- •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
3.9.1.2 Управление потоком
Иногда устройство не может обработать принимаемые данные от компьютера или другого устройства. Устройство использует управление потоком для прекращения передачи данных. Могут использоваться аппаратное или программное управление потоком.
Аппаратное управление потоком
Аппаратный протокол управления потоком RTS/CTS. Он использует дополнительно два провода в кабеле, а не передачу специальных символов по линиям данных. Поэтому аппаратное управление потоком не замедляет обмен в отличие от протокола Xon-Xoff. При необходимости послать данные компьютер устанавливает сигнал на линии RTS. Если приемник (модем) готов к приему данных, то он отвечает установкой сигнала на линии CTS, и компьютер начинает посылку данных. При неготовности устройства к приему сигнал CTS не устанавливается.
Программное управление потоком
Программный протокол управления потоком Xon/Xoff использует два символа: Xon и Xoff. Код ASCII символа Xon – 17, а ASCII код Xoff – 19. Модем имеет маленький буфер, поэтому при его заполнении модем посылает символ Xoff компьютеру для прекращения посылки данных. При появлении возможности приема данных посылается символ Xon и компьютер продолжит пересылку данных. Этот тип управления имеет преимущество в том, что не требует дополнительных линий, так как символы передаются по линиям TXD/RXD. Но на медленных соединениях это может привести к значительному замедлению соединения, так как каждый символ требует 10 битов.
3.9.1.3 Разъемы и кабели
Устройства для связи по последовательному каналу соединяются кабелями с 9-ю или 25-ю контактными разъѐмами типа D-sub. Обычно они обозначаются DE-9 (или некорректно: DB-9), DB-25, CANNON 9, CANNON 25.
Первоначально в RS-232 использовались DB-25, но, поскольку многие приложения использовали лишь часть предусмотренных стандартом контактов, стало возможно применять для этих целей 9-штырьковые разъѐмы DE-9 (Dsubminiature).
Рис. 91. Разъемы серии D-sub.
D-subminiature, или D-sub – название электрического разъѐма, применяемого, в частности, в компьютерной технике. Название
«субминиатюрный» было уместно тогда, когда эти разъѐмы только появились, в наше же время эти разъѐмы относятся к числу наибольших по размерам из используемых в компьютерах.
Разъѐм D-sub содержит два или более параллельных рядов контактов или гнѐзд, обычно окружѐнных металлическим экраном в форме латинской D, который обеспечивает механическое крепление соединения и экранирует от электромагнитных помех. Форма разъѐма в виде буквы D предохраняет от неправильной ориентации разъѐма. Часть разъѐма, содержащая контакты, называется по-английски male connector, или plug (по-русски штекер, или вилка, хотя чаще в данном контексте используется жаргонный термин «папа»), а часть, содержащая гнѐзда — female connector, или socket (розетка или «мама»). Экран розетки плотно входит внутрь экрана вилки. Если используются экранированные кабели, экраны разъѐмов соединяются с экранами кабелей, обеспечивая, таким образом, непрерывное экранирование для всего соединения.
Разъѐмы D-sub были изобретены и введены в употребление фирмой ITT Cannon, подразделением ITT Corporation в 1952 году. В принятой этой фирмой системе обозначений буква D обозначает всю серию разъѐмов D-sub, а вторая буква используется для указания размера разъѐма, исходя из числа стандартных контактов, которые могут разместиться внутри D-образного экрана (A = 15 контактов, B = 25, C = 37, D = 50, E = 9), после чего следует цифра, обозначающая фактическое число используемых контактов, и буква, обозначающая «пол» разъѐма (M – male, «папа» , F – female, «мама», P – plug, штепсель или «папа», S – socket, розетка или «мама»).
Вероятно, потому, что в оригинальном PC как для параллельного, так и для последовательного портов использовались разъѐмы DB-25, многие, не понимая, что «B» в данном случае означает размер экрана, стали сам разъѐм D-sub называть DB, вместо того, чтобы использовать обозначения «DA», «DC» или «DE». Когда для последовательного порта стали использовать 9-штырьковые разъѐмы, их начали называть DB9 вместо DE9. Сейчас достаточно распространено, что разъѐмы DE9 продаются, как DB9. Под DB9 в современном мире почти всегда подразумевают 9-штырьковый разъѐм с размером экрана Е.
Рис. 92. Разъемы IDC: а - краевые, б - штырьковые, в - заделка проводов
Разъемы IDC (Insulation-Displacement Connector – разъем, смещающий изоляцию) получили название от способа присоединения кабеля. Контакты этих разъемов со стороны, обращенной к кабелю, имеют ножи, подрезающие и смещающие изоляцию проводников кабеля. Эти разъемы предназначены в основном для ленточных кабелей-шлейфов, хотя в них возможна заделка и одиночных проводников. Для заделки кабелей в эти разъемы существуют специальные инструменты-прессы, но при необходимости можно обойтись плоской отверткой (и умелыми руками). Разъемы IDC существуют как ответные части для краевых печатных разъемов (рис. выше, а) и штырьковых контактов (рис. выше, б). Разъемы могут иметь ключи: для печатных разъемов это прорезь и соответствующая ей перемычка, расположенная ближе к первым контактам.
Для штырьковых разъемов ключом является выступ на корпусе, но этот ключ сработает, только если ответная часть имеет пластмассовый бандаж с прорезью. Ключом может являться и отсутствующий штырек – на разъеме для него не оставляют отверстия. На ленточном кабеле крайний провод, соединяемы с контактом «1», маркируют цветной краской (например, красной). На печатной плате штырек «1» обычно имеет отличающуюся от формы других (квадратную) форму контактной площадки. Такого типа разъем используется в учебном лабораторном стенде SDK-1.1 для подключения по интерфейсу RS-232.
