Стандартные інтерфейси підключення датчиків й дослідних приборов

РЕФЕРАТ.

ПО ФОПИ.

По темі: Стандартні інтерфейси підключення датчиків і дослідних приборов.

Выполнил:xxxxxx xxxx гр.xxxxx.

ПетрГУ, 2003.

1. Паралельний порт.

2. Послідовні порти ПЭВМ. Интерфейс RS-232C.

3. Інтерфейс USB: письмо речей та основи пристроїв сопряжения.

4. ЦИФРОВОГО ЗАПАМ’ЯТОВУЮЧИЙ ОСЦИЛОГРАФ ЛА-ОЦЗС .

5. Джерела. Паралельний порт.

Оскільки паралельний порт в IBM PC-совместимом комп’ютері використовується зазвичай для підключення принтера, його часто називають принтер портом. Комп’ютер працює максимум із трьома паралельними портами, які мають логічні імена LPT1, LPT2 і LPT3. У адресному просторі комп’ютера резервуються базові адреси цих портів: 3BCh,.

378h і 278h. Перший адресу зазвичай використовується, якщо порт перебуває, наприклад, на платі графічного адаптера Hercules чи EGA. На плате.

Multi I/O Card адресу LPT1 — 378h, а LPT2 — 278h. Для порту LPT1 передбачено апаратне переривання IRQ7, а LPT2 — IRQ5, хоча практиці їх використовують дуже рідко. Установка базових адрес портів і зокрема можливість використання переривань настроюється установкою перемичок (jumpers) на платі, опис яких наведено зазвичай, у технічної документації конкретної адаптера.

BIOS підтримує чотирьох (іноді близько трьох) LPT-портов (LPT1-LPT4) своїм сервісом — перериванням INT 17h, які забезпечують них зв’язку з пристроями по інтерфейсу Centromcs. Цим сервісом BIOS здійснює висновок символу (по опитування готовності, не використовуючи апаратних переривань), ініціалізацію інтерфейсу та внутрішнього облаштування, і навіть опитування стану устройства.

Спочатку інтерфейс Centronics був конструктивно реалізований на кількох ТТЛ мікросхемах. На них же в цьому випадку виконується декодування адреси, проміжне збереження і інвертування окремих сигналів. Інтерфейс Centronics використовує електричні сигнали ТТЛ рівня (+5 В і 0В). Потім широкого розповсюдження набули адаптери, у яких майже всі функції окремих ТТЛ мікросхем об'єднують у однієї БІС типу 82C11, виконаною по КМОП технології (рівні сигналів поколишньому ТТЛ). Тепер на багатофункціональних картах все мікросхеми портів і адаптерів «заховані» лише у чи двох СБИС.

Починаючи з базового адреси, кожен порт має у адресному просторі три адреси. У цьому перший адресу відповідає регістру даних, посылаемых від комп’ютера до влаштуванню. Читання встановлених бітов даних можна здійснити з такого самого адресою. Фізично читання даних відбувається після спеціальний буфер даних. Наступний адресу (базовий плюс 1) дозволяє читати регістр статусу адаптера (що у устрої) через буферну мікросхему. У регістрі статусу біти 3−7 дозволяють визначити стан деяких сигналів інтерфейсу Centronics: біт 3 = 0: Error біт 4 = 1: Select біт 5 = 1: Paper out біт 6 = 0: Acknowledge біт 7 = 0: Busy.

Читання регістру статусу можна буде під час передачі даних на принтер визначення стану принтера та процесу передачі данных.

Адреса третього порту (базовий плюс 2) відповідає регістру управління интерфейса.

Стандарт IEEE 1284−1994.

Стандарт на паралельний інтерфейс ШИЇ 1284, прийнятий у 1994 року, визначає терміни SPP, ЕРР і ЕСР. Стандарт визначає 5 режимів обміну даними, метод узгодження режиму, фізичний і електричний інтерфейси. Відповідно до IEEE 1284, можливі такі режими обміну даними через паралельний порт:

— Compatibility Mode — односпрямований (висновок) по протоколу.

Centromcs. Цей режим відповідає стандартному (традиційному) порту.

SPP.

— Nibble Mode — введення байта удвічі циклу (по 4 біта), використовуючи прийому лінії стану. Цей режим обміну можна використовувати будь-яких адаптерах.

— Byte Mode — введення байта повністю, використовуючи прийому лінії данных.

Цей режим працює лише з портах, припускають читання вихідних данных.

(Bi-Directi «onal чи PS/2 Type 1).

