Київський національний університет імені Тараса Шевченка 9. Основи

Київський національний університет імені Тараса Шевченка 9. Основи передачі даних М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] М. Кононов Засоби автоматизації вимірювань

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 2 Загальні принципи передачі цифрового сигналу

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 3 Загальні принципи передачі сигналу на відстань Нагадаємо Розподіл системи на блоки спрощує її створення але вимагає уніфікації (стандартизації) засобів взаємодії між окремими компонетнами

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 4 Архітектура засобів вимірювання Загальні принципи передачі цифрового сигналу Нагадаємо Розподіл інтелектуальності складної системи з одного боку розвантажує супервізор від більш простих операцій і дозволяє застосовувати більш досконалі, надійніші методи роботи з інформацією, з іншого боку потребує більш складної інформаційної взаємодії.

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 5 Інтерфейс (interface — поверхня розділу, перегородка) — сукупність засобів і методів взаємодії між елементами системи Загальні принципи передачі цифрового сигналу Апаратний (фізичний) інтерфейс — сукупність апаратних і конструктивних засобів, необхідних для реалізації взаємодії Програмний (логічний) інтерфейс — сукупність програмних засобів, необхідних для взаємодії різних елементів інформаційних систем, що на потребують спеціального апаратного забезпечення

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 6 Далі розглядатимемо Апаратний інтерфейс Загальні принципи передачі цифрового сигналу Будь-який інтерфейс реалізується як деякий набір ліній передачі з термінальним облад-нанням, для якого визначаються параметри, необхідні для узгодження з лінією та протоколом передачі даних Протокол — порядок дій, необхідних для виконання інформаційного обміну. Часто до цього додають ще формат (внутрішню структуру) даних

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 7  точка-точка  багатоточкова Типи з’єднань та топологія Загальні принципи передачі цифрового сигналу  шина  зірка  кільце  гратка  повнозв’язна  змішана

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 8 Лінія передачі Загальні принципи передачі цифрового сигналу B A Джерело сигналу Приймач сигналу Один (і тільки один) з пристроїв обміну даними повинен бути джерелом сигналу, інший (інші) приймачем (приймачами) ! Один (і тільки один) з пристроїв обміну даними повинен бути активним (керуючим) !

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 9 Лінія передачі Загальні принципи передачі цифрового сигналу Термінальні пристрої повинні бути узгоджені з опором лінії передачі Якщо пристрої приєднані не до кінців лінії на її кінціх повинні втановлюватись узгоджувачі опору - термінатори

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 10  симплексний  напівдуплексний Режими роботи інтерфейсу Загальні принципи передачі цифрового сигналу  дуплексний

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 11 Загальні принципи передачі цифрового сигналу Реалізація симплексного режиму

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 12 Загальні принципи передачі цифрового сигналу Реалізація дуплексного режиму

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 13 Загальні принципи передачі цифрового сигналу Реалізація напівдуплексного режиму

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 14 Потреба стандартизації Загальні принципи передачі цифрового сигналу Основні комітети з стандартизації  ISO — Intarnational Organization on Standartization  ANSI — American National Standard Institute  IEEE — Institute of Electrical and Electronics Engineers  DIN — Deutsches Institut für Normung

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 15 Принципи сумісності інтерфейсів Загальні принципи передачі цифрового сигналу  Логічна або інформаційна сумісність — сукупність ліній та їх призначення  Електрична сумісність — узгодження статичних і динамічних параметрів сигналів в лініях (навантажувана спроможність, узгодження логічного рівня)  Механічна або конструктивна сумісність — узгодження конструктивних елементів в тому числі розмірів

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 16 Організація послідовного інтерфейсу

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 17 Організація послідовного інтерфейсу Кодування даних Засобом кодування біту є рівень або фронт

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 18 Організація послідовного інтерфейсу Кодування даних

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 19 Організація послідовного інтерфейсу Синхронізація даних У випадку кодування рівнем засобом синхронізації є виділений фронт

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 20 Організація послідовного інтерфейсу Контроль парності

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 21 Організація послідовного інтерфейсу Особливості:  Реалізація форматування не тільки на рівні слова, а на рівні пакету  Контроль парності реалізується на рівні пакету Пакетна передача

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 22 Організація паралельного інтерфейсу 2

– система провідників-ліній однакового функціонального призначення) Шина 23 Організація паралельного інтерфейсу М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] . . .

