23) Интерфейс - это совокупность аппаратных и программных средств информационного сопряжения источника программ (компьютера, микроконтроллера) с функциональным элементом аппаратуры.
Основными техническими показателями качества интерфейса являются:
-Пропускная способность (Определяет максимально возможную скорость передачи информации с учетом затрат времени на адресацию, установление связи).
-Вместимость. (Определяет максимальное количество адресуемых устройств (регистров ФЭ), которые могут быть подключены к линиям интерфейса).
-Максимальная протяженность линий интерфейса.
Технические показатели качества интерфейса существенно зависят от характеристик структурной организации интерфейса, таких как:
-Структура информационных связей (каскадная, радиальная, магистральная).
-Способ передачи информации (параллельный, параллельно-последовательный, последовательный).
-Принцип обмена информацией во времени (синхронный, асинхронный).
-Режим обмена (с двусторонней одновременной, с двусторонней поочередной, с односторонней передачей информации).
Вид структ организ |
Пропуск. способн. |
вместимость |
Макс. протяж. линии |
экономичность |
надежность |
каскад |
Н |
в |
В |
н |
В |
радиал |
С |
С |
С |
В |
Н |
магистр |
в |
Н |
н |
С |
с |
24) При построении КСИУ наибольшее применение находят следующие виды интерфейсов:
1 Системные интерфейсы ЭВМ (такие как ISA, PCI для IBM PC) предназначены для подключения контроллеров системных устройств ЭВМ ( принтера, видеокарты). К системной шине могут быть подключены также и устройства пользователя, в частности модули измерения и управления DAQ boards. Используются при создании локальных КСИУ, содержащих относительно небольшое количество устройств для измерения и управления.
2 Системные интерфейсы периферийных комплексов (CAMAC) предназначены для объединения периферийных устройств ЭВМ (таких, например, как модули измерения и управления) в единый комплекс, управляемый от контроллера. Контроллер, в свою очередь, может управляться от ЭВМ.
3 Малые интерфейсы ЭВМ (RS232C, RS485, USB). Предназначены для подключения основных устройств ЭВМ (принтера, сканера), находящихся на среднем удалении (от1 до 500м) от ЭВМ. Интерфейсы RS232, RS485 используются при создании систем промышленной автоматизации, особенно в случае значительной пространственной протяженности объекта управления, неблагоприятных условиях эксплуатации (повышенная влажность, агрессивная среда) и/или при значительном уровне помех. Интерфейс USB используется при создании локальных КСИУ, т.е. при малой удаленности аппаратуры УСО от компьютера, и при малом количестве адресуемых устройств.
4 Сетевой интерфейс Ethernet используется для создания систем измерения и управления с сетевым доступом.
Характеристика |
Интерфейс |
|||||
ISA |
PCI |
CAMAC |
HP-IB |
RS-485 |
USB |
|
Пропускная способность, Мб/сек |
1,5
|
264 |
0,3 |
0,1 |
0,1 Мбит/с |
12-480* Мбит/с |
Вместимость |
1-5 |
1-5 |
1200 |
15 |
256*8 |
1 |
Максимальная протяженность линий, м |
1,5 |
<1 |
32000 |
20 |
1200/2000 |
25 (при использ доп хабов |
25) На базе интерфейса ISA выпускаются модули сбора данных и управления (DAQ board), которые могут содержать многоканальный АЦП с памятью, несколько ЦАП, многоразрядный цифровой регистр ввода/вывода, многоканальный таймер. К промышленному компьютеру может быть подключно до 20 таких модулей
Основное назначение интерфейса ISA - организация взаимодействия процессора ЭВМ контроллерами системных внешних устройств через так называемые порты ввода-вывода (ПВВ). Возможные режимы обмена данными с внешними устройствами: синхронный, асинхронный, по прерыванию, по каналу прямого доступа в память ЭВМ. Для сопряжения компьютера с объектом управления может быть использована имеющаяся в готовом виде аппаратура со встроенными интерфейсными узлами:
Plug-in Data Acquisition Boards (DAQ boards) и Data Acquisition & Control Cards (DA&C cards) - встраиваемые в компьютер платы сбора данных . DAQ boards содержат, как правило, аналоговый мультиплексор на 4 - 64 канала, усилитель с программно устанавливаемым дискретно, в диапазоне от 1 до 1000, коэффициентом усиления, быстродействующий 12-разрядный АЦП с памятью на 16 - 512 слов, одно-, двухканальный ЦАП с памятью до 2 кслов, 32 - 48-разрядный таймер. в компьютер может быть установлено до 5 модулей DAQ boards.
DAQ board содержит:
АЦП (К1108ПВ2) с входным усилителем с восьмиканальным мультиплексором на входе;
ЦАП (бис К1108ПА1);
цифровой регистр ввода/вывода (БИС ППИ Intel 8255);
программируемый таймер (БИС Intel 8253)
регистр режима
28) Программирование элементарных функций устройств
ЦАП
Передача числа data в ЦАП.
_out(Base+8, data & 0xff);
_out(Base+9, (data>>8) & 0xff);
АЦП
Программный запуск
_out(Base+7, 0)
Проверка готовности
do {stat = _inp(Base+3)}
while ((stat &1) != 1
Чтение результата преобразования
datalo=_inp(Base+5);
datahi=_inp(Base+6);
data=datalo+(datahi << 8);
Мультиплексор
Включение канала М
_out(Base+4, M);