Управление обменом в сети типа "кольцо"

Важным фактором при выборе метода управления обменом является то, что любой пакет, посланный по кольцу, последовательно пройдя всех абонентов, через некоторое время возвратится в ту же точку (топология замкнутая). Здесь нет одновременного распространения сигнала в две стороны, как в "шине". Отметим, что сети "кольцо" бывают однонаправленными и двунаправленными. Рассматрим только однонаправленные, как более распространенные. В сети "кольцо" можно использовать различные методы управления - логическую "звезду", логическую "шину",  .

1.Маркерный метод управления относится к детерминированным методам. Идея метода состоит в том, что по "кольцу" запускается специальный пакет, называемый маркером, который отмечает время возможного начала пакета (играет роль своеобразной временной метки). Этот маркер непрерывно ходит по "кольцу", синхронизируя работу абонентов сети. Абонент, желающий передать, ждет так называемый "свободный маркер" (маркерный пакет, помеченный в специально выделенном поле как свободный). Получив такой маркер, абонент 1 помечает его как занятый (изменяет соответствующие биты), добавляет к нему свой пакет и отправляет полученную связку (маркер + пакет) дальше. Затем каждый абонент (2, 3, 4 ), получивший этот "паровозик", проверяет, ему ли адресован пакет. Если пакет не его, абонент отправляют его дальше по "кольцу". Основным преимуществом является гарантированное время доступа. Метод гораздо эффективнее случайных методов при очень большой интенсивности обмена в сети.

2.Метод кольцевых сегментов (слотов)в топологии кольцо. Примером служит сеть CambridgeRing. Основное отличие этого метода от маркерного состоит в том, что нескольким абонентам разрешена передача одновременно и в любой момент (при маркерном методе всегда передает только один абонент). Вместо одного маркера в сети используются несколько так называемых слотов (обычно от 2 до 8), которые выполняют, по сути, ту же самую функцию, что и маркер - функцию временных меток. Эти слоты идут по "кольцу" довольно часто, временной интервал между ними невелик, и, поэтому между ними может уместиться немного информации (обычно от 8 до 32 байт). При этом каждый слот может находиться в свободном или занятом состоянии.

Рис. Метод кольцевых регистров (слотов). Слоты содержат разную информацию

Как и в случае маркерного метода управления, здесь нужен "центр", который следит за прохождением слотов и восстанавливает их в случае исчезновения. Преимущество метода -- сеть занимается одновременно несколькими абонентами Время доступа гарантировано (в наихудшем случае оно составит время передачи пакета, умноженное на количество абонентов в сети).

"Вставка регистров" - еще один метод, используемый в сетях "кольцо". Если сеть свободна, то каждый желающий передать абонент начинает передачу. Если во время этой передачи к передающему абоненту по "кольцу" приходит другой пакет, то он записывается в регистр (или память передатчика) и по окончании своего пакета передается дальше в "кольцо". Широкого распространения метод не получил.

37

Различают три группы параметров интерфейсных ИС: энергетические, электрические и динамические.

Важнейшим энергетическим параметром является мощность, потребляемая ИС. Различают статическую и динамическую мощность. Для ИС малой и средней степени интеграции величина потребляемой мощности зависит от логического состояния входов и выходов. Необходимо также учитывать мощность, рассеиваемую на выходных и входных каскадах. Эта добавка мощности может быть значительной. Она определяется суммой произведений всех токов и напряжений на входных, выходных и управляющих выводах ИС.

Электрические параметры интерфейсных ИС определяют основные характеристики линий связи. Для интерфейсных ИС важнейшими являются коэффициенты разветвления по входам и выходам. Коэффициент разветвления по входам - число отдельных входов, с помощью которых ИС может быть подключена к выходам ИС того же типа. Коэффициент разветвления по выходу - число входов ИС того же типа, которые можно подключить к одному выходу ИС. Эти определения учитывают лишь соотношения входных и выходных токов. Максимальную токовую нагрузку выходов ИС определяет нагрузочная способность.

Электрические параметры ИС можно разделить на две группы: входные и выходные.

Входные: входные токи логических "1" и "0", пороговое напряжение переключения, допустимые уровни напряжений логических "0" и "1", помехоустойчивость, Rвх и Свх. Входные каскады интерфейсных ИС могут быть построены по схеме триггера Шмитта или с гистерезисом. Это позволяет повысить помехоустойчивость ИС.