— ЕРР (Enhanced Parallel Port) Mode — двунаправленный обмін даними, у якому управляючі сигнали інтерфейсу генеруються апаратно під час циклу звернення на порт (читання чи запис у порт). Ефективний під час роботи з пристроями зовнішньої пам’яті, адаптерами локальних сетей.

— ЕСР (Extended Capability Port) Mode — двунаправленный обмін даними із можливістю апаратного стискування даних із методу RLE (Run Length.

Encoding) і його використання FIFO-буферов і DMA. Управляючі сигнали інтерфейсу генеруються апаратно. Ефективний для принтерів і сканеров.

У середовищі сучасних АТ-машинах з LPT-портом на системної платі режим порта.

— SPP, ЕРР, ЕСР чи його комбінація поставив у BIOS Setup. Режим.

Compatibility Mode, як це й випливає з його назви, цілком відповідає вищеописаному стандартному порту SPP.

Фізичний і електричний интерфейс.

Стандарт IEEE 1284 визначає фізичні характеристики приймачів і передавачів сигналів. IEEE 1284 визначає два рівня интерфейсной сумісності. Перший рівень (Level I) визначено для пристроїв, не претендують на високошвидкісні режими обміну, але використовують можливості зміни напрями передачі. Другий рівень (Level II) визначено для пристроїв, що працюють у розширених режимах, з високими швидкостями та довгими кабелями.

Стандарт IEEE 1284 визначає і трьох типу використовуваних рознімань. Типы.

A (DB-25) і У (Centromcs-36) використовують у традиційних кабелях підключення принтера, тип З — новий малогабаритний 36-контактный разъем.

Інтерфейсні кабелі, традиційно використовувані для підключення принтерів, зазвичай мають від 18 до 25 провідників, залежно від кількості провідників ланцюга GND. Ці провідники може бути як перевитими, і немає. До экранированию кабелю жорстких вимог не пред’являлося. Такі кабелі навряд чи надійно працювати зі швидкістю передачі 2 Мбайт/с і за довжині більш 2 метри. Стандарт IEEE 1284 регламентує і їхні властивості кабелей.

— Усі сигнальні лінії мали бути зацікавленими перевитими з окремими обратными.

(загальними) проводами.

— Кожна пара повинен мати імпеданс 62(±)6 Ом в частотному діапазоні 16.

МГц.

— Рівень перехресних перешкод між парами ні перевищувати 10%.

— Кабель повинен мати екран (фольгу), покриває щонайменше 85% зовнішньої поверхні. На кінцях кабелю екран може бути окольцован і з'єднаний із контактом разъема.

Управління паралельним портом поділяється на два етапу — попереднє конфигурирование (Setup) апаратних коштів порту і поточне (оперативне) переключення режимів роботи прикладним чи системним ПО. Оперативне переключення можна тільки не більше режимів, дозволених при конфигурировании. Спосіб й можливості конфигурирования LPT-портов залежить від його й местоположения.

Порт, розташований на платі розширення (зазвичай на мультикарте), яка встановлюється в слот ISA чи ISA+VLB, зазвичай конфигурируется джамперами самісінькому платі. Порт, розташований на системної платі, зазвичай конфигурируется через BIOS Setup.

Конфигурированию підлягають такі параметры:

— Базовий адресу, що мати значення 3BCh, 378h і 278h. При ініціалізації BIOS перевіряє наявність портів за адресами саме тут порядку і, привласнює виявлених портам логічні імена LPT1, LPT2, LPT3. .Адреса 3BCh має адаптер порту, розташований на платі MDA чи HGC. Більшість портів за умовчанням конфигурируется на адресу 378h і може переключатися на 278h.

— Використовувана лінія запиту переривання, для LPT1 зазвичай используется.

IRQ7, для LPT2 — IRQ5. Багато «настільних» цілях переривання від принтера не використовуються, і це дефіцитний ресурс PC можна сэкономить.

Проте за використанні швидкісних режимів ЕСР (чи Fast Centronics) робота з прерываниям може помітно підвищити продуктивність і знизити завантаження процессора.

— Використання каналу DMA для режимів ЕСР і Fast Centromcs — дозвіл номер каналу DMA.

Режим роботи порту може бути поставлене у таких вариантах:

— SPP — порт працює лише у стандартному однонаправленном програмнокерованому режиме.

— PS/2, він також Bi-Directional — відрізняється від SPP можливістю реверсу каналу (з допомогою установки CR.5=1).

— Fast Centromcs — апаратне формування протоколу Centromcs з допомогою FIFO-буфера і, можливо, DMA.

