←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6 7 8
взаимодействующих между собой измерительных преобразователей. Взаимодействие ФБ осуществляется через интерфейсные блоки ИБ по командам, организующим обмен данными. Команды управления форми¬руются в управляющем блоке УБ и воздействуют на интерфейсные блоки через контроллер (К).
Между ФБ ИИС осуществляется обмен информационными и управляющими сообщениями. Информационное сообщение содержит сведения о значении измеряемого параметра, диапазоне измерения, времени изме¬рения, результатах контроля состояния измерительных каналов и др. Управляющее сообщение содержит сведения о режиме работы ФБ, поряд¬ке выполнения ими последовательности операций во времени, команде контроля состояния измерительных каналов.
Интерфейс может быть общим для устройств разных типов, наиболее распространенные интерфейсы определены международными, государ¬ственными и отраслевыми стандартами. Стандарт (ГОСТ 26016—81 "Еди¬ная система стандартов приборостроения. Интерфейсы, признаки клас¬сификации и общие требования") включает четыре признака классифика¬ции: способ соединения комплектов системы (магистральный, радиаль¬ный, цепочечный, комбинированный); способ передачи информации (па¬раллельный, последовательный, параллельно-последовательный); принцип обмена информацией (асинхронный, синхронный); режим передачи ин¬формации (двусторонняя одновременная передача, двусторонняя пооче¬редная передача, односторонняя передача).
Указанные признаки позволяют характеризовать только определен¬ные аспекты организации интерфейсов.
Более полная характеристика и систематизация интерфейсов могут быть выполнены при условии классификации по нескольким совокупнос¬тям признаков: функциональному назначению, логической функциональ¬ной организации и физической реализации.
К основным характеристикам интерфейса относятся следующие: функциональное назначение; структура или тип организации связей; принцип обмена информацией; способ обмена данными; режим обмена данными; номенклатура шин и сигналов; количество линий; количество линий для передачи данных; количество адресов; количество команд; быстродействие; длина линий связи; число подключаемых устройств; тип линии связи.
Соединение отдельных приборов и блоков между собой осуществля¬ется линиями связи или линиями интерфейса. Линии интерфейса могут объединяться в группы для выполнения одной из операций в программно-управляемом процессе передачи данных. Эти группы линий называются шинами интерфейса. Назначение отдельных линий и шин, их номенклатура и взаимное расположение в системе (топологии) являются базовыми при рассмотрении функционирования любого интерфейса.
В отечественных и зарубежных микропроцессорных измерительно-управляющих вычислительных системах (МП ИУВС) распространены асинхронные мультиплексные интерфейсы с параллельным способом передачи информации: 8-разрядные интерфейсы Microbus; 16-разрядные интерфейсы общая шина (Unibus), Microbus, интерфейс микроЭВМ "Элек¬троника 60" (Q-bus, LSI-11).
Для связи датчиков информации, исполнительных элементов, терри¬ториально удаленных от процессора на десятки и сотни метров, в МП ИУВС применяют интерфейсы периферийных устройств. В таких интер¬фейсах используются как параллельный, так и последовательный спосо¬бы обмена информацией. При этом последний по причине существенного упрощения собственно линии связи, а следовательно, и снижения стои¬мости наиболее предпочтителен, если при этом обеспечивается необходи¬мая скорость передачи информации.
В последнее время в связи с развитием микро- и мультипроцессорных ИУВС, отдельные микропроцессоры или устройства ввода-вывода кото¬рых могут отстоять друг от друга территориально на сотни метров (на¬пример, заводская или цеховая ИУВС), все более широко применяются системные интерфейсы или интерфейсы локальных сетей. Системный интерфейс, как правило, имеет многоуровневую архитектуру (совокуп¬ность) аппаратных и программных средств.
Из зарубежных локальных сетей наиболее известны DEC net фирмы "Digital Equipment Corp", z-net фирмы "Zilog Inc", сеть фирмы IBM, Om minet фирмы "Corvus Inc" и др.
При построении ИИС, согласно ГОСТ 22316-77, должны применяться следующие структуры соединения функциональных блоков между собой:
• цепочечное соединение, при котором единственный выход предшест¬вующего блока соединен с единственным входом последующего блока, так что соединенные блоки образуют цепь;
• радиальное соединение, при котором один блок соединен одновремен¬но с несколькими блоками, причем с каждым из них отдельной независи¬мой линией;
• магистральное соединение, при котором входы и (или) выходы сопрягаемых блоков соединены одной общей линией.
