sciences
associate professorin «Control systems and computer technical» BSTU "VOENMEH" named after. D. F. Ustinov
Russia, St. Petersburg
INTERFACES FOR CONNECTING PERIPHERALS
Annotation: This article is devoted to the consideration of communication interfaces of peripheral devices. It discusses various classifications of information transfer interfaces. It also their advantages and disadvantages are.
Key words: information, interface, bit, data, communication lines.
Для компьютеров и подобных устройств наиболее частой задачей является задача данных. При этом, количество данных может варьироваться от одного бита, до сотен мегабайт, а может и больше, но как правило передаются большие количества байт. Самый распространенный способ представления данных в информационных системах, это представление данных сигналами, то есть двоичный. В этом случае используется некий
порог. К примеру, высокому (выше порога) уровню напряжения соответствует логическая единица, а низкому (нижу порога) уровню соответствует логический ноль. Однако возможно и обратное представление данных, высокий уровень - логический ноль, а низкий уровень - единица.
По способу передачи информации интерфейсы подразделяются на последовательные и параллельные:
При последовательном интерфейсе информация передается только в одном направлении. Для этого используют одну сигнальную линию, по которой передаются данные. Эти данные в виде некоторого количества бит информации передаются последовательно друг за другом в обоих направлениях. На каждую передачу отводится свой квант времени, так же он имеет название «временной интервал».
К достоинствам данного интерфейса можно отнести:
— простота линий связи и контактов;
— меньшее количество таких линий связи.
Из этого можно сделать вывод, что соединять устройства на большом удалении друг от друга более целесообразно, чем параллельным.
К недостаткам можно отнести сложность структуры приемопередающих узлов.
При параллельном интерфейсе информация передается одновременно в двух и более направлениях. Для этого используются две и более сигнальные линии соответственно. Все данные (набор битов) передаются за один временной интервал (квант времени) по всем линиям связи.
К достоинствам данного интерфейса является:
— простота программной реализации;
— более быстрая передача информации (до всех источников).
К недостаткам в свою очередь можно отнести большое количество линий связи и контактов(из-за чего увеличивается стоимость реализации).
По принципу обмена информацией интерфейсы передачи данных подразделяются на синхронные и асинхронные.
Синхронными интерфейсы - это интерфейсы, в которых передающее устройство выдает сигналы на свои линии связи и поддерживает их в течение заранее установленного постоянного интервала. Такой интервал называется интервалом синхронизации. За это время приемное устройство должен принять сигнал и подготовится к приему следующего информационного элемента. В случае если подключается несколько различных устройств, характеристики сигнала синхронизации выбирается исходя из самого медленного устройства.
Асинхронные интерфейсы - интерфейсы, в которых синхронизация приемного и передающего устройства обязательна и осуществляется только на один цикл приема/передачи. Для этого могут быть реализованы несколько вариантов: старт-стоп сигнал или схема запрос-ответ.
Рассматривая асинхронные интерфейсы можно выделить несколько категорий:
- при использовании старт-стоп сигналов, каждая информационная посылка имеет специальное обрамление: стартовый сигнал перед информационной посылкой и стоповый сигналом по окончанию передачи.
- при использовании схемы запрос-ответ передающее устройство выдает информационную посылку, снабжая её запросом стробирования, только после получения от приемника квитанции, то есть подтверждение приема предыдущей посылки.
По способу подключения устройств интерфейсы подразделяются на радиальные, магистральные, цепочные и комбинированные.
Радиальный интерфейс использует индивидуальные лини для соединения каждого периферийного устройства (ПУ) с центральным устройством (ЦУ). Его достоинства - это простота опросов ПУ, выход из строя одной из линий не приведет к отказу работы всей системы. К недостаткам можно отнести -невозможность общения между ПУ без ЦУ. Слабым местом этой схемой является ЦУ, т.к. при выходе его из строя дальнейшая работа невозможна.
Магистральные интерфейсы используют коллективные линии для всех ПУ на основе разделения по времени, сигнал на линии используется всеми ПУ, следовательно, ПУ должно содержать схемы распознавания адреса и коммутации. Плюсами этого интерфейса можно отнести высокую скорость передачи данных, минусам - длительность опросов.
Цепочечные интерфейсы используют коллективные линии, проходящие последовательно через все ПУ. Достоинствами этого интерфейса можно отнести уменьшенное время опроса при передаче от ПУ к ЦУ. Недостатками является увеличенное время адресации при передаче от ЦУ к ПУ, т.к. адрес проходит последовательно через все ПУ.
Комбинированные - строится на базе магистрального и цепочечного. Рассмотрим несколько наиболее используемых интерфейсов, которые используемых для подключения микропроцессоров, таких как SPI, UART, I2C и LPT-порт.
Использованные источники:
1. Валь, Г. Минишпионы. Схемотехника / Г. Валь. - СПб.: КОРОНА-Век, 2016. - 464 c.
2. Кравченко, В.Б. Электроника и схемотехника: Учебное пособие / В.Б. Кравченко. - М.: Академия, 2016. - 304 c.
3. Хоровиц П. Искусство схемотехники / П. Хоровиц, У. Хилл - Бином, 2016 - 704 с.
4. Carmine Noviello. Mastering STM32. - Lean Publishing, 2016. - 782 c.