Під'єднання кабелю до адаптеру паралельного інтерфейсу виробляється через 25-контактный разъём типу D-shell (DB-25) (таблица.

1).Распределение сигналів при контактах обох рознімань показано в таблице.

2. Власне кажучи, для простий передачі на принтер потрібні не так все сигнали певні стандартом Centronics. Щоб забезпечити функціонування інтерфейсу, досить використовувати лише 8 біт даних (D0-D7), строб сигнал (Data Strobe) і сигнал занятости.

(Busy). Тепер кілька слів про те сигнали, які зазвичай используются.

Data Strobe. Коли комп’ютер посилає дані на пристрій, вона була впродовж 5 мкс повинен активувати цей сигнал (низький рівень). Цим влаштуванню повідомляється у тому, що ці на відповідних шинах готовы.

Data 0−7. За цією 8 сигнальним лініях дані передаються від комп’ютера до влаштуванню. Після встановлення сигналу Data Strobe пристрій читає цю информацию.

Acknowledge. Якщо пристрій прийняло виставлені комп’ютером дані, то в підтвердження у протягом приблизно 10 мкс утримує цю лінію в активному стані (низький уровень).

Busy. Якщо пристрій неспроможна прийняти дані, то сигнал активізується (високий рівень). Це може відбутися, наприклад, у таких випадках: при ініціалізації устрою, якщо пристрій перебуває у стані off-line, у разі внутрішньої ошибки.

Примітка: Порти розширених стандартів дозволяють виробляти читання з зовнішніх пристроїв лініями даних D0-D7. Для включення режиму читання необхідно встановити 1 біт 5 регістру управління інтерфейсом (третій порт, базовий адресу плюс 2).

Таблиця 1. Сигнали паралельного інтерфейсу (розняття DB25).

|Контакт|Направление |Сигнал | |1 |Вихід |Data Strobe| |2 |Вихід |Data0 | |3 |Вихід |Data1 | |4 |Вихід |Data2 | |5 |Вихід |Data3 | |6 |Вихід |Data4 | |7 |Вихід |Data5 | |8 |Вихід |Data6 | |9 |Вихід |Data7 | |10 |Вхід |Acknowledge| |11 |Вхід |Busy | |12 |Вхід |Paper Out | |13 |Вхід |Select | |14 |Вихід |Auto feed | |15 |Вхід |Error | |16 |Вихід |Init | |17 |Вихід |Select | | | |Input | |18−25 |- |Ground |.

Таблиця 2. Сигнали паралельного інтерфейсу (розняття Centronics) |Контакт|Направление |Сигнал | |1 |Вхід |Data Strobe| |2 |Вхід |Data0 | |3 |Вхід |Data1 | |4 |Вхід |Data2 | |5 |Вхід |Data3 | |6 |Вхід |Data4 | |7 |Вхід |Data5 | |8 |Вхід |Data6 | |9 |Вхід |Data7 | |10 |Вихід |Acknowledge| |11 |Вихід |Busy | |12 |Вихід |Paper Out | |13 |Вихід |Select | |14 |Вхід |Auto feed | |15 |- |No connect | |16 |- |Gnd | |17 |- |Shassis Gnd| |18 |- |+5 V | |19−30 |- |Gnd | |31 |Вхід |Init | |32 |Вихід |Error | |33 |- |Gnd | |34 |- |Clock | |35 |Вхід |Test | |36 |Вхід |Select | | | |Input |.

Послідовні порти ПЭВМ. Интерфейс RS-232C.

Последовательная передача данных.

Микропроцессорная система без коштів введення та виведення не буде корисною. Характеристики та обсяги введення та виведення у системі визначаються, насамперед, специфікою застосування сили — наприклад, в мікропроцесорної системи управління деяким промисловим процесом непотрібен клавіатура і дисплей, оскільки майже напевно її дистанційно програмує і контролює головний мікрокомп'ютер (з допомогою послідовної лінії RS-232C).

Оскільки дані зазвичай представлені на шині мікропроцесора в паралельної формі (байтами, словами), їх послідовний вхід-видобуток виявиться трохи складним. Для послідовного введення знадобиться кошти перетворення послідовних вхідних даних в паралельні дані, які можна помістити на шину. З іншого боку, для послідовного виведення необхідні кошти перетворення паралельних даних, представлених на шині, в послідовні вихідних даних. У першому випадку перетворення здійснюється регістром зсуву з послідовним входом і паралельним виходом (SIPO), тоді як у другому — регістром зсуву з паралельним входом і послідовним выходом.