От входных согласующих каскадов интерфейсных схем обычно не требуется выполнения логических функций, они реализуют только функции преобразования уровней сигналов в условиях повышенного уровня помех. Основными требованиями к входным каскадам интерфейсных ИС являются: минимальное значение мощности потребления входным каскадом, минимальное значение времени задержки сигнала, максимальное значение помехозащищенности к помехам положительной и отрицательной полярности. Особенностью построения входных каскадов интерфейсных ИС является необходимость их защиты от электрических перенапряжений.

Основные выходные параметры: 1) выходной ток логического "0".Численное значение этого параметра характеризует нагрузочную способность, 2) ток короткого замыкания характеризует величину выходного тока ИС в том случае, если ее выход соединен с общей шиной. При этом микросхема не должна выходить из строя. Наличие защиты по выходу от короткого замыкания указывают в технических условиях на ИС, 3) выходные напряжения логических "1" и "0", 4) выходной ток в третьем состоянии

Для ИС с тремя устойчивыми состояниями характерно наличие дополнительных характеристик, например, время перехода из активного состояния ("1" и "0") в выключенное, время перехода из третьего (выключенного) состояния в активное.

ВЫХОДНЫЕ СОГЛАСУЮЩИЕ КАСКАДЫ обеспечивают преобразование уровней логических сигналов внутренних логических блоков, в выходные сигналы интерфейсной ИС с требуемыми уровнями напряжений (токов) и длительностями фронтов.

DAMPING RESISTOR (ABT, ALVC, BCT, F, HSTL, LVC, LVT)

При работе на высокой частоте в длинных линиях связи при неполном согласовании могут возникать отражённые волны, вызывающие выбросы напряжения, которые ведут к сбоям в работе системы и могут являться причиной неисправности приборов.Встроенные согласующие резисторы (series- damping) устраняют необходимость во внешних резисторах, используемых для устранения отражения сигнала при работе на согласованную линию, а также уменьшают как положительные, так и отрицательные выбросы напряжения.

РАСПРЕДЕЛЕННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ ПИТАНИЯ. (DistributedV_CC/GNDConfiguration – Widebus™)

Конструктивное решение распределения шин Земли и Питания (V_CC and GND) вдоль всего корпуса. Подобная разводка значительно повышает помехоустойчивость при работе с высокочастотными сигналами.

 38

УЗИП (Уcтройства защиты от импульсных перенапряжений и помех)электрооборудования низковольтных силовых распределительных сетей до 1000 В предназначены для защиты от импульсных перенапряжений источниками которых являются:

• прямые удары молнии (ПУМ) в систему молниезащиты объекта или воздушную линию электропередач в непосредственной близости перед вводом в объект;

• межоблачные разряды или удары молнии в радиусе до нескольких километров вблизи от объектов и коммуникаций входящих и выходящих из объекта;

• коммутации индуктивных и емкостных нагрузок, короткие замыкания в распределительных электрических сетях высокого и низкого напряжения;

• электромагнитные помехи, создаваемые промышленными электроустановками и электрон приборами.

УЗИП – это защитное устройство от импульсных перенапряжений, предназначенное для установки как в городских квартирах, так и в частных домах. Оно обладает рядом неоспоримых достоинств: эффективностью, технической совершенностью и доступной стоимостью.

Большинство устройств защиты от импульсных перенапряжений, располагающих встроенной системой контроля состояния, способны сигнализировать о своем полном выходе из строя. В этом случае их требуется немедленно заменить. Куда более практичной является превентивная сигнализация, которая позволяет проводить такие замены в плановом порядке на ранней стадии.

Информация о статусе защитных устройств поступает на общий управляющий модуль по специальной шине, расположенной между защитными модулями и DIN-рейкой. Оттуда с помощью изолированных сухих контактов она может быть отправлена дальше, например в ПЛК (рис. 1).

Рис. 1. Информация об изменении статуса защитных устройствпередается с помощью двух изолированных сухих контактов

На сегодня самые современные УЗИП – это многокаскадные устройства. В них защитные элементы с низким уровнем защиты, такие как диоды-супрессоры, комбинируются в одном корпусе с элементами, способными проводить через себя высокие разрядные токи, напри­мер с газонаполненными разрядни­ками. Обычно УЗИП выходит из строя постепенно, это проявляется в виде увеличения тока утечки, который просачивается через защитные элементы. Таким образом, для того чтобы определить степень выработки ресурса УЗИП, имеет смысл отслеживать его ток утечки. Широко распространенный метод измерения с использованием резисторов в данном случае нельзя применять. Из-за воздействия сильных импульсных токов необходимо выбирать резисторы с очень низким сопротивлением, что приведет к неточности измерения токов утечки, значение которых будет составлять несколько миллиампер. Кроме того, предпочтительно, чтобы контрольная цепь УЗИП была изолирована от защищаемой сигнальной линии. Это позволит контролировать несколько сигнальных линий, проходящих через один УЗИП, посредством одного контрольного блока и предохранить последний от электромагнитных воздействий со стороны защищаемых линий.

