10. Виды интерфейсов, используемых в измерительных системах

Интерфейсы, предназначенные для измерительной техники, иногда сокращенно называют измерительными, подобно тому, как генераторы сигналов для измерений характеристик различных испытуемых объектов называют измерительными. Стандартные интерфейсы можно классифицировать в зависимости от схемы соединения модулей между собой и с центральным модулем (устройством обработки) системы. Различают три основные схемы соединений:

• каскадную;

• радиальную;

• магистральную.

Каскадная схема применима, когда общий поток информационных сигналов в каждый данный момент времени связывает между собой только один объект исследования, один источник испытательных сигналов и один измерительный прибор.

Радиальная схема характерна для случая, когда к центральному модулю (устройству обработки измерительной информации) необходимо подключить несколько модулей. При этом модули присоединяются непосредственно (без коммутатора), поскольку центральный модуль располагает достаточным числом, каналов для обмена данными.

Магистральная схема используется, когда число каналов у центрального модуля меньше требуемого. Отдельные модули связывают с центральным через общую магистраль с последовательным во времени адресным обращением. При каждом обращении (опросе) к центральному модулю подключается только тот модуль, адрес которого вызывается программой.

Интерфейс магистральный разработан для программируемых и непрограммируемых электронных измерительных приборов. Он ориентирован на сопряжение приборов, располагаемых относительно друг друга на расстоянии до 20 м, обеспечивает унификацию конструктивных электрических и функциональных характеристик независимо изготовленных приборов, что создает возможность их сопряжения и организации измерительной системы. Интерфейс позволяет иметь в системе приборы различной сложности, допускает прямой обмен информацией между ними, дистанционное и местное управление приборами.

На рис. 1 показана схема интерфейса. Он представляет собой 16-линейную двухнаправленную пассивную систему связи, называемую магистралью, к которой можно подключить параллельно до 15 приборов (в том числе и контроллер). Функционально линии, образующие магистраль, группируются в три шины: данных, согласования передачи и общего управления.

Рис. 1. Схема интерфейса

Шина данных состоит из восьми линий, обозначаемых DI0 с соответствующим номером линии, например DI03, или ЛД (линия данных) – соответственно ЛДЗ. По этим линиям осуществляется обмен информацией бит-параллельным и байт-последовательным способами. Иначе говоря, по восьми линиям передаются данные в форме параллельных битов и последовательных байтов. Шина данных служит для передачи (приема) основных данных – результатов измерений, адресных, программных, управляющих данных и данных состояний.

Обмен информацией может происходить между передающими («говорящими») приборами, принимающими («слушающими») приборами или между контроллером и подчиненными приборами. По характеру взаимодействия модулей с шиной они разделяются на четыре группы (рис. 1):

• устройство-контроллер;

• устройство передающее и принимающее;

• устройство только передающее;

• устройство только принимающее.

Итак, линии DI0 (1...8) или ЛД (1...8), являющиеся линиями ввода-вывода данных и образующие шину дачных, служат для передачи информации, представляющей собой цифровые данные, адреса модулей и многолинейные универсальные команды.

Шина согласования передачи, которую иначе называют шиной синхронизации, объединяет три линии (рис. 1), обозначаемые DAV или СД (сопровождения данных), NRED или ГП (готов к приему) и NDAC или ДП (данные приняты). По этим линиям передаются сигналы согласования, подтверждающие соответствие состояний приборов, что необходимо для обмена информацией, т. е. управления передачей каждого байта информации по шине данных от контроллера или «говорящего» прибора к одному или нескольким «слушающим» приборам. Эти сигналы иногда называют квитирующими (от слова квитанция).

Важной характеристикой интерфейса является вид обмена данными между модулями: синхронный или асинхронный. Синхронный вид обмена позволяет получить высокую скорость обмена, если все модули, объединяемые интерфейсом, имеют примерно одинаковое быстродействие (это условие редко выполнимо).

Шина общего управления состоит из пяти линий (рис. 1). По ним передаются управляющие сигналы, которые циркулируют между контроллером и другими приборами, подключенными к интерфейсу.

Линия, обозначаемая ATN (внимание) или УП (управление), отведена для команды, посылаемой контроллером. Наличие этой команды (низкий уровень напряжения на линии) определяет, что все остальные устройства переходят в режим ожидания и только контроллер является «говорящим» прибором.

По линии, обозначаемой IFC (очистка интерфейса) или ОИ (очистить интерфейс), передается сигнал контроллера, приводящий схему интерфейса и все приборы в начальное состояние. Эта команда, используемая при запуске интерфейса и устанавливающая низкий уровень напряжения в линии, прекращает передачу информации по шине данных.

Линия, обозначаемая SRQ или ЗО (запрос на обслуживание), является общей для всех приборов и переходит в состояние, характеризуемое низким уровнем напряжения, когда какой-либо из приборов, подключенных к интерфейсу, посылает в контроллер сигнал запроса на обслуживание, т. е. «требует» прерывания текущего обмена в магистрали и приоритетного обслуживания данного прибора контроллером.

Назначение линии, обозначаемой REN (разрешено дистанционное управление) или ДУ (дистанционное управление), – передача контроллером сигналов программного управления приборами. Когда по команде в линии устанавливается низкий уровень напряжения, приборы переключаются с «местного» управления (с лицевой панели) на дистанционное.

Линия, обозначаемая EOI (конец обработки, конец идентификации) или КП (конец передачи), служит для посылки команды, указывающей окончание передачи сообщений по шине данных. Низкий уровень напряжения, устанавливающийся на линии синхронно с передачей последнего байта данных, сигнализирует о том, что данных больше нет. В случае, когда низкий уровень устанавливается контроллером при параллельном опросе, конец передачи интерпретируется как идентификация.

Вывод: стандартные интерфейсы можно классифицировать в зависимости от схемы соединения модулей между собой и с центральным модулем системы. Различают три основные схемы соединений: каскадную; радиальную; магистральную. Интерфейс разработан для программируемых и непрограммируемых электронных измерительных приборов. Соединение устройств между собой осуществляется через многопроводный магистральный канал общего пользования (КОП). Интерфейс представляет собой 16-линейную двухнаправленную пассивную систему связи, называемую магистралью, к которой можно подключить параллельно до 15 приборов (в том числе и контроллер). Функционально линии, образующие магистраль, группируются в три шины: данных, согласования передачи и общего управления.