(PISO).

Послідовні дані передаються в синхронному чи асинхронному режимах. У синхронному режимі все передачі здійснюються під керівництвом загального сигналу синхронізації, який має бути обох кінцях лінії зв’язку. Асинхронная передача передбачає передачу даних пакетами; кожен пакет містить необхідну інформацію, требующуюся для декодування його даних. Звісно, другий режим складніше, та в нього є серйозний перевагу: непотрібен окремий сигнал синхронизации.

Існують спеціальні мікросхеми введення та виведення, розв’язують проблему перетворення, згадані вище. Ось список найбільш типових сигналів таких микросхем:

D0-D7 — входные-выходные лінії даних, які підключаються безпосередньо до шині процессора;

RXD — прийняті дані (вхідні послідовні данные);

TXD — передані дані (вихідні послідовні данные);

CTS — скидання передачі. І на цій лінії периферійне пристрій формує сигнал низького рівня, як його готове сприймати інформацію з процессора;

RTS — запит передачі. Цю лінію микропроцессорная система видає сигнал низького рівня, коли він має намір передавати дані в периферійне устройство.

Усі сигнали программируемых мікросхем послідовного ввода-вывода.

ТТЛ-совместимы. Ці сигнали розраховані лише з дуже короткі лінії зв’язку. Для послідовної передачі на значні відстані потрібні додаткові буферы і перетворювачі рівнів, включаемые між мікросхемами послідовного виводу-введення-висновку і лінією зв’язку. Загальні інформацію про інтерфейсі RS-232C.

Інтерфейс RS-232C є найширше поширеної стандартної послідовної зв’язком між микрокомпьютерами і периферійними пристроями. Інтерфейс, певний стандартом.

Асоціації електронній промисловості для (EIA), передбачає наявність устаткування два види: термінального DTE і зв’язкового DCE.

Щоб не скласти неправильного уявлення про інтерфейсі RS-232C, необхідно чітко розуміти різницю між цими видами оборудования.

Термінальне устаткування, наприклад мікрокомп'ютер, може посилати и.

(чи) приймати дані про послідовному інтерфейсу. Воно хіба що закінчує (terminate) послідовну лінію. Чіткий устаткування — устрою, які можуть опинитися спростити передачу даних що з термінальним устаткуванням. Наочним приклад зв’язкового устаткування служить модем (модулятор-демодулятор). Він виявляється з'єднувальним ланкою у послідовній ланцюжку між комп’ютером і телефонної линией.

Різниця між термінальними і зв’язковими пристроями досить розпливчасте, тому виникають певні складності в того, якого типу устаткування те чи інше пристрій. Розглянемо ситуацію з на принтері. Якого устаткуванню його віднести? Як зв’язати два комп’ютера, що вони обидва діють як термінальне устаткування. Щоб відповісти ці запитання слід подивитися на фізичне з'єднання пристроїв. Провівши незначні зміни у лініях інтерфейсу RS;

232C, можна змусити чіткий устаткування функціонувати як термінальне. Аби розібратись у тому, як це зробити, потрібно проаналізувати функції сигналів інтерфейсу RS-232C (таблиця 1).

Таблица 1. Функції сигнальних ліній інтерфейсу RS-232C.

|Номер |Скорочення |Направлен|Полное назва | |контакту | |не | | |1 |FG |— |Основна чи захисна земля | |2 |TD (TXD) |До DCE |Передані дані | |3 |RD (RXD) |До DTE |Прийняті дані | |4 |RTS |До DCE |Запит передачі | |5 |CTS |До DTE |Скидання передачі | |6 |DSR |До DTE |Готовність модему | |7 |SG |— |Сигнальна земля | |8 |DCD |До DTE |Виявлення несучою даних | |9 |— |До DTE |(Позитивне контрольне напруга) | |10 |— |До DTE |(Негативне контрольне напруга) | |11 |QM |До DTE |Режим вирівнювання | |12 |SDCD |До DTE |Виявлення несучою вторинних даних | |13 |SCTS |До DTE |Вторинний скидання передачі | |14 |STD |До DCE |Побічні передані дані | |15 |TC |До DTE |Синхронізація передавача | |16 |SRD |До DTE |Побічні прийняті дані | |17 |RC |До DTE |Синхронізація приймача | |18 |DCR |До DCE |Розділена синхронізація приймача | |19 |SRTS |До DCE |Вторинний запит передачі | |20 |DTR |До DCE |Готовність термінала | |21 |SQ |До DTE |Якість сигналу | |22 |RI |До DTE |Індикатор дзвінка | |23 |— |До DCE |(Селектор швидкості даних) | |24 |TC |До DCE |Зовнішня синхронізація передавача | |25 |— |До DCE |(Зайнятість) |.

