16,Стандартные промышленные интерфейсы: rs-232, i2c, rs-485, usb, ieee-1394, оптическое волокно.

Интерфейс RS-232

Этот широкоиспользуемый стандартный интерфейс обеспечивает работу стандартного оборудования передачи данных между модемами, терминалами и компьютерами. Электрически система основана на импульсах 12В, кодирующих последовательности "О" и "1". Механически этот стандарт определяет 9- и 25-контактные разъемы.

Основные сигналы передаются по линиям "передача/прием" данных.

Остальные сигнальные линии передают статусную информацию

коммутируемых устройств.

Скорость передачи выбирается из диапазона от 50 до 38400 бод.

I2C

Отличительные особенности

•Двунаправленный обмен по двум линиям

•Высокая скорость обмена — до 100 кбит и выше

•Возможность адресации до 128 устройств

•Простота программной реализации "Master"-абонента

•Временная независимость процесса передачи

Интерфейс I²C

I²C (рус. ай-ту-си/и-два-цэ/и-два-си) — последовательная шина данных для связи интегральных схем, использующая две двунаправленные линии связи (SDA и SCL). Используется для соединения низкоскоростных периферийных компонентов с материнской платой, встраиваемыми системами и мобильными телефонами. Название представляет собой аббревиатуру слов Inter-Integrated Circuit.

I²C находит применение в устройствах, предусматривающих простоту разработки и низкую себестоимость изготовления при относительно неплохой скорости работы.

Преимущества:

- Необходим всего один микроконтроллер для управления набором устройств;

используется всего две линии ввода-вывода общего назначения; - стандарт предусматривает «горячее» подключение и отключение устройств в процессе работы системы; - встроенный в микросхемы фильтр подавляет всплески, обеспечивая целостность данных. Недостатки:

- ограничение на ёмкость линии — 400 пФ;

- несмотря на очевидную простоту самого протокола, шина может иметь множество состояний и ошибок, что значительно усложняет алгоритм обработки различных нештатных ситуаций.

Интерфейс RS-485

Интерфейс RS-485 (другое название — EIA/TIA-485) — один из наиболее распространенных стандартов физического уровня связи. Физический уровень — это канал связи и способ передачи сигнала (1 уровень

модели взаимосвязи открытых систем OSI).

Сеть, построенная на интерфейсе RS-485, представляет собой приемопередатчики, соединенные при помощи витой пары — двух скрученных проводов. В основе интерфейса RS-485 лежит принцип дифференциальной (балансной) передачи данных. Суть его заключается в передаче одного сигнала по двум проводам. Причем по одному проводу (условно A) идет оригинальный сигнал, а по другому (условно B) — его инверсная копия. Другими словами, если на одном проводе "1", то на другом "0" и наоборот. Таким образом, между двумя проводами витой пары всегда есть разность потенциалов: при "1" она положительна, при "0" — отрицательна.

RS-485 — полудуплексный интерфейс. Прием и передача идут по

одной паре проводов с разделением по времени. В сети может быть много

передатчиков, так как они могут отключаются в режиме приема.

USB

Последовательный протокол и физическое соединение, которое

переносит все данные по витой паре проводов. Другая пара обеспечивает

питание для устройств

Возможности USB следуют из ее технических характеристик:

•Высокаяскоростьобмена (full-speed signaling bit rate) — 12 Mb/s

•Максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена — 5 m

•Низкаяскоростьобмена (low-speed signaling bit rate) — 1.5 Mb/s

•Максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена — 3 m

•Максимальное количество подключенных устройств (включая раз-

множители) — 127

•Возможно подключение устройств с различными скоростями обме-

на

•Отсутствие необходимости в установке пользователем дополни-

тельных элементов, таких как терминаторы для SCSI

•Напряжение питания для периферийных устройств — 5 V

•Максимальный ток потребления на одно устройство — 500 mA

Интерфейс IEEE-1394 (FireWire)

•скорость передачи данных до 400 Mbits/s по стандарту IEEE-1394a и 800Mbits/s по стандарту IEEE-1394b, согласованному в 1394 Trade

Association в конце мая 2001 года.

•16-ти разрядный адрес позволяет адресовать до 64K узлов на шине

•предельная теоретическая длина шины 224 метра

•"горячее" подключение/отключение без потери данных

•автоматическое конфигурирование, аналогичное Plug&Play

•произвольная топология шины — по аналогии с локальными сетями может использоваться как "звезда" так и общая шина (только в виде цепочки, в отличие от сети на коаксиальном кабеле)

•никакие терминаторы не требуются

•возможность обмена с гарантированной пропускной способностью, что крайне необходимо для передачи видеоизображений

•максимальное расстояние между двумя устройствами в цепочке по IEEE-1394a — 4.5 м, по IEEE-1394b — 100 м.

Оптическое волокно.

•Широкая полоса частот (до 1014 Гц) и низкое затухание света в волокне (~ 0,1-0,2 дБ/км) обеспечивают передачу массивов информации с высокими скоростями и на большие расстояния (до сотен километров без ре-

генерации сигнала).

•Кварцевое стекло как среда передачи нечувствительно к электромагнитным полям. Поэтому волокно может прокладываться вместе с силовыми кабелями, без опасности возникновения наведенных помех и ошибок

при передаче информации.

•Оптическое волокно пожаровзрывобезопасно, в волоконно-оптических сетях обеспечивается гальваническая развязка между передающим и приемным оборудованием.

•Оптическое волокно, как канал связи, имеет высокую степень защиты от прослушивания и несанкционированного съема информации.

•Волоконно-оптические линии имеют значительно меньшие объем

и массу в расчете на единицу передаваемой информации, чем любые другие; исходным сырьем для изготовления волокна является кремний, запасы

которого на земле практически неограниченны.