По этому признаку различают радиальный, магистральный, цепочный и комбинированный интерфейсы.
Рис. 2. Способы подключения ПУ.
В радиальных интерфейсах используются индивидуальные для каждого ПУ линии, по которым производится передача только между этим ПУ и центральным устройством (ЦУ). Все операции по управлению и коммутации возлагаются на ЦУ, в состав которого обычно входят специальные «интерфейсные блоки» по одному для каждого ПУ. Такой интерфейсный блок содержит буферный регистр данных и регистр адреса, а также регистр признака готовности ПУ.
Все ПУ работают независимо друг от друга и могут передавать информацию в любой момент, когда свободен буферный регистр данных соответствующего интерфейсного блока; очередность приема информации из буферов определяется ЦУ.
Структура радиального интерфейса позволяет сравнительно просто приспосабливать различные ПУ к требованиям интерфейса,, что особенно важно при наличии большого числа разнообразных и сравнительно простых устройств. Характерными примерами таких устройств являются датчики и исполнительные механизмы в системах централизованного контроля и управления технологическими процессами. Однако радиальная структура приводит к увеличению кабельных соединений и соответствующей усилительной аппаратуры.
В магистральных интерфейсах используются коллективные линии для всех ПУ (на основе разделения времени). Сигнал на любой линии становится доступным сразу всем устройствам. Для организации обмена между центральным и периферийным устройством, последний должен содержать схемы выделения адреса (номера) и коммутации. Всем ПУ присвоены адреса, которые фиксируются в виде собственного адреса на специальном регистре (регистр адреса), находящемся в ПУ. Эта запись производится при подключении ПУ к ВС. Адреса ПУ одной магистрали не повторяются. Если сообщение передается из ЦУ на ПУ, то передаче этого сообщения должна предшествовать передача адреса ПУ. Каждое ПУ производит сравнение передаваемого и собственного адресов. При их совпадении выдается сигнал готовности ПУ к приему. Эту процедуру называют адресацией. Остальные ПУ принимать последующее сообщение не будут. Если сообщение должно быть передано от ПУ к ЦУ, то вначале должна быть исключена возможность использования магистрали другими автономно работающими ПУ. Каждое ПУ магистрали имеет право выставлять на одну коллективную линию сигнал запроса на обслуживание. Эта линия, по существу, выполняет функцию проводного ИЛИ для сигналов запроса от всех ПУ. Центральное устройство, получив сигнал запроса, должно определить, какое устройство передало этот запрос (с этой целью должна быть выполнена процедура опроса), и последовательно осуществлять адресацию для всех ПУ. Разрешение на передачу сообщения получает то ПУ, которое готово к работе, выставило сигнал запроса и первым опознало свой адрес в процессе опроса; при этом дальнейшее формирование адресов ПУ приостанавливается до завершения передачи сообщения. При магистральной структуре передача адреса и данных не занимает много времени, так как сигналы доступны сразу всем устройствам, но процедура опроса весьма длительна, так как требует последовательного перебора всех адресов ПУ.
В цепочных интерфейсах передаче данных от ЦУ к ПУ также предшествует передача адреса, однако этот адрес последовательно проходит через все ПУ, что существенно замедляет процедуру адресации. Однако процедура опроса при цепочной структуре интерфейса не требует последовательного перебора всех адресов. Получив сигнал запроса от ПУ по коллективной для всех ПУ линии, ЦУ выдает сигнал опроса (его часто называют сигналом выборки, разрешения передачи), который последовательно проходит через все ПУ. Если ПУ готово к передаче сообщения, то дальнейшее распространение сигнала опроса блокируется, а это ПУ получает разрешение на передачу сообщения по магистрали. Очевидно, что при этом разрешение на передачу может получить лишь одно ПУ. Приоритеты ПУ определяются порядком прохождения через них сигнала опроса.
Комбинированные интерфейсы обычно имеют магистральную структуру для всех линий, кроме линии опроса, которая проходит через все ПУ последовательно. Этим достигаются высокое быстродействие при адресации и передаче данных, характерное для магистральных интерфейсов, и высокое быстродействие и простота управления при опросе, характерные для цепочных интерфейсов. Некоторые комбинированные интерфейсы объединяют в себе магистральный принцип для передачи данных и радиальный – для управления и коммутации ПУ.
По способу передачи информации различают параллельные и последовательные, синхронные и асинхронные интерфейсы.
Параллельные интерфейсы позволяют передавать всю или часть информации по многопроводной линии.
Последовательные интерфейсы служат для последовательной передачи информации по двухпроводной линии. Обычно последовательный интерфейс используется для подключения удаленного ПУ.
Параллельные интерфейсы позволяют значительно повысить быстродействие, но вызывают существенные аппаратные затраты. Кроме того, при передаче сигналов по параллельным линиям возникают «перекосы» информации, т. е. неодновременное поступление сигналов в приемное устройство, обусловленное разбросом параметров Наиболее надежный и простои способ избавиться от влияния перекосов, заключается в стробировании параллельно передаваемых сигналов.
Сигнал строба передается по дополнительной линии на приемное устройство с некоторой задержкой относительно информационных сигналов. Информационные сигналы, поступающие на приемное устройство неодновременно, становятся доступными приемному устройству только при наличии сигнала строба вне области перекоса.
В случае синхронного интерфейса передающее устройство выдает сигнал на свои линии и поддерживает сигнал на них в течение заранее установленного постоянного интервала. За это время приемное устройство должно приготовиться к приему следующего информационного элемента.
Если к интерфейсу подключено несколько устройств с различным быстродействием, то интервал синхронизации должен устанавливаться исходя из характеристик самого медленного устройства Моменты выдачи информации передающим устройством и приема ее в приемном устройстве должны быть синхронизированы, для чего можно использовать либо специальную линию синхронизации, либо специальные синхронизирующие кодовые последовательности
При асинхронном интерфейсе синхронизация передатчика и приемника осуществляется только на один цикл приема — передачи. Для этого используется либо специальное обрамление каждого передаваемого символа стартовыми и стоповыми сигналами, либо реализуется схема «запрос — ответ» посредством специальных линий. В последнем случае передающее устройство может выдавать следующий квант информации только после получения от приемного устройства подтверждения о завершении приема им предыдущего кванта. Это подтверждение иногда называют сигналом-квитанцией, а саму передачу – передачей с квитированием. При асинхронном интерфейсе интервал времени, в течение которого передающее устройство должно поддерживать на своих выходных линиях передаваемый сигнал, определяется длительностью распространения сигнала в двух направлениях по линиям запроса и ответа и длительностью приема информации в приемном устройстве. Передача сигнала в обратном направлении (от приемника к передатчику) приводит к дополнительным затратам времени. Однако при передаче с квитированием интерфейс как бы подстраивается под конкретное приемное устройство и его реальное быстродействие может оказаться выше, чем у синхронного, рассчитанного на самое медленное и удаленное из подключенных к нему устройств.
Асинхронный интерфейсобеспечивает большую надежность передачи информации за счет сигнала-квитанции, что особенно важно при установлении связи; кроме того, он предоставляет возможность получения информации о состоянии устройства. Это дает возможность сравнительно просто организовать автономную работу устройств. Сигнал квитирования может одновременно выполнять функции строба при обратной параллельной передаче информации от приемника к передатчику.
Дата добавления: 2015-12-08; просмотров: 2649;