Примечания:

Лінії 11, 18, 25 зазвичай вважають незаземленными. Наведена в таблиці специфікація належить до специфікаціям Bell 113B і 208A.

Лінії 9 і десяти йдуть на контролю негативного (MARK) і позитивного (SPACE) рівнів напряжения.

Щоб уникнути плутанини між RD (Read — зчитувати) і RD (Received Data.

— прийняті дані) використовуватимуться позначення RXD і TXD, а чи не RD і TD.

Стандартний послідовний порт RS-232C має форму 25-контактного розняття типу D (рис 1).

[pic] Рис. 1. Призначення ліній 25-контактного розняття типу D для інтерфейсу RS;

232C.

Термінальне устаткування зазвичай оснащено розніманням зі штырьками, а чіткий — розніманням з отворами (але можуть і исключения).

Сигнали інтерфейсу RS-232C поділяються ми такі класи. Послідовні данные.

(наприклад, TXD, RXD). Інтерфейс RS-232C забезпечує дві незалежні послідовних каналу даних: первинний (головний) і вторичный.

(допоміжний). Обидва каналу можуть працювати у дуплексном режимі, тобто. одночасно здійснюють передачу і достойний прийом інформації. Управляючі сигнали квитирования.

(наприклад, RTS, CTS). Сигнали квитирования — засіб, з допомогою якого обмін сигналами дозволяє DTE розпочати діалог із DCE до фактичної передачі чи прийому даних із послідовної лінії зв’язку. Сигнали синхронизации.

(наприклад, TC, RC). У синхронному режимі (на відміну більш поширеного асинхронного) між пристроями необхідно передавати сигнали синхронізації, які спрощують синхронізм прийнятого сигналу із його декодирования.

Насправді допоміжний канал RS-232C застосовується рідко, й у асинхронному режимі замість 25 ліній використовуються 9 ліній (таблиця 2).

Таблица 2. Основні лінії інтерфейсу RS-232C.

|Номер |Сигнал |Виконувана функція | |контакту | | | |1 |FG |Підключення землі до стійці чи шасі | | | |устаткування | |2 |TXD |Послідовні дані, передані від DTE до | | | |DCE | |3 |RXD |Послідовні дані, прийняті DTE від DCE | |4 |RTS |Вимога DTE послати дані до DCE | |5 |CTS |Готовність DCE приймати дані від DTE | |6 |DSR |Повідомлення DCE у тому, що зв’язок встановлено | |7 |SG |Поворотний тракт загального сигналу (землі) | |8 |DCD |DTE працює і DCE може підключиться до | | | |зв'язку |.

Виды сигналов.

У багатьох схем, містять інтерфейс RS-232C, дані передаються асинхронно, тобто. як послідовності пакета даних. Кожен пакет містить один символ коду ASCII, причому інформація у пакеті достатня щодо його декодування без окремого сигналу синхронизации.

Символи коду ASCII видаються сім'ю бітами, наприклад літера, А має код 1 000 001. Щоб передати букву По інтерфейсу RS-232C, необхідно провести додаткові біти, які позначають початок і поклала край пакета. З іншого боку, бажано додати зайвий біт для простого контролю помилок за паритетом (четности).

Найширше поширений формат, до складу якого у собі один стартовий біт, один біт паритету і двоє стоповых біта. Початок пакета даних завжди зазначає низький рівень стартового біта. По ньому слід 7 біт даних символу коду ASCII. Биток парності містить 1 чи 0 те щоб загальна кількість одиниць на 8-битной групі було непарною. Останнім передаються два стоповых біта, представлених високий рівень напряжения.

Еквівалентний ТТЛ-сигнал під час передачі літери, А показаний на рис. 2.

[pic] Рис. 2. Уявлення коду літери, А сигнальними рівнями ТТЛ.

Отже, повне асинхронно передане слово складається з 11 бит.

(фактично дані утримують тільки 7 біт) і записується в виде.

1 000 001 011.

Використовувані в інтерфейсі RS-232C рівні сигналів від рівнів сигналів, які у комп’ютері. Логічний 0 (SPACE) представляється позитивним напругою буде в діапазоні від +3 до +25 У, логічна 1 (MARK) — негативним напругою буде в діапазоні від -3 до.

— 25 У. На рис. 3 показаний сигнал у вигляді, як він існує на лініях TXD і RXD інтерфейсу RS-232C.