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 24 Організація паралельного інтерфейсу Синхронізація стробуваня

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 25 Організація паралельного інтерфейсу DDR Синхронізація

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 26 Організація паралельного інтерфейсу Синхронізація квітування

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 27 Організація паралельного інтерфейсу Синхронізація квітування

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 28 Організація паралельного інтерфейсу Адресація

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 29 – об’єднання шин для виконання певної задачі Магістраль Організація паралельного інтерфейсу

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 30 Організація паралельного інтерфейсу Суміщення функцій (Дані/Адреси/Команди/Стан)

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 31 Організація паралельного інтерфейсу Перехоплення керування . . .

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 32 Організація паралельного інтерфейсу Арбітраж . . . Арбітр магістралі

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 33 Організація паралельного інтерфейсу Арбітраж . . . Арбітр магістралі

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 34 Приклади реалізації послідовних інтерфейсів

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 35 Приклади реалізації послідовних інтерфейсів RS-232 Rs-232 - інтерфейс передачі інформації між двома пристроями на відстані до 20 м. Інформація передається по дротах з рівнями сигналів, що відрізняються від стандартних 5В, для забезпечення більшої стійкості до перешкод. Асинхронна передача даних здійснюється зі встановленою швидкістю при синхронізації рівнем сигналу стартового імпульсу

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] Приклади реалізації послідовних інтерфейсів Варіанти фізичного з’єднання RS-232 36

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 37 Приклади реалізації послідовних інтерфейсів Швидкодія, формат даних, забезпечення надійності RS-232

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 38 Приклади реалізації послідовних інтерфейсів Зручний багатоточковий приладовий інтерфейс послідовного типу RS-485 Як лінію передачі використовує виту пару

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 39 Приклади реалізації послідовних інтерфейсів Елементи Rs-485 обернено сумісні і взаємозамінні зі своїми двійниками з RS-422, проте драйвери RS-422 не повинні використовуватися в системах на основі RS-485, оскільки вони не можуть відмовитися від управління шиною RS- 485 / RS- 422

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 40 Приклади реалізації послідовних інтерфейсів Узгоджуючі пристрої

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 41 Приклади реалізації послідовних інтерфейсів USB

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 42 Приклади реалізації послідовних інтерфейсів USB

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 43 Приклади реалізації послідовних інтерфейсів USB 1.0 / 1.1 USB

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 44 Приклади реалізації послідовних інтерфейсів USB 2.0 USB

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 45 Приклади реалізації послідовних інтерфейсів USB 3.0 Специфікація USB 3.0 підвищує максимальну швидкість передачі інформації до 4,8 Гбіт/с і струм живлення з 100 мА до 900 мА USB

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 46 Приклади реалізації послідовних інтерфейсів FireWіre

М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 47 Приклади реалізації послідовних інтерфейсів FireWіre

Резюме  Неможливо запропонувати універсальний інтерфейс, який би вдовольнив технічним вимогам для усіх можливих випадків М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 48  Сучасна тенденція розвитку інтерфейсів передбачає перехід до послідовного способу передачі даних у випадку довжини лінії більше декількох см  Швидкодія інтерфейсу визначається частотними обмеженнями, cпособом кодування даних та синхронізації, кількістю ліній для передачі даних

Завдання на самостійне опрацювання  Опрацювання матеріалів лекції. Інтерфейс USB, перспективи використання [3-С. 87-97] М.Кононов © 2009 E-mail: [email protected] 49