- •Оглавление
- •Организация системы ввода-вывода вычислительной системы ...... 10
- •Способы обмена информацией между устройствами
- •Аппаратные интерфейсы вычислительных систем ..................................... 68
- •Интерфейс rs-485 ........................................................................................... 175
- •Введение
- •Организация системы ввода-вывода вычислительной системы
- •Основы архитектурной организации вычислительной системы
- •1.1.2 Достоинства и недостатки Принстонской архитектуры
- •1.1.1 Принципы Фон-Неймановской архитектуры
- •1.1.3 Достоинства и недостатки Гарвардской архитектуры
- •Организация вычислительной системы. Элементы вычислительного ядра и системы ввода-вывода
- •1.2.1 Процессор и память
- •1.2.2 Контроллер ввода-вывода
- •1.2.3 Процессор ввода-вывода
- •1.2.4 Интерфейс и протокол
- •1.2.5 Порт ввода-вывода
- •1.2.5.1 Адресное пространство портов ввода-вывода: единое с оперативной памятью и раздельное
- •1.2.5.2 Организация конфигурируемых параллельных портов вводавывода
- •Принципы организации систем ввода-вывода
- •1.3.1 Организация свв универсальных эвм
- •1.3.2.1 Порты ввода-вывода
- •1.3.2.2 Дискретные порты ввода-вывода
- •1.3.2.3 Однонаправленные порты
- •1.3.2.4 Двунаправленные порты и порты с альтернативной функцией
- •1.3.2.7 Устройства сопряжения с объектом (усо) управляющих эвм
- •Способы обмена информацией между устройствами вычислительной системы
- •Программно управляемые:
- •В режиме прямого доступа (без участия центральных процессоров).
- •Синхронный обмен данными
- •Асинхронный обмен данными с программной проверкой готовности
- •Асинхронный обмен данными с аппаратной проверкой готовности
- •2.3.1 Система прерываний
- •2.3.4 Аппаратный полинг
- •2.3.5 Характеристики систем прерываний
- •2.3.6 Контроллер прерываний 8259a
- •Организация обмена в режиме прямого доступа
- •2.4.1 Общие принципы организации пдп
- •Аппаратные интерфейсы вычислительных систем
- •Характеристики аппаратных интерфейсов
- •Функции аппаратных интерфейсов
- •Классификация аппаратных интерфейсов
- •Системные интерфейсы.
- •Стандартные периферийные интерфейсы.
- •Малые периферийные интерфейсы.
- •Понятие интерфейсных систем
- •Реализация аппаратных интерфейсов: проблемы и технические решения
- •3.5.1 Электромагнитные помехи
- •3.5.2 Характеристики линии связи
- •3.5.3.1 Коаксиальный кабель
- •3.5.3.2 Витая пара
- •3.5.3.3 Плоский кабель
- •3.5.3.4 Полосковые линии связи
- •3.5.5 Симметричная и несимметричная схема передачи сигналов
- •3.5.5.1 Дифференциальный сигнал
- •3.5.5.3 Симметричная передача сигнала
- •3.5.6.1 Потенциальный код без возвращения к нулю
- •3.5.6.2 Метод биполярного кодирования с альтернативной инверсией
- •3.5.6.3 Потенциальный код с инверсией при единице
- •3.5.6.4 Биполярный импульсный код
- •3.5.6.5 Манчестерский код
- •3.5.6.6 Потенциальный код 2b1q
- •3.5.7 Приемопередатчик последовательного интерфейса
- •3.5.8 Особенности параллельных интерфейсов
- •3.5.9 Мультиплексирование, конвейеризация, блочная передача
- •3.5.10.2 Реализация гальванической изоляции дискретного выхода модуля ввода-вывода sdx-09
- •3.5.10.3 Реализация гальванической изоляции дискретного входа модуля ввода-вывода sdx-09
- •3.5.10.4 Реализация гальванической изоляции rs-232 в контроллере sdk-1.1
- •3.5.10.5 Технология iCoupler фирмы Analog Devices
- •3.5.11 Горячее подключение и автоконфигурирование
- •3.5.11.1 Горячее подключение
- •3.6 Внутрисистемный интерфейс amba
- •3.6.3 Периферийный интерфейс amba apb
- •Idle – устройство не готово, шина находится в исходном состоянии.
- •3.7 Системные интерфейсы
- •3.7.1 Интерфейс pci
- •3.7.2 Интерфейс pci Express
- •3.8 Стандартные периферийные интерфейсы
- •3.8.1 Интерфейс scsi
- •3.8.1.8 Команды scsi
- •3.8.3 Сравнение sas и параллельного scsi
- •3.8.4 Сравнение sas и sata
- •3.9 Малые периферийные интерфейсы
- •3.9.1 Интерфейс rs-232
- •3.9.1.1 Сигнальные линии последовательного интерфейса
- •3.9.1.2 Управление потоком
- •3.9.1.3 Разъемы и кабели
- •3.9.1.4 Формат последовательной передачи данных
- •3.9.1.5 Работа с последовательным каналом
- •3.9.2.1 Типы подключения к шине spi
- •3.9.2.2 Режимы работы шины spi
- •3.9.2.3 Достоинства шины spi
- •3.9.2.4 Недостатки шины spi 1. Больше линий, чем в i2c.