Чем ниже значение токов утечки, которые можно отследить, тем выше надежность системы. В этом случае потери будут относительно низкими и не приведут к перегреву диода-супрессора. На рис. 2 показана логика, по которой отслеживаются токи утечки контрольным блоком в модулях PT-IQ от Phoenix Contact. Она позволяет идентифицировать статус диода-супрессора при возникновении тока утечки примерно от 1 мА. Это достигается путем подсчета количества и длительности импульсов, воздействующих на диод-супрессор в процессе эксплуатации, с последующей обработкой данных по достаточно сложному алгоритму. При определении «желтого» статуса (диоды-супрессоры достигли границы своего ресурса) соответствующий сигнал отправляется в управляющий модуль. Перегрузка (на индикаторе загорается красный свет) отображается, когда хотя бы один из диодов‑супрессоров в защитной схеме вышел из строя.

Рис. 2. Система контроля на базе микропроцессора точно определяет 

39

Шинные формирователи (драйверы) предн для усиления сигналов по мощности, увеличения нагрузочной способности, отключения источника данных от шин, когда этот источник не участвует в обмене данными. ШФ включаются между источником/приемником данных и шиной магистрали. Двунаправленные ШФ в зависимости от управляющего сигнала позволяют передавать сигналы в обоих направлениях (передавать сигналы в шину, или принимать их с шины). ШФ могут иметь прямые или инверсные выходы.

Типовая структура ШФ, временные диаграммы, таблица управления

Т.к. выходы А и В предназначены для связи с разными шинами (внутренней шиной и внешней шиной магистрали интерфейса ), то они имеют различную нагрузоч-ную способность (обычно для А и В направлений нагрузочная способность отличается в 2-3 раза). Временные параметры для разных направлений передачи обеспечиваются для различных максимальных допустимых емкостей нагрузки.

Порты ввода-вывода по классификации интерфейсных схем относятся к многоцелевым буферным регистрам. Основной функцией является временная буферизация данных, т.е. реализации функции временного хранения данных. По структуре порты отличаются от ШФ наличием регистров.

Структура порта КР580ИР82 (Intel 8282) . Программируемый интерфейс (адаптер) КР 580 ВВ55 Intel 8255 содержит управляющий регистр и три 8-разрядных порта ввода-вывода (А, В и С). Причем порт С фактически состоит из 2отдельных портов.

Операции ввода (чтения)

• из порта А на шину данных

• из порта В на ШД

• из порта С на ШД

Операции вывода (записи)

• с шины данных в порт А

• с ШД в порт В

• с ШД в порт С

• с шины данных на линию управления

Управляющий регистр доступен для записи, но не для чтения.

3 возможн режима работы:ввод-вывод общего типа, стробирующий ввод-вывод,двусторонняя шина данных.

Порт А может работать в любом из этих режимов, порт В - в первых двух, порт С только в режиме ввода-вывода общего типа и только совместно с регистрами портов А и В, если они работают в том же режиме. Допускаются любые комбинации совместимых режимов, например, использование А во втором режиме и одновременно B и С нижний - в первом.

В режиме ввода-вывода общего типа каждый порт: два 8-разрядных А и В и два 4-разрядных С - можно запрограммировать на работу в качестве входного или выходного порта. В этом режиме возможно задание 16 различных конфигураций ввода-вывода.

Режим стробируемого ввода-вывода предоставляет системе два 8-разрядных порта А и В. Два 4-разрядных порта С используются как линии квитирования (т.е. для обмена управляющими сигналами между источником и приемником). В этом режиме порт С не используется для обмена данными. Информация в регистры портов А и В записывается по сигналу строба STB.

В режиме двусторонней передачи данных порт А используется как 8-разрядный двунаправленный канал передачи данных, а линии С₃ -С₇ порта С используются для передачи управляющих сигналов.

40