[pic] Рис. 3. Вигляд коду літери На сигнальних лініях TXD і RXD.

Зрушення рівня, тобто. перетворення ТТЛ-уровней в рівні інтерфейсу RS;

232C і навпаки виробляється спеціальними мікросхемами драйвера лінії приймача линии.

На рис. 4 представлений типовий микрокомпьютерный інтерфейс RS-232C.

Програмована мікросхема DD1 послідовного введення здійснює параллельно-последовательные і последовательно-параллельные перетворення даних. Мікросхеми DD2 і DD3 виробляють зрушення рівнів до трьох вихідних сигналів TXD, RTS, DTR, а мікросхема DD4 — до трьох вхідних сигналів RXD, CTS, DSR. Мікросхеми DD2 і DD3 вимагають напруги харчування ±12 В.

[pic] Рис. 4. Типова схема інтерфейсу RS-232C. Усовершенствования.

Розроблено кілька нових стандартів, вкладених у усунення недоліків початкових специфікацій інтерфейсу RS-232C. У тому числі можна назвати інтерфейс RS-422 (балансная система, яка припускає імпеданс лінії до 50 Ом), RS-423 (небалансная система з мінімальним импедансом лінії 450 Ом) і RS-449 (стандарт дуже швидко передачі, у якому кілька змінені функції схем вживається 37-контактный розняття типу D). Тестове обладнання інтерфейсу RS-232C Соединители.

Ці дешеві устрою спрощують перехресні сполуки сигнальних ліній інтерфейсу RS-232C. Вони зазвичай оснащуються двома розніманнями типу D.

(чи ленточными кабелями, мають розетку і вставку), і всі лінії проводяться до тій галузі, куди можна вставити перемички. Такі устрою включаються послідовно з лініями інтерфейсу RS-232C, і далі перевіряються різні комбінації підключень. Трансформатори разъема.

Зазвичай це пристосування мають розняття RS-232C зі штырьками з одного боку і розняття з отворами з другого боку. Порожні модемы.

Як і попередні устрою, порожні модеми включаються послідовний у тракт даних інтерфейсу RS-232C. Їх функції полягають у зміні сигнальних ліній в такий спосіб, щоб превратить.

DTE в DCE. Лінійні мониторы.

Монітори индицируют логічні стану (в термінах MARK і SPACE) найпоширеніших сигнальних ліній даних, і квитирования. З їхньою допомогою користувач отримує інформацію у тому, які сигнали у системі присутні і активні. Врезки.

Ці устрою забезпечують доступом до сигнальним лініях. Вони, зазвичай, суміщені можливості з'єднувачів і лінійних моніторів та, крім того, передбачені перемикачі чи перемички для сполуки ліній з обох сторін устрою. Інтерфейсні тестеры.

По конструкції ці устрою трохи складніше попередніх простих пристроїв. Вони дозволяють переводити лінії в стану MARK или.

SPACE, виявляти перешкоди, вимірювати швидкість передачі і индицировать структуру слова данных.

Интерфейс USB: письмо речей та основи пристроїв сопряжения.

Інтерфейс USB (Universal Serial Bus — Універсальний Последовательный.

Інтерфейс) призначений для підключення периферійних пристроїв до персонального комп’ютера. Дозволяє виробляти обмін інформацією зі периферійними пристроями на трьох швидкостях (специфікація USB 2.0): 0. Низька швидкість (Low Speed — LS) — 1,5 Мбіт/с; 1. Повна швидкість (Full Speed — FS) — 12 Мбіт/с; 2. Висока швидкість (High Speed — HS) — 480 Мбит/с.

Для підключення периферійних пристроїв використовується 4-жильный кабель: харчування +5 У, сигнальні дроти D+ і D-, загальний провод.

[pic].

Інтерфейс USB з'єднує між собою хост (host) та внутрішнього облаштування. Хост перебуває всередині самого персонального комп’ютера і управляє роботою всього інтерфейсу. А, аби піти до одному порту USB можна було підключати більше устрою, застосовуються хаби (hub — пристрій, що забезпечує підключення до інтерфейсу інших пристроїв). Кореневої хаб.

(root hub) перебуває всередині комп’ютера та підключений безпосередньо до хосту. У інтерфейсі USB використовується спеціальний термін «функція «- це логічно яке закінчила пристроїв, яке виконує якусь специфічну функцію. Топологія інтерфейсу USB є набір з 7 уровней.

(tier): першою рівні перебуває хост і кореневої хаб, але в останньому — лише функції. Пристрій, до складу якої входить хаб і жодна чи кілька функцій, називається складовим (compaund device).

