Стандартные интерфейсы. Основа совместимости. Принципы проектирования интерфейсов

Стандартные интерфейсы. Основа совместимости. Принципы проектирования интерфейсов.

Работа современных АКИС основана на использовании системы стандартов и рекомендаций, включая требования к интерфейсу.

Интерфейс – это совокупность аппаратных, программных и конструкторских средств, для обеспечения взаимодействия элементов.

Виды совместимости:

I.  Информационная совместимость – это согласованность взаимодействия функциональных элементов, в соответствии с совокупностью логических условий, которые определяют структуру и состав линий и передаваемых сигналов, набор процедур и протоколов, способы кодирования и т.д.

Виды сигналов:

1.  информационные – содержат информацию для объекта (модуля системы) или информацию из объекта (результаты измерений);

2.  управляющие – обеспечивают подготовку проведения измерений, извещают об их завершении, информируют о готовности и т.д.

3.  программные – управляют функциональным состоянием модуля или прибора.

4.  адресные – обеспечивают взаимосвязь конкретных модулей на каждом этапе работы.

5.  специальные – сигналы, позволяющие реализовать индивидуальные особенности конкретного интерфейса.

II.  Электрическая совместимость – подразумевает согласованность статических и динамических параметров сигналов: уровней нулей и единиц, допустимых задержек сигналов, допустимых расстояний передачи и т.д.

III.  Конструктивная совместимость – это согласованность конструктивных элементов (разъемов, размеров плат, модулей, требований к экранировке)

При разработке интерфейсов используют принципы:

1.  группового проектирования – когда создается сразу ряд функционально подобных модулей, отличающихся быстродействием, разрядностью, габаритами.

2.  модульного проектирования – подразумевается, что сложная система компонуется из функционально самостоятельных модулей.

3.  принцип унификации – предполагает, что номенклатура модулей ограничена, но достаточна.

4.  принцип взаимозаменяемости – предполагает, что модули позволяют выполнять свои функции в любом комплекте.

Шина данных.

Шина данных обеспечивает двунаправленный обмен, позволяющий передавать адреса приборов, команды управления интерфейсом, программные данные, результаты измерения.

ШДсодержит 8 линий, обозначаемых ЛДO...ЛД7 (линии данных). По этим линиям осуществляется обмен информацией бит-параллельным, байт-последовательным способом (словами). Тип информации, передаваемой по ШД, определяется состоянием линии УП (ШУ). Период времени, в течение которого информация ШД действительна, зависит от сигнала линии СД (ШС).  

При обмене данными говорящим всегда может быть только 1 модуль, слушающим несколько. Последнее, как правило, необходимо когда контроллер передает общие команды.

Шина синхронизации.

Содержит три линии управления передачей информации по ШД:

СД (сопровождение данных) – управляется говорящим устройством. Перевод в низкое состояние СД "говорящим" прибором свидетельствует о достоверности байта на ШД. Обязательным условием перевода СД в низкое состояние является высокое состояние линии ГП.

ГП (готов к приему) - Линия обмена сигналами между приемником и передатчиком. Линия ГП управляется приемниками (адресованными на прием) или всеми устройствами, когда линия УП (ШУ) имеет низкое состояние.

Высокий уровень свидетельствует о готовности всех приемников, адресованных на прием, принять байт данных. Если хотя бы один приемник не готов к приему, он своим низким уровнем передатчика зашунтирует высокие уровни всех тех кто готов. Для этого в передатчиках рекомендуется использовать схему с закрытым коллектором.

Устройства не участвующие в обмене информацией должны находиться в режиме холостого хода.

ДП (данные приняты) - высокое состояние ДП указывает на конец приема информации "приемниками". Линия ДП управляет всеми устройствами, когда УП (ШУ) в низком состоянии или теми устройствами, которые адресованы на прием, если состояние УП высокое (аналогично линии ГП).

Шина управления.

ШУ - шина управления - содержит пять линий, по которым передаются сигналы управления между контроллером и другими устройствами:

1. УП (управление). Линией управляет контроллер. Низкий уровень УП переводит все приборы в режим ожидания (все приборы, кроме контроллера - "слушающие"). Во время низкого уровня контроллер может передавать различные сообщения устройствам. Осуществляется организация измерительных приборов для какого-либо измерения. Контроллер системы последовательно передает адреса приемников и устанавливает их в требуемый режим работы. Далее для названных приемников назначается "говорящий" прибор. При этом называется его адрес на передачу, и это устройство с переходом УП в высокое состояние становится "говорящим". Устройство остается "говорящим" до команд "не передавать" или "очистить интерфейс".

2. ОИ (очистка интерфейса). Этой линией также управляет контроллер. По низкому уровню он производит очистку интерфейсов и перевод их в исходное состояние.

3. КП (конец передачи). Линия используется и контроллером  и другими устройствами. Линия работает в двух режимах: а) в режиме "передача" от "говорящего" к "слушающим"; б) в режиме "идентификации" при параллельном опросе устройств.

При параллельном опросе каждой линии ШД соответствует определенное состояние опрашиваемых устройств. Здесь не нужно адресовать устройства на передачу.