- •3.9.3 Интерфейс Centronics
- •3.9.4.1 Физический интерфейс Serial ata
- •3.10 Контроллерные сети
- •3.10.1 Интерфейс rs-485
- •3.10.1.1 Согласование и конфигурация линии связи
- •3.10.1.2 Защитное смещение
- •(Верхняя диаграмма), передача данных (средняя диаграмма), приѐм данных от устройства (нижняя диаграмма).
- •3.10.3 Интерфейс i2c
- •3.10.3.1 Концепция шины i2c
- •3.10.3.2 Реализация монтажного и и монтажного или
- •3.10.3.3 Принцип работы шины i2c
- •3.10.3.5 Подтверждение
- •3.10.3.6 Синхронизация
- •3.10.3.7 Форматы обмена данными по шине i2c (7-битный адрес)
- •3.10.3.8 Арбитраж
- •3.10.3.9 Достоинства шины i2c
- •3.10.4.1 Модель передачи данных
- •3.10.4.2 Протокол
- •3.11 Сети передачи данных систем обработки данных. Беспроводные сенсорные сети
- •3.11.1 Сети передачи данных
- •3.11.2 Беспроводные сенсорные сети
- •Приложение а. Система ввода-вывода учебного лабораторного стенда sdk-1.1
- •А.2 Состав стенда
- •А.3 Вычислительное ядро и система ввода-вывода
- •А.3.5.1 Матричная клавиатура
- •А.3.5.2 Жидкокристаллический индикатор
- •А .3.5.3 Светодиодные индикаторы
- •А.3.5.4 Звукоизлучатель
- •А.3.5.5 Дискретные входы-выходы
- •Приложение б. Комплекс лабораторных работ для учебного лабораторного стенда sdk-1.1 б.1 Лабораторная работа № 1 «Дискретные порты ввода-вывода»
- •Б.2 Лабораторная работа № 2 «Таймеры. Система прерываний»
- •Б.2.3.2 Пояснения для вариантов заданий с использованием звукового излучателя
- •(Слева) на принципиальной электрической схеме контроллера sdk-1.1
- •Б.3 Лабораторная работа № 3 «Последовательный интерфейс rs-232. Uart»
- •Б.4 Лабораторная работа № 4 «Клавиатура»
- •Б.5 Лабораторная работа № 5 «Жидкокристаллический индикатор»
- •Б.6 Лабораторная работа № 6 «Последовательный интерфейс i2c»
- •Приложение в. Проектирование и разработка программы
- •Приложение г. Требования к оформлению программ на языке Си г.1 Соглашения по идентификаторам
- •Г.2 Соглашения по самодокументируемости программ
- •Г.3 Соглашения по читаемости программ
- •Литература
3.5.8 Особенности параллельных интерфейсов
Высокая стоимость погонного метра магистрали обусловлена большим количеством линий.
Высокая скорость: удвоение количества линий для передачи данных способствует удвоению скорости канала. На практике это не совсем так, потому что присутствует разница в скорости распространения сигналов по параллельным линиям, т. е. разное время прихода сигналов (битов) на приемной стороне. В итоге скорость параллельного интерфейса снижается до скорости передачи сигнала по самой его медленной линии.
Ограниченная длина интерфейса, которая обычно составляет от нескольких метров до десятков метров и в редких случаях достигает сотни. Объясняется это перекрестными помехами, наводками в соседних линиях, возникающими при передаче данных. Такие физические эффекты уменьшают не только длину кабеля, но и скорость передачи данных по нему (для минимизации помех).
Простота схемотехнической реализации. Параллельный интерфейс на стороне передатчика и приемника должен иметь параллельные порты (буферы-защелки) для чтения/записи данных с шины. В случае последовательного интерфейса необходимым является преобразование параллельного кода в последовательный для передачи и обратное преобразование при приеме данных, которые выполняют специализированные микросхемы (например, UART в случае интерфейса RS-232). Кабели параллельных интерфейсов обычно имеют недорогую простую конструкцию, например, ленточную.
Широкое распространение параллельных интерфейсов связано с состоянием развития элементной базы в последней трети XX века. Тогда большая часть изделий базировалась на микросхемах малой и средней степени интеграции. Более простая реализация параллельного интерфейса по сравнению с последовательным выливалась в улучшение технических и экономических характеристик изделия. Кабельное соединение имело меньшую относительную стоимость. К настоящему времени получила развитие специальная элементная база. Порт интерфейса как последовательного, так и параллельного чаще всего может быть реализован на одной из специальных микросхем. Поэтому относительная стоимость кабельного соединения возросла. Применение последовательных интерфейсов стало более целесообразным на магистралях любой, но особенно большой длины. Таким образом, удешевление элементной базы, растущий спрос на высокоскоростную
передачу данных через большие расстояния, общая тенденция в увеличении плотности информационных потоков на единицу объема (или веса) аппаратуры привели к лавинообразному росту рынка последовательных интерфейсов. В результате имеют место быть следующие факты:
Последовательный высокоскоростной обмен данными между узлами вычислительных систем/сетей с переходом к беспроводным технологиям связи.
Большие потоки данных внутри вычислительных модулей (платы) и внутри кристаллов (микроконтроллеры, системы на кристалле) передаются по параллельным интерфейсам.
Параллельные интерфейсы стали уходить в прошлое в результате наступления последовательных интерфейсов: IEEE 1284 уступил USB, параллельный ATA – SATA, SCSI – SAS.
С другой стороны, идеология параллельных интерфейсов нашла свое проявление в современных технологиях беспроводной связи.