Порт хабу чи функції, подключаемый до хабу вищого рівня, називається висхідним портом (upstream port), а порт хабу, подключаемый до хабу нижчого рівня або до функції називається спадним портом.

(downstream port).

Усі передачі по інтерфейсу иницируются хостом. Дані передаються як пакетів. У інтерфейсі USB испольуется кілька різновидів пакетів: пакет-признак (token paket) описує тип і напрям передачі, адресу пристрої і порядковий номер кінцевої точки (КТ — адресуемая частина USB-устройства); пакет-признаки бувають кількох типів: IN, OUT, SOF, SETUP; пакет з цими (data packet) містить передані дані; пакет узгодження (handshake packet) призначений для повідомлення про результати пересилки даних; пакети согасования бувають кількох типів: ACK, NAK, STALL.

Отже кожна транзакція складається з трьох фаз: фаза передачі пакета-признака, фаза передачі і фаза согласования.

У інтерфейсі USB використовуються кілька типів пересилань информации.

Керуюча пересилання (control transfer) використовується для конфігурації устрою, і навіть й інших специфічних конкретної устрою целей.

Потоковая пересилання (bulk transfer) використовується передачі щодо великого об'єму информации.

Пересилання з перериванням (iterrupt transfer) испольуется передачі щодо невеликого обсягу інформації, котрій важлива своєчасна його пересилання. Має обмежену тривалість і підвищений пріоритет щодо інших типів пересылок.

Изохронная пересилання (isochronous transfer) також називається потоковой пересилкою реального часу. Інформація, передана у такому пересилання, вимагає реального масштабу часу у її створенні, пересилання і приеме.

Потокові пересилки характеризуються гарантованої безпомилкової передачею даних між хостом і функцією у вигляді виявлення помилок під час передачі і повторного запиту информации.

Коли хост стає готовим приймати дані від функції, він у фазі передачі пакета-признака посилає функції IN-пакет. У відповідь функція в фазі передачі передає хосту пакет з цими чи, якщо вона може це зробити, передає NAKчи STALL-пакет. NAK-пакет повідомляє про тимчасової неготовності функції передавати дані, а STALLпакет повідомляє необхідність втручання хоста. Якщо хост успішно отримав дані, він в фазі узгодження посилає функції ACK-пакет. Інакше транзакція завершается.

Коли хост стає готовим передавати дані, він посилає функції OUT-пакет, супроводжуваний пакетом з цими. Якщо функція успішно отримала дані, він відсилає хосту ACK-пакет, інакше відсилається NAKчи STALL-пакет.

Управляючі пересилки містять щонайменше двох стадій: Setup-стадия і статусна стадія. Між ними може також розташовуватися стадія передачі. Setup-стадия використовується до виконання SETUP-транзакции, у процесі якого пересилається інформація в управляючу КТ функції. SETUPтранзакція містить SETUP-пакет, пакет з цим і пакет согласования.

Якщо пакет з цими отримано функцією успішно, вона відсилає хосту ACKпакет. Інакше транзакція завершается.

У стадії передачі управляючі пересилки містять одну чи кілька INчи OUT-транзакций, принцип передачі яких той самий, як й у потокових пересиланнях. Усі транзакції на стадії передачі мають здійснюватися щодо одного направлении.

У статусною стадії виробляється остання транзакція, що використовує самі принципи, що у потокових пересиланнях. Напрям цієї транзакції протилежно тому, яке на стадії передачі. Статусна стадія служить для повідомлення про результат виконання SETUP-стадии і стадії передачі. Статусна інформація завжди передається від функції до хосту. При керуючої записи (Control.

Write Transfer) статусна інформація передається в фазі передачі статусною стадії транзакції. При управляючому читанні (Control Read.

Transfer) статусна інформація повертається у фазі узгодженні статусною стадії транзакції, коли хост відправить пакет даних нульової довжини у попередній фазі передачі данных.

Пересилки з перериванням можуть утримувати INчи OUT-пересылки. З отриманням IN-пакета функція може повернути пакет з цими, NAK-пакет или.

STALL-пакет. Якщо в функції немає інформації, на яку потрібно переривання, то фазі передачі функція повертає NAK-пакет. Якщо робота КТ з перериванням припинено, то функція повертає STALLпакет. За необхідності переривання функція повертає необхідну інформацію в фазі передачі. Якщо хост успішно отримав дані, він посилає ACK-пакет. Інакше согласующий пакет хостом не посылается.