В цепочечной структуре каждая пара источник-прием¬ник соединена попарно линиями от выходов предыдущих ФБ ко входам последующих, обмен данными происходит непосредственно между бло¬ками или приборами. Функции управления распределены между этими устройствами. Цепочечную структуру интерфейсов используют, как пра¬вило, в несложных системах с несколькими функциональными уст¬ройствами.
В системе, выполненной по радиальной структуре, име¬ется центральное устройство - контроллер, с которым каждая пара ис¬точник-приемник связана с помощью индивидуальной группы шин. Бло¬ки и приборы, подключаемые к контроллеру, могут изменять свои места при соответствующем изменении программы работы контроллера. Под управлением контроллера происходит обмен данными между каждым устройством и контроллером. Связи между управляющим устройством и одним из устройств-источников или приемников сигналов может осу¬ществляться как по инициативе контроллера, так и по инициативе уст¬ройств (абонентов). В последнем случае одно из устройств вырабатывает сигнал запроса на обслуживание, а контроллер идентифицирует запраши¬ваемое устройство. Когда контроллер готов к обмену данными, логически подключаются цепи связи и начинается процесс обмена. Эти цепи остаются подключенными, пока не будет передана нужная порция информации.
Контроллер может производить обмен данными только с одним из устройств. В случае одновременного поступления запросов от двух и более абонентов по системе приоритетов будет установлена связь с уст¬ройством, имеющим наивысший приоритет. Приоритет присваивается приборам и блокам в зависимости от их типа, технических характерис¬тик и важности поступающей информации. В интерфейсах с радиальной структурой чаще всего приоритет зависит от места подключения кабеля, соединяющего абонент (ФБ) с контроллером.
Радиальное соединение функциональных блоков позволяет достаточ¬но просто и быстро осуществлять адресацию и идентификацию требуе¬мого ФБ.
К недостаткам радиальной структуры можно отнести большую дли¬ну соединительных линий, а также сложность контроллера, что приводит к увеличению стоимости ИС.
В системах с магистральной структурой вместо группы индивидуальных шин имеются коллективные шины, к которым подсоеди¬няются все источники и приемники информации и контроллер.
По принципу обмена информацией интерфейсы подразделяют на па¬раллельные, последовательные и параллельно-последовательные. При параллельной передаче цифровых данных численное значение величины, содержащее т битов, транслируют по т информационным линиям. Это сообщение одновременно и полностью может быть введено в интерфейс, а также воспринято приемником. Интерфейсные устройства параллель¬ного ввода-вывода информации позволяют согласовать во времени процесс обмена данными между ЭВМ и периферийным устройством.
Интерфейсные функции
Основные функции интерфейса заключаются в обеспечении информа¬ционной, электрической и конструктивной совместимости между функ¬циональными элементами системы
Информационная совместимость - это согласованность взаимодей¬ствий функциональных элементов системы в соответствии с совокупностью логических условий. Логические условия определяют:
• структуру и состав унифицированного набора шин;
• набор процедур по реализации взаимодействия и последовательности их выполнения для различных режимов функционирования;
• способ кодирования и форматы данных, команд, адресной информации и информации состояния;
• временные соотношения между управляющими сигналами.
Логические условия информационной совместимости определяют функциональную и структурную организацию интерфейса и для большин¬ства интерфейсов стандартизируются. Условия информационной совмес¬тимости определяют объем и сложность схемотехнического оборудования и программного обеспечения, а также основные технико-экономические показатели (пропускную способность и надежность интерфейса).
Электрическая совместимость — это согласованность статических и динамических параметров передаваемых электрических сигналов в системе шин, с учетом используемой логики и нагрузочной способности элементов.
Условия электрической совместимости определяют:
• тип приемопередающих элементов;
• соотношение между логическим и электрическим состояниями сигна¬лов и пределы их изменения;
• коэффициенты нагрузочной способности приемопередающих элементов;
• схему согласования линии;
• допускаемую длину линии и порядок подключения линий к разъемам;
• требования к источникам и цепям электрического питания;
• требования к помехоустойчивости и заземлению.
Условия конструктивной совместимости определяют:
• типы соединительных элементов (разъем, штекер);
• распределение сигналов интерфейса по контактам соединительных элементов;
• типы конструкции платы, каркаса, стойки;
• конструкции кабельного соединения.
Выполнение информационных электрических
←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6 7 8