7. Интерфейсы микропроцессорных систем.

Интерфейс - система связей с унифицированными сигналами и аппаратурой, предназначенная для обмена информацией между устройствами МПС; правила обмена информацией, подразумевающие электрическую, логическую и конструктивную совместимость устройств, участвующих в обмене.

Функциональная совместимость устройств требует единст­ва управляющих сигналов, генерируемых обменивающимися модулями. Управляющие сигналы должны иметь определенные временные параметры. Электрическая совместимость модулей оценивается заданными уровнями вырабатываемых сигналов, их нагрузочными способностями, мощностями и т.п. Механическая совместимость

Основные элементы интерфейса: протокол обмена (сово­купность правил, регламентирующих способ выполнения задан­ных функций), аппаратная часть (физическая реализация уст­ройств) и программное обеспечение. Интерфейсы имеют клас­сификацию по признакам конфигурации цепей связи между объ­ектами (магистральные, радиальные и др.), характеру переда­ваемых данных (параллельные, последовательные и др.), режи­му передачи данных (дуплексный, полудуплексный, симплекс­ный), способу обмена (асинхронные, синхронные).

На характер интерфейса влияет область его применения. Интерфейс межмодульного обмена в МПС называют системным (внутренним).

К интерфейсным схемам относятся шинные формирователи, буферные регистры, параллельные и последовательные порты и адаптеры и специальные интерфейсные средства, а к перифе­рийным - контроллеры прерываний, контроллеры прямого дос­тупа к памяти, интервальные таймеры. Стандарт на интерфейс устанавливает набор применяемых сигналов, определяет их ло­гические функции и электрические параметры, конструкции разъемов и т.д. Устройства рассчитанные на совместную рабо­ту, должны подчиняться требованиям интерфейса. Принятие стандартного интерфейса сопровождается разработкой уст­ройств, обеспечивающих его использование.

Первые интерфейсы МПС. Фирма Intel для простых систем предложила интерфейс Microbus. Для сопряжения модулей раз­работаны интерфейсные схемы Intel 82XX. Их реализация имеет разновидности: в виде отдельных микросхем; в виде частей БИС/СБИС, в которых на одном кристалле размещены несколь­ко интерфейсных схем разного функционального назначения; в Виде мегафункций (макрофункций), т. е. данных для настройки области кристалла программируемой логики (ПЛ)

Появление ПК IBM PC/AT ассоциируется с применением интерфейса (шины) ISA. Для систем с процессорами 80386 раз­работаны шины EISA и МСА. Важным стандартом на магист­ральные шины является шина VМЕ. Шина ориентирована на при­менение со встроенными средствами МПС реального времени, сбор информации от датчиков и последующую обработку. На уровне локальных шин компьютеров применяется шина PCI (In­tel), шина VL-bus и др. Популярность шины PCI объясняется тем, что это интерфейс, не зависящий от платформы (т.е. способный работать с разными процессорами), имеющий высокую производительность и недорогой в производстве. Достоинства шины PCI: способность выполнять действия без обращения к процессору, уменьшая его загрузку; применение для связи с другими компонентами системы мостов; реализация принципов ведущей и ведомой шин и др.

Шиной выполняется синхронный обмен данными, пакетные их передачи. Шина приспособлена к распознаванию аппаратных средств системы и анализу ее конфигурации. Обмен последовательными данными осуществляется в МПС с помощью интерфейсов SPI, I²S, возрастает популяр­ность шины USB, отличающейся удобством подключения к ней дополнительных периферийных устройств. Для дальних связей системы с другими системами традиционны последова­тельные интерфейсы стандартов RS-232G, RS-485, для бо­лее сложных задач шина CAN.