Интерфейсы микропроцессорных систем Вопросы

Интерфейсы микропроцессорных систем

Вопросы лекции 1. Упрощенная классификация интерфейсов 2. Параллельный интерфейс 3. Последовательный интерфейс 4. Пример практической реализации последовательного интерфейса

Вопрос 1 Упрощенная классификация интерфейсов

Понятие интерфейса Определение интерфейса: Интерфейс – это совокупность аппаратных и программных средств сопряжения двух устройств.

• Существуют интерфейсы: • Человек – машина (компьютер) • Машина – машина (Компьютер – компьютер) • Рассмотрим второй тип

Упрощенная классификация интерфейсов Интерфейс Параллельный Последовательный Без стробирования Асинхронный Со стробированием Синхронный

Вопрос 2 Параллельный интерфейс

Параллельный интерфейс без стробирования

Параллельный интерфейс со стробирования

Чтение параллельного ПЗУ

Достоинства параллельного интерфейса • Самая высокая СКОРОСТЬ обмена информации (по сравнению с последовательным интерфейсом) • Простота реализации (Каждому сигналу выделяется своя линия)

Недостатки параллельного интерфейса • Большое количество проводников • Большие габариты устройств связи • Высокая цена оборудования передачи данных

Вопрос 3 Последовательный интерфейс

Принцип последовательной передачи данных • Информация передается по одному проводу бит за битом. • Приемник информации должен верно определить момент времени когда поступает информация (синхронизация). • В зависимости от стандарта используется разное количество линий.

Последовательная передача данных Достоинства: Недостатки: Минимальное Необходимость количество линий синхронизации связи (проводов). между приемником и Экономичность. передатчиком. Неограниченная разрядность передаваемых данных.

Последовательный интерфейс Асинхронный Синхронный Симплексный (полудуплексный) Дуплексный (полудуплексный) Дуплексный

Терминология интерфейса • Асинхронный – используется временная синхронизация. • Синхронный – используются специальные линии синхронизации. • Симплексный (однонаправленная передача). • Дуплексный – двунаправленная передача.

Протокол передачи • Протокол передачи описывает набор правил и соглашений. • При последовательном подключении двух устройств желательно воспользоваться стандартным протоколом, но можно разработать свой.

Асинхронный интерфейс Реализуется временная синхронизация (не требуются дополнительные линии синхронизации). • По сравнению с синхронным интерфейсом линий связи меньше.

Примеры асинхронных интерфейсов RS-232 C (COM –порт), 15 м; RS-485, 1200 м; RS-442, 1200 м; Однопроводной 1 -Wire: телефонная линия 100 м. ; витая пара 2 категории 300 м. ; с внешним драйвером 600 м. USB – 3 м.

Характеристика стандартов RS-422 и RS 485

ADM 3485 E -драйвер RS-485/RS-422

ADM 3485 E – блок схема

ADM 3485 E – назначение контактов

Многоточечная сеть

Условные обозначения при асинхронной передаче • UART – универсальный асинхронный приемопередатчик (устройство). • TXD – линия передачи данных. • RXD – линия приема данных. • GND – общий (цифровая земля).

Симплексная схема

Асинхронный интерфейс

Дуплексная схема

Стандарт RS-232 C • Существует стандартный протокол передачи RS-232 C. • Был разработан в 1969 году. • RS - Recommended Standart • 232 – номер стандарта • С – вариант стандарта опубликован Ассоциацией электронной промышленности США (EIA)

Уровни сигналов ТТЛ

Уровни сигналов RS-232 C

Преобразователь уровня сигналов из ТТЛ в RS-232 C

Параметры настройки протокола UART • Скорость передачи Бод (или бит/с). • Число передаваемых бит данных. • Контроль четности. • Количество стоповых бит.

Формат асинхронной посылки

Скорость передачи сигналов • измеряется в Бод. • 1 Бод – посылка в секунду. • В нашем случае: • 1 Бод = 1 бит в секунду = 1 bps

Стандартные скорости обмена UART в bps (бит в секунду) • 110 • 19 200 • 300 • 28 800 • 600 • 38 400 • 1 200 • 56 000 • 2 400 • 57 600 • 4 800 • 115 200 • 9 600 • 128 000 • 14 440 • 256 000

Разъем DB-9 COM-порта

Синхронный интерфейс

Синхронные интерфейсы • Трехпроводной SPI • Двухпроводный I 2 C (TWI) • Однопроводной 1 -Wire

Синхронный интерфейс

Временная диаграмма

Последовательный периферийный интерфейс - SPI • Интерфейс SPI позволяет организовать последовательную синхронную высокоскоростную передачу данных между ATmega 128 и другим периферийным устройством или между несколькими AVR-микроконтроллерами.

Отличительные особенности интерфейса SPI в ATmega 128 • Полнодуплексная, трехпроводная синхронная передача данных • Ведущая или подчиненная работа • Передача первым младшего или старшего бита • Семь программируемых скоростей связи • Флаг прерывания для индикации окончания передачи данных • Защитный флаг при повторной записи • Пробуждение из режима холостого хода (Idle) • Режим ведущего (мастера) SPI с удвоением скорости (CK/2)

Структурная схема SPI интерфейса

Вопрос 4 • Пример практической реализации последовательного интерфейса

Пример 1 Подключение последовательного ПЗУ к микроконтроллеру

• Используем ПЗУ с последовательным синхронным интерфейсом

Последовательное ПЗУ

Схема подключения последовательного АЦП к микроконтроллеру

Временная диаграмма

Пример 2 Схема подключения контроллера к персональному компьютеру

• В данном примере микроконтроллер подключается к последовательному порту персонального компьютера (COM PORT)

Схема RS-232 к IBM PC

Перечень литературы • 1. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC: Пер. с англ. /Под ред. У. Томпкинса, Дж. Уэбстера. – М. Мир, 1992. – 592 с. , ил. • 2. Хаммел Р. Л. Последовательная передача данных: Руководство для программиста: Пер. с англ. – М. : Мир, 1996. – 752 с. , ил.