Изохронные транзакції містять фазу передачі ознаки і фазу передачі, але мають фази узгодження. Хост відсилає INили.

OUT-признак, після чого фазі передачі КТ (для IN-признака) чи хост (для OUT-признака) пересилає дані. Изохронные транзакції не підтримують фазу узгодження та повторні посилки даних у разі виникнення ошибок.

У зв’язку з тим, що у інтерфейсі USB реалізований складний протокол обміну інформацією між, у пристрої поєднання з інтерфейсом USB необхідний микропроцессорный блок, який би підтримку протоколу. Тому основним варіантом розробки устрою поєднання є застосування микроконтроллера, який забезпечуватиме підтримку протоколу обміну. Нині все основні виробники микроконтроллеров випускають продукцію, має у собі блок USB.

наприклад фірма Atmel виробляє контроллёр AT43355 на ядрі AVR. Має вбудовані USB-функцию і хаб з 2 зовнішніми спадними портами, працюють у LS/FS-режимах, 1 кбайт ОЗУ, 24 кбайт ПЗУ, 32×8 регістрів загального призначення, 27 программируемых висновків, послідовний і SPIінтерфейси, 12-канальный 10-разрядный АЦП. Функція має 1 управлющую КТ і трьох программируемых КТ з буферами FIFO розміром 64/64/8 байт.

ЦИФРОВОЙ ЗАПАМ’ЯТОВУЮЧИЙ ОСЦИЛОГРАФ ЛА-ОЦЗС.

Пристрій ЛА-ОЦЗ є цифровий запам’ятовуючий осцилограф, готовий до роботи у складі IBM-совместимого компьютера.

До комп’ютера пристрій підключається через стандартний паралельний принтерний порт LPT.

Основне призначення приладу — дослідження форми електричних сигналів шляхом візуальним спостереженням й вимірювання їх амплітудних і тимчасових параметров.

Принцип роботи приладу у тому, що безперервний (аналоговий) сигнал перетворюється на цифрову форму й оприлюднювати отримані цифрові дані передаються в комп’ютер. Під управлінням програмного забезпечення цифровий сигнал обробляється і відображається через монітор компьютера.

Програмне забезпечення, яке у комплект поставки, дозволяє вживати прилад як звичайний осцилограф, спектроанализатор, реєстратор і стробоскоп. Еквівалентну дозвіл стробоскопа до 1 ГГц.

Система маркерів дає змогу провадити точні интерполяционные виміру, функція розтяжки (зумирования) зображення дозволяє детально досліджувати форму сигналів. Підтримується функція копіювання осциллограмм сигналів в буфер обміну від використання іншими додатками операційній системы.

Минимальные вимоги до системе.

. IBM-совместимый персональний комп’ютер. Процесор Pentium 100 МГц чи сумісний. Обсяг ОЗУ 32 Mб. Нагромаджувач CD-ROM. 8 МБ вільного дискового простору. Вільний паралельний принтерний порт LPT. ОС Microsoft Windows95, Windows98, Windows ME. Мышь Технические характеристики.

|Интерфейс з комп’ютером |Паралельний порт LPT| |Споживана потужність |+5В; 1,9А | |Габарити |158×62×259 мм | |Маса (без блоку харчування) |трохи більше 1 кг | |Кількість входів |2 синхронних | |Тип розняття |BNC | |Вхідний опір |1МОм, 30пФ | |Смуга пропускання (-3 дБ) |50 МГц | |Діапазони вхідних напруг |± 5,0В; ± 2,5В; ± | | |1,0В; ± 0,5 В | |Тип АЦП |Паралельний | |Дозвіл |8 біт | |Час перетворення |20нс | |Максимальна частота дискретизації |100МГц | |одноканальном режимі (канал 0) | | |Максимальна частота дискретизації в двухканальном |50МГц | |режимі | | |Максимальна частота дискретизації як |до 1 ГГц | |стробоскопа (еквівалентна) | | |Обсяг пам’яті |128Кб/канал |.

Параметры.

|Параметр |Типове Значення | |Ставлення сигнал/шум |47,5 дБ | |Коефіцієнт гармонік |-55,0 дБ | |Реальний динамічний діапазон |57 дБ | |Кількість ефективних розрядів |7,7 | |Проникання з каналу в канал |-60 дБ |.

Источники:

1. Internet: internet — Центр АЦП ЗАТ «Руднёв -.

Шиляев".

2. Internet: internet — DeltaSoft /інформацію про USB/.

3. Internet: internet — Персональна сторінка Меметова Максима Евгеньвича.