9. Интерфейсы цифровых устройств
Интерфейс - совокупность апаратных и программных средств, необходимых для организации взаимодействия различных устройств. Для связи между микропроцессором и переферийными устройствами используются 2 вида интерфейсов: параллельный, последовательный. Наиболее быстрый обмен информацией обеспечивает пареаллельный интерфейс. В этом случае по синхронизирующему сигналу передатчик подает на шину данных все разряды машинного слова. Приемник считывает эти данные. При одновременной передаче сигналов по проводникам и их изменении на соседних проводниках могут индуктироваться импульсы тока, которые могут восприниматься как помехи. При увеличении дальности передачи возрастает емкость проводов и кабелей и интенсивность помех, поэтому дальность передачи не превышает 1-2 м. Кроме того, требуется достаточно сложный тракт передачи информации выключателей n+1 физических линий, где N- разрядность передаваемого слова. Более просто выполняется последовательный интерфейс.
В режиме ожидания передачи существует сигнал 1. Начало передачи приемник распознает по появлению на линии сигнала 0. Это так называемый стартовый бит. Затем разряд за разрядом передаются все биты данных, а затем передается бит паритета. Оканчивается сообщение передачей стоповых битов (1-2 бита). Стоповые биты определяют минимальный интервал между передачей отдельных слов данных.
Длительность передачи одного бита заранее оговорена, т.е. приемник и передатчик должны быть заранее настроены. Обычно используется стандартный ряд скоростей : 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200…бит/сек. Бит паритета используется для обнаружения сбоев в работе. Для повышения помехозащищенности в кодовые комбинации вводиться дополнительный избыточный разряд. Бит паритета устанавливается передатчиком состояние 1, если в слоге данных нечетное число единиц и используется четный паритет. В случае договоренности о работе с нечетным паритетом биту данных присваивается 0. Существует много стандартов на каналы последовательной связи, различающие по организации и длине скорости связи.
RS232: В основе интерфейса лежит однопроводная несогласованная линия связи по которой информация передается двуполярными импульсами со скоростью до 20кбит/сек при длине линии связи не более 15м.
Для передачи сигнала используется один провод напряжения которого сравниваются в приемнике с напряжение линия-земля. Эта линия земля используется для всех других цепей. Такой способ построения линии связи наиболее прост, но имеет существенный недостаток. На информационный сигнал накладываются помехи. Т.к. помехи в линии связи пропорциональны длине линии и ширине полосы рабочих частот, то накладываются ограничения на оба параметра.
Во многих реле по последовательной связи выполненные в стандарте RS485, которые требуют симметричной дифференциальной линии связи (витая пара, радиочастотные кабели). В этом случае сигнал передается в виде разносного напряжения, а помехи остаются синфазные.
RS485-интерфейс обеспечивает связь длинной до 1200м при скорости обмена до 10 мбит/сек.