3.2.6. Протокол Манчестер-2
Мультиплексные каналы межмодульного обмена информации (МК), выполненные по MIL-STD-1553B (ГОСТ 26765.52-87, ГОСТ Р 52070-2003), имеют магистральную (шинную) организацию (рис. 3.12).
Рисунок 3.12. Организация связи по стандарту MIL-STD-1553B
Здесь для гальванической развязки используется одинарная или двойная трансформаторная развязка.
По стандарту все абоненты делятся на два типа:
– контроллер канала (KK) — абонент, задающий последовательность операций в МК и контролирующий правильность исполнения команд;
– оконечные устройства (ОУ) – абоненты, имеющие собственные адреса, исполняющие команды и выдающие ему ответные слова.
Наряду с KK и ОУ возможно подключение к МK “мониторов” – безадресных абонентов, используемых для наблюдения за потоками информации в МK. Функция контроллера может передаваться “интеллектуальным” ОУ. Процедура “передачи жезла” выполняется по командам и называется динамическим управлением каналом.
Возможно построение многоуровневых систем управления на базе мультиплексного канала (рис.3.13).
Рисунок 3.13. Мультиуровневая система управления на основе мультиплексного канала
Взаимодействие каналов верхних и нижних уровней осуществляется через “шлюзы”, строящиеся на основе ЭВМ.
Физической средой распространения сигналов служат витая пара в экране, коаксиальный или триаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом. Информация передается в коде “Манчестер-2” на частоте 1 МГц (Тc=1 мкс). Электрические параметры импульсов показаны на рис. 3.14. Размах сигнала (2Uо) на выходе передатчика составляет 3-10 В, а на входе приемника 1-10 В. Длительность фронта TF сигнала составляет 100…150 нс.
Рисунок 3.14. Электрические и временные параметры сигнала в мультиплексном канале
На рис. 3.15 представлена длина линии связи в зависимости от пропускной способности (количество абонентов с длиной линии 3 м).
Рисунок 3.15. Зависимость длины линии связи в зависимости от пропускной способности
Простейшим линейным кодом является униполярный код типа NRZ (non return to zero), где нули представлены отсутствием импульса (напряжение примерно ноль), а единицы – наличием импульса (положительное напряжение). Код “Манчестер-2” выполнен на базе этого кода, где единица кодируется отрицательным перепадом сигнала в перепаде битового интервала, ноль – положительным перепадом. Кодировка сигналов иллюстрируется рис. 3.16.
Рисунок 3.16. Кодировка сигналов “Манчестер-2”
Форматы команд показаны на рис. 3.17.
Рисунок 3.17. Форматы слов в мультиплексном канале
Все слова подразделяются на три типа:
– командные (С);
– информационные (D);
– ответные (ОС).
Наличие в составе слов синхроимпульса (SYNC C или SYNC D) позволяет отличать служебные и информационные слова, при этом в ряде случаев используется инструментальный бит (В), позволяющий “мониторам” различать командные и ответные слова. Наличие пятиразрядного адреса (ADR) позволяет адресовать до 31 оконечного устройства. При этом адрес “11111” используется в качестве признака широковещательного режима (посылка адресована всем абонентам). Kодировка остальных полей:
K – признак приема (0) или передачи (1) данных ОУ;
SA/CI – поле подадреса (адреса блока данных длиной до 32 слов) или признак команды управления (00000 или 11111);
N/COP – поле числа слов в посылке (00001-1, 00010-2, ..., 11111-31, 00000-32) или код команды управления (например, 00000 – принять управление динамическим каналом, 00010 – передать ответное слово и т.д.);
А – признак ошибки в сообщении (1);
В – инструментальный бит (1 – команда, 0 – ответное слово);
С – запрос на обслуживание (1);
D – признак принятия групповой команды (1);
Е – признак занятости абонента (1);
F – флаг неисправности абонента(1);
G – признак принятия управления каналом (1);
Н – флаг неисправности ОУ(1);
Р – бит контроля четности (дополнение числа единиц в слове до нечетного);
ХХХ – резервные разряды (используются по системному соглашению).
Kодировка поля подадреса позволяет адресовать до 32 блоков данных, при этом подадреса 00000 и 11111 используются для выделения команд управления по отношению к командам обмена информацией. При использовании инструментального бита число подадресов ОУ сокращается с 30 (32 минус код “00000” и “11111”) до 14 соответственно.
Форматы сообщений в МК приведены на рис. 3.18. Информация передается в полудуплексном режиме с временным разделением посылок под управлением контроллера по принципу “команда–ответ”.
Рисунок 3.18. Форматы сообщений в мультиплексном канале