14.2. Перетворювачі інтерфейсу
Перетворювач (конвертор) інтефейсів (медіаконвертор|) використовується для забезпечення сумісності пристроїв|устроїв| з|із| різними інтерфейсами або зміни фізичного способу передачі інформації.
Складність перетворювача інтефейсів істотно|суттєвий| залежить від числа рівнів моделі OSI| і їх функцій, які повинні бути реалізовані в перетворювачі. У простому випадку, коли потрібно перетворити RS-232| в RS-485| і інтерфейс RS-232| працює в режимі програмного управління потоком даних, можлива побітова ретрансляція сигналів без зміни протоколу навіть фізичного рівня. Проте|однак| в загальному|спільному| випадку інтерфейс RS-232| передає паралельно 10 сигналів, тоді як RS-485| — лише два (Data-h| і Data—|), тому для повного|цілковитого| перетворення інтерфейсу довелося|припало| б робити|чинити| конвертацію між паралельним і послідовним форматом даних. Крім того, RS-232| може працювати в повнодуплексному режимі, а RS-485| — тільки|лише| в напівдуплексному (при двопровідній схемі підключення). Тому в загальному|спільному| випадку перетворення інтефейсів неможливе без зміни протоколу передачі даних і спеціального програмного забезпечення для портів введення-виведення.
Навіть якщо перетворення виконується без зміни паралельної форми представлення інформації в послідовну, як, наприклад, в перетворювачі RS-485| — CAN|, може бути потрібне виконання одним з інтефейсів специфічних для конкретної мережі|сіті| функцій канального рівня (адресація, боротьба за доступ до шини, відсилання повідомлень|сполучень| про помилки, забезпечення достовірності передачі тощо.). Перетворювачі інтефейсів не використовують функції рівня додатків, оскільки в цьому випадку вони переходять в розряд міжмережевих шлюзів (див. нижче).
У простому, та найбільш поширеному випадку, коли до комп'ютера з|із| портом RS-232| потрібно підключити мережу|сіть| на основі інтерфейсу RS-485|, порт RS-232| використовують в режимі програмного управління потоком даних. При цьому з|із| 10 клем інтерфейсу використовуються тільки|лише| три: TD| (Transmit| Data| — передача даних), RD| — (Receive| Data| — прийом даних) і SG| (Signal| Ground| — сигнальне заземлення), а протокол передачі не залежить від типу|типа| інтерфейсу. Перетворення інтерфейсу зводиться фактично тільки|лише| до побітового перетворення потоку даних з|із| однієї електричної форми в іншу, без перетворення протоколів передачі і зміни драйверів порту введення-виведення. Структурна схема такого перетворювача показана на рис. 14.2. Вона відрізняється від схеми на рис. 14.1 по суті тільки|лише| типом прийомопередавачів портів введення-виведення і наявністю порту RS-422| (виводи|висновки,виведення| Тх+, Тх-, Rx+|, Rx-|) одночасно з портом RS-485| (виводи|висновки,виведення| Data+|, Data-|).
Описаний перетворювач застосовується, наприклад|, при підключенні до комп'ютера промислової мережі|сіті| Modbus| або DCON|, а також окремих пристроїв|устроїв| з|із| інтерфейсом RS-485| або RS-422|.
Перетворювачі інтерфейсу часто використовують як подовжувачі інтерфейсу, тобто для збільшення відстані, на яку можна передавати інформацію. Наприклад, для подовження|видовження| порту RS-232| можна використовувати перетворювач RS-232| в RS-485|, який забезпечує дальність до 1,2 км., і на приймальному|усиновленому| кінці зробити зворотне перетворення з|із| RS-485| в RS-232|. Аналогічно можна використовувати оптоволоконний інтерфейс або CAN|. Проте|однак| частіше для подовження|видовження| інтефейсів використовують перетворення в проміжний нестандартний канал передачі, що використовує підвищену потужність сигналу і що дозволяє передавати дані на відстань, наприклад, до 20 км. по мідному кабелю.
|
Рис. 14.2. Типова структура двонаправленого перетворювача інтефейсів RS-232| в RS-485| і RS-422| типу|типа| NL-232C| (www.RealLab.ru) |
Перетворювач RS-232| в оптоволоконний інтерфейс. Оптоволоконний канал має ряд|лаву,низку| незаперечних|безперечних| переваг, пов'язаних з оптичним способом передачі інформації:
велика дальність передачі: до 2 км. в багатомодовому каналі або до 20 км. в одномодовому; з|із| повторювачами| — до декількох сотень кілометрів;
нечутливість до електромагнітних перешкод, зокрема при розряді блискавки або електростатичних розрядах;
відсутність аварійних ситуацій і псування устаткування|обладнання| у разі|в разі| коротких замикань, відсутність корозії місць|місце-миль| з'єднань|сполучень,сполук|;
вища пропускна спроможність (швидкість передачі) або зменшена кількість помилок в каналі при тій же швидкості в порівнянні з мідним кабелем;
гальванічна розв'язка з|із| практично необмеженою напругою|напруженням| ізоляції;
•добра захищеність від несанкціонованого доступу: неможливо перехопити передавану інформацію, не порушивши зв'язок по каналу. Одномодове оптоволокно| дозволяє передавати сигнал на більшу відстань, ніж багатомодове, проте|однак| коннектори і прийомопередавачі, а також вся кабельна інфраструктура для багатомодового оптоволокна| зазвичай|звично| на 25...50% дешевше, ніж для одномодового. Це пов'язано з жорсткими технологічними допусками на компоненти систем для одномодового волокна.
У багатомодовому кабелі поширюються світлові хвилі декількох мод (довжин хвиль), в одномодовому — однієї довжини хвилі. Діаметр серцевини багатомодового оптоволокна| на порядок|лад| більше довжини хвилі, тому технологічні допуски|допущення| на кабельну інфраструктуру можуть бути більше і виготовлення — дешевше.
Прикладом|зразком| оптоволоконного перетворювача може служити перетворювач SN-OFC-ST-62.5/125 фірми|фірма-виготовлювачі| НІЛ АП (www.RealLab.ru), що передає сигнали по оптоволокну| на довжині хвилі 820 нм|, і має пропускну спроможність 5 Мбіт/с, дальність передачі 1,5 км. і роз'єми типу|типа| ST| для оптичного кабелю.
Перетворювач USB| в RS-232|, RS-485|, RS-422|. Перетворювач з|із| USB| в RS-232/422/485 набагато складніший, ніж описані вище. Складність проявляється унаслідок|внаслідок| того, що для шини USB| стандартом установлено певний порядок|лад| обміну пакетами даних і пакетами узгодження з|із| пристроями|устроями| USB|. Тому побітова ретрансляція стає неможливою і в перетворювачі інтефейсів велику роль грає модифікація драйверів порту.
Перетворювачі з|із| USB| в RS-232/422/485 використовуються, коли комп'ютер має недостатню кількість портів RS-232/422/485, але|та| є невикористані порти USB|. При підключенні до комп'ютера перетворювача і установки відповідних драйверів в операційній системі з'являється|появляється| новий віртуальний СОМ-порт, який з боку програмного і апаратного інтерфейсу нічим не відрізняється від звичайного|звичного|.