22. Внешние интерфейсы мпс: основные параметры, последовательные и параллельные, синхронные и асинхронные, способы соединения устройств.
Внешние интерфейсы принято характеризовать следующими параметрами:
видом связи. Различают:
дуплексную связь (сообщения могут передаваться одновременно в двух направлениях, что требует двух отдельных каналов связи);
полудуплексную связь (сообщения могут передаваться в двух направлениях, но одновременно возможна передача только в одном. Используется один канал связи, но он может переключаться для изменения направления передачи);
симплексную связь (сообщения могут передаваться только в одном направлении);
пропускной способностью, т.е. количеством информации, передаваемой через интерфейс в единицу времени (измеряется в Кбит/с или Мбит/с);
максимально допустимым расстоянием между устройствами.
Конкретные значения этих параметров зависит от множества факторов, в частности, от информационной ширины интерфейса, т.е. числа разрядов передаваемых данных, способа синхронизации, среды интерфейса, организации линий интерфейса, совмещения или функционального разделения линий. Все эти факторы определяют организацию интерфейса.
Организация интерфейсов определяется способами передачи информации (параллельной или последовательной, асинхронной или синхронной), соединения устройств и использования линий.
Последовательная и параллельная передача информации.Цифровые сообщения могут передаваться в последовательной и параллельной форме, соответственно интерфейсы принято делить на последовательные и параллельные.
В последовательном интерфейсе передача данных осуществляется по одному информационному каналу. Этот канал может состоять из одной сигнальной линии и обратного провода (такие интерфейсы называют однопроводными). В общем случае число линий может быть и больше. По дополнительным линиям передаются сигналы синхронизации и управления. Интерфейсы последовательного типа характеризуются относительно небольшими скоростями передачи и низкой стоимостью сети связи.
В параллельном интерфейсе передача сообщений выполняется последовательно квантами, содержащимиmбит. Каждый квант передается одновременно поmсигнальным линиям. Величинаmназывается шириной интерфейса и обычно соответствует или кратна байту. Наиболее распространены интерфейсы, в которыхm=8 илиm=16.
Синхронная и асинхронная передача информации. Взаимодействие передатчика и приемника предполагает согласование во времени моментов передачи и приема кванта информации. При синхронной передаче передатчик поддерживает постоянные интервалы между очередными квантами информации в процессе передачи всего сообщения. Приемник независимо или с помощью поступающих от передатчика управляющих сигналов обеспечивает прием квантов в темпе их выдачи.
Синхронный режим передачи при последовательном интерфейсе может быть реализован двумя способами:
с использованием внутренней синхронизации;
с использованием внешней синхронизации.
При использовании внутренней синхронизации передатчик в начале сеанса передачи сообщения передает заранее обусловленную последовательность бит, называемую символом синхронизации SYN. Переход линии интерфейса из состояния «1» в состояние «0» используется приемником для запуска внутреннего генератора, частота которого совпадает с частотой генератора в передатчике; приемник распознает передаваемый символSYN, после чего принимает символ сообщения, начиная с его первого бита. Этот процесс показан на рис. 12.1,а. Постоянство интервалов передачи (и приема) символов обеспечивается синхронно работающими независимыми генераторами в передатчике и приемнике, которые должны обладать высокой стабильностью частоты.
Передачу называют асинхронной, если синхронизация передатчика и приемника осуществляется при передаче каждого кванта информации. Интервал между передачей квантов непостоянен. При последовательном интерфейсе каждый передаваемый байт «обрамляется» стартовым и стоповыми битами, как показано на рис. 12.2. Стартовый бит изменяет состояние линии интерфейса с «1» на «0» и служит для запуска генератора в приемнике; стоповый бит переводит линию в исходное состояние и останавливает работу генератора. Таким образом, синхронизация передатчика и приемника поддерживается только в интервале передачи одного байта информации.
Рис. 12.1. Синхронная передача данных: а) – при внутренней синхронизации; б) – при внешней синхронизации
Рис. 12.2. Асинхронная передача последовательных данных
Соединение устройств и организация линий интерфейса. Соединение между собой нескольких устройств выполняется посредством индивидуальных линий для каждой пары устройств (двухточечная схема) или общей для всех устройств среды интерфейса на основе разделения времени. Во втором случае для предотвращения конфликтных ситуаций, возникающих при попытках нескольких устройств одновременно использовать общую среду, выделяют специальную схему управления интерфейсом, называемуюарбитром.
Организация адресации и опроса, а также структура схемы управления интерфейсом в значительной степени определяются способом соединения устройств. По этому признаку различают радиальный, магистральный и комбинированные интерфейсы.