24. Интерфейс ирпс: назначение, основные технические характеристики, принципы передачи данных.
ИРПС – это стандартный интерфейс для радиального подключения устройств с последовательной передачей данных. Он применялся в выпускавшихся в СССР до 90-х годов прошлого века компьютерах для подключения различных периферийных устройств (принтеров, телетайпов). В настоящее время ИРПС широко используется в промышленной автоматике для связи между контроллерами, передачи информации от различных счетчиков, например, тепловой и электрической энергии. Международное название этого интерфейса – токовая петля (Current Loop – CL).
Способ последовательной передачи данных «токовая петля» заимствован из телеграфии. Два устройства (передатчик и приемник) соединяются двухпроводной линией, образующей замкнутую электрическую цепь (рис. 14.5). В передатчике размещается ключ К, который может размыкать цепь, а в приемнике – детектор тока ДТ, определяющий наличие или отсутствие тока в цепи. Кроме того, в эту цепь включается источник питания E и ограничивающий резистор RО. Резистор служит для получения стандартной величины тока, обычно 20 мА. Датчиком тока может служить обмотка электромагнитного реле. Логической 1 соответствует протекание тока в линии связи, логическому 0 – отсутствие тока в линии. В современных устройствах интерфейса ключи передатчиков и датчики тока в приемниках выполняются на основе электронных компонентов.
Рис. 14.5. Схема «токовой петли»
ИРПС позволяет осуществить дуплексную передачу данных импульсами постоянного тока асинхронным способом по 4-проводной линии связи.
Устройства, подключаемые к интерфейсу ИРПС, должны иметь в своем составе универсальный асинхронный приемопередатчик UART. В передающем устройстве UART формирует из параллельных данных кадр для асинхронной последовательной передачи на выходе TxD, а передатчик ИРПС преобразует его в импульсы постоянного тока, поступающие в линию связи. В приемном устройстве приемник ИРПС принимает токовые импульсы и преобразует их в сигналы ТТЛ-уровней на выходе RxD, которые поступают в UART.
Формат передаваемой информации в ИРПС аналогичен интерфейсу RS-232. Сообщения передаются кадрами. Кадр начинается старт-битом, затем идут 5,7, или 8 бит данных (начиная с младшего разряда), потом необязательный бит паритета (контроль на четность или нечетность), и в заключение 1 или 2 стоп-бита. Старт-бит всегда имеет уровень логического 0 (отсутствие тока в линии), стоп-биты всегда имеют уровень логической 1. Скорости передачи данных выбираются из того же ряда, что и для стандарта RS-232: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с. Так как при отсутствии передачи в линии связи интерфейса должен протекать ток (логическая 1), то приемник может легко распознать обрыв линии: при этом принимаются одни нули. Также обрыв распознается приемником при передаче информации по отсутствию стоп-битв в кадре.
Стандарт ИРПС предполагает обязательное гальваническое разделение цепей передатчика и приемника. Это защищает оборудование, подключенное к интерфейсу, от электромагнитных помех, наводимых в проводах линии связи. По стандарту интерфейс ИРПС обеспечивает передачу информации со скоростью 9600 бит/с на расстоянии до 500 м. Возможно увеличить это расстояние до нескольких километров, но при этом пропорционально должна быть снижена скорость передачи. Поскольку интерфейс требует пары проводов для каждого сигнала, то обычно применяют две пары – принимаемые данные и передаваемые данные. В случае двунаправленного (дуплексного) обмена для управления потоком используется программный протокол XON/XOFF по аналогии с интерфейсом RS-232. Если применяется однонаправленный (симплексный) обмен, то используют одну линию данных, а для управления потоком обратная линия задействуется для передачи сигнала готовности приемника (аппаратный протокол, аналогичный RTS/CTS для RS-232) или для передачи кодов XON/XOFF от приемника (программный протокол).
Достоинствами интерфейса ИРПС являются: простота реализации; высокая помехоустойчивость; большая длина соединительного кабеля; в цепь передачи тока могут включаться несколько приемников и передатчиков.
Недостатками ИРПС являются: большая потребляемая мощность; недостаточная стандартизация применяемого оборудования; отсутствие готовых микросхем для реализации интерфейса.