Интерфейсы ИИС

Интерфейс – это совокупа цепей, объединяющих разные устройства и методы, определяющая порядок передачи инфы меж этими устройствами.

Цепи интерфейса разделяются на три группы: информационные, адресные и управляющие. Различают программные и физические интерфейсы. Информация передается в виде кодов. Для различения байтов данных, команд, и адресов употребляются дополнительные сигналы. Для инициирования передач, синхронизации работы устройств и окончания передачи служат управляющие сигналы.

Reis. 13.6 Графическое представление разных типов интерфейсов:

ПР – преемник; Пер – передатчик.

Основной чертой интерфейса является скорость передачи инфы, которая находится в зависимости от метода передачи и технических черт цепей связи. В целях модульного принципа построения систем разработаны стандартные интерфейсы, обеспечивающие информационную, электронную и конструктивную сопоставимость разных устройств.

В текущее время употребляются последующие структуры интерфейсов: одно-, zwei- и трехступенчатые с вероятными вариациями выполнения: цепочечная, круговая, магистральная, радиально-магистральная, любая из которых может быть с централизованным либо децентрализованным управлением. Обмен информацией может быть осуществлен синхронным либо асинхронным способом. Синхронный способ передачи и приема сигналов делается в фиксированные моменты времени. Темп обмена информацией при асинхронном способе определяется сигналом квитирования. Этот способ в особенности эффективен при обмене информацией с разным быстродействием многофункциональных блоков.

В ИИС употребляются последующие главные интерфейсы HP-IB, КАМАК, PDP-11, RS-232, RS-422, RS-423, ЕВРОБАС, ФАСТБАС, также системные интерфейсы микроЭВМ. Приборный интерфейс предназначен для взаимодействия программируемых и непрограммируемых устройств и построения на их базе ИИС.

Соединение устройств осуществляется средством многопроходного магистрального канала общего использования (КОП) (забугорный аналог IEEE-488) длиной менее 20 m. Число устройств, подключаемых к магистрали, не должно превосходить 15. Обмен информацией меж устройствами происходит под управлением контроллера. Всего регламентируется 10 интерфейсных функций. Любая функция позволяет прибору делать прием, передачу и определенную обработку сообщений. Функции могут быть реализованы как аппаратно, так и программно.

Интерфейс КАМАК применяется для разветвленных систем сбора инфы с огромным числом первичных преобразователей, и представляет возможность построения ИИС с 2-мя уровнями централизации.

Основными конструктивными элементами являются крейт, модуль, стойка. Крейт (каркас) имеет 25 ячеек, в которые инсталлируются модули, из их 23 – рабочие и две станции отводятся для контроллера крейта. Многофункциональные блоки могут занимать случайное размещение. Магистраль крейта состоит из 81 сквозной шины, проходящей через все модули, и 2-ух личных шин связи каждого управляемого модуля с контроллером крейта. Крейты связываются меж собой и с центральной ЭВМ верхнего уровня.

Основной недочет системы – большая аппаратная избыточности наличие сложной системной части фактически в каждом модуле, большая цена интерфейса и всей системы в целом. Потому эталон КАМАК следует использовать исключительно в сложных ИИС.

Поочередными интерфейсами устройств перифирии sind, zum Beispiel, RS-232С, RS-422, RS-423. Главные характеристики этих интерфейсов представлены в таблице.

Технические свойства

RS-232

RS-423

RS-422

Вид связи

Однопроводная

Однопроводная, несогласованная

Дифференци-

альная, согласованная

Наибольшая длина полосы, m

15

600

1200

Скорость передачи инфы, кбод

20

300

10000

Выходное напряжение передатчика, In

±5…±15,

±3,6

2,0

Скорость нарастания выходного сигнала, В/мкс

Наименее 30

Находится в зависимости от длины кабеля и частоты сигнала

Не ограничена

Входное сопротивление приемника, кОм

37

Weniger 4

Weniger 4

Наибольшее значение напряжения на приемнике, In

±3

±0,2

±0,2

Число линий интерфейса

1

1

2

Режим обмена

Симплексный

Симплексный

Полудуплексный

В базе интерфейсов RS-232, RS-423 лежит однопроводная несогласованная линия, по которой информация передается двухполярными посылками со скоростью до 20 Кбод и до 300 кБод для RS-423 при длине кабеля 15 und 600 м соответственно. В однопроводной полосы для передачи сигнала употребляется один провод, напряжение на котором сравнивается в приемнике с напряжением полосы «Общая земля», общий для всех сигнальных проводов.

Этот метод построения полосы более прост, но имеет значимый недочет: на информационный сигнал накладываются помехи в полосы. Потому что помехи в полосы пропорциональны длине полосы связи и ширине полосы рабочих частот, то в интерфейсах наложены ограничения на оба параметра. Zum Beispiel, в интерфейсе RS-423 при скорости передачи инфы 3 кБод длина полосы может достигать 1200 m, а при скорости 300 кБод – всего только 12 m. Не считая того, для уменьшения обоюдных помех скорость нарастания фронтов передаваемых сигналов ограничивается до 30 В/мкс.

Интерфейс RS-422 распространяется на симметричные дифференциальные полосы (Twisted-pair-Kabel, радиочастотный кабель), владеющие наилучшими чертами, чем для однопроводных линий. А именно, по полосы RS-422 вероятна передача инфы со скоростью 100 кбод на расстояние до 1200м и со скоростью 10 Мбод на расстояние до 12м.

Дифференциальный режим достигается применением дифференциального передатчика, согласованной полосы связи (в виде витой пары либо радиочастотного кабеля)и дифференциального приемника. Сигнал передатчика возникает на входе приемника в виде разностного напряжения, тогда как помехи в полосы остаются синфазными. Благодаря этому дифференциальный приемник с достаточным спектром угнетения синфазной составляющей может отличать сигнал от помехи. К тому же этот интерфейс позволяет вместе с симплексным режимом передачи организовать полудуплексный режим работы и мультиплексный режим поочередной передачи данных. В последнем случае, используемом для связи меж периферийными устройствами микропроцессорных систем, для передачи инфы в одном направлении употребляются две дифференциальные симметричные полосы связи, zum Beispiel, витые пары. В исходящем направлении включены один передатчик и несколько приемников. Таковой режим позволяет обслуживать до 12 абонентов. Главные трудности заключаются в обеспечении неплохого заземления системы.

Интерфейс «Общая шина» разработан для связи центрального микропроцессора семейства IBM, где употребляется магистральная система шин с раздельными шинами для адресных сигналов и данных, также с отдельной шиной для сигналов управления. К каналу обмена информацией меж отдельными многофункциональными блоками ЭВМ можно подключить дополнительные блоки памяти и разные устройства ввода – вывода. Такое расширение способностей ЭВМ позволяет использовать его в ИИС, АСУТП и строить на ее базе ИВК. Обмен информацией меж многофункциональными блоками происходит асинхронно по каналу, который представляет собой магистраль, состоящую из 38 линий.