Upload
others
View
19
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
КС 01-2012г. л II - 1
Интерфейси
КС 01-2012г. л II - 2
Основни понятияИНТЕРФЕЙСИ
КС 01-2012г. л II - 3
• Интерфейс
• Стандартът за интерфейс
Основни понятияИНТЕРФЕЙСИ
КС 01-2012г. л II - 4
Основни понятияИНТЕРФЕЙСИ
Под интерфейс ще разбирамe съвкупност от унифицираниапаратни, програмни и конструктивни средства, необходими зареализиране обмен на информация между различни устройства.
Стандартът за интерфейс съдържа предписания, изпълнението на които гарантира информационна съвместимост наразличните устройства.
КС 01-2012г. л II - 5
Логически –Електрически –Конструктивни -
ИНТЕРФЕЙСИИзисквания за информационна съвместимост
КС 01-2012г. л II - 6
Логическите изисквания определят:• вида и количеството на сигналите. Сигналите биват:
• информационни;• управляващи• програмни• адресни;• специални (например за прекъсване);•
• системата за кодиране• двоична, • двоично десетична• ASCII •
• пространствено времеви характеристики на сигналите• паралелни, • последователни, • паралелно-последователни;
• наименование и действие на сигналите.
ИНТЕРФЕЙСИ
Изисквания за информационна съвместимост
КС 01-2012г. л II - 7
Изисквания за информационна съвместимост
Електрическите изисквания определят:
• стойностите на напрежението или тока, съответстващи на логическите сигнали 0 и 1;
• параметрите на входните и изходните вериги;
• времевите изисквания (продължителност на сигналите, фронтове);
• максималното разстояние, при което се гарантира качествен обмен.
ИНТЕРФЕЙСИ
КС 01-2012г. л II - 8
Конструктивните изисквания определят:
• типа на съединителя;
• разпределението на сигналите по перата на съединителя;
• разположението на съединителя;
• видът на физическата среда за обмен..
ИНТЕРФЕЙСИИзисквания за информационна съвместимост
КС 01-2012г. л II - 9
ИНТЕРФЕЙСИКласификация на интерфейсите
КС 01-2012г. л II - 10
Класификация по предназначение
– вътрешно модулни /машинни/;
– между модулни /мултипроцесорни/;
– периферни;
– системни /за разпределени системи/;
– за локални мрежи;
– за глобални мрежи.
ИНТЕРФЕЙСИКласификация на интерфейсите
КС 01-2012г. л II - 11
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по скорост и максимално разстояние
Разстояние [m]
Глабални
мрежи
Периферни последователни
Системни
Локални мрежи
Вътрешномодулни
Скорост
[bit/
s]
1
0.1
10 100
10010
0k
100k
100M
1000M
10k
10k
10M
1k1k
1M
1000
k
1000
0k
Междумодулни
Периферни паралелни
КС 01-2012г. л II - 12
Разстояние междупредавател и приемник Намират се в същия/същата Пример
0.1 m Модул Печатна платка
1 m Система Мултипроцесорно у-во
10 m Стая
Локална мрежа100 m Сграда
1 km Район /двор/
10 km Град
Глобална мрежа100 km Държава
1000 km Континент
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по скорост и максимално разстояние
КС 01-2012г. л II - 13
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по топология
КС 01-2012г. л II - 14
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по топология
Топология “точка-точка”
1 2
КС 01-2012г. л II - 15
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по топология
Верижна (последователна, каскодна) топология
1 2 3
КС 01-2012г. л II - 16
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по топология
Радиална (звездообразна) топология
1 2
ЦУ
3
КС 01-2012г. л II - 17
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по топология
Магистрална (тип “шина”) топология
1 2 3
КС 01-2012г. л II - 18
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по топология
Кръгова топология
1 2 3
КС 01-2012г. л II - 19
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по топология
Дървовидна топология на базата на радиална топология
1 2 4 128
5 1110
9
3 137
6
КС 01-2012г. л II - 20
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по топология
Дървовидна топология на базата на шинна топология
1 2 3
R
R
R7
12
5
8
13
610
16
154
9
14
11
17 17
КС 01-2012г. л II - 21
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по топология
Многоточкова топология
1
2
3
5 64
КС 01-2012г. л II - 22
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по принцип на предаване
Паралелен
Последователен
Паралелно-последователен
КС 01-2012г. л II - 23
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по начин на предаване
Асинхронен
Синхронен
Асинхронно-синхронен
КС 01-2012г. л II - 24
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронен начин на предаване
Пд Пм
КС 01-2012г. л II - 25
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронен начин на предаване
Готов за предаване ГПд
Пд Пм
ГПд
t
КС 01-2012г. л II - 26
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронен начин на предаване
Готов за предаване ГПд
Пд ПмГотов за приемане ГПм
ГПд
ГПм
t
t
КС 01-2012г. л II - 27
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронен начин на предаване
t
Готов за предаване ГПд
Пд ПмДанни Дн
Готов за приемане ГПм
ГПд
Дн
ГПм
t
t
КС 01-2012г. л II - 28
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронен начин на предаване
t
t
Готов за предаване ГПд
Пд ПмДанни Дн
Данни готови ДГ
Готов за приемане ГПм
ГПд
Дн
ДГ
ГПм
t
t
КС 01-2012г. л II - 29
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронен начин на предаване
t
t
Готов за предаване ГПд
Пд ПмДанни Дн
Данни готови ДГДанни приети ДП
Готов за приемане ГПм
ГПд
Дн
ДГ
ДП
ГПм
t
t
t
КС 01-2012г. л II - 30
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронен начин на предаване
t
t
Готов за предаване ГПд
Пд ПмДанни Дн
Данни готови ДГДанни приети ДП
Готов за приемане ГПм
ГПд
Дн
ДГ
ДП
ГПм
t
t
t
КС 01-2012г. л II - 31
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронен начин на предаване
t
t
Готов за предаване ГПд
Пд ПмДанни Дн
Данни готови ДГДанни приети ДП
Готов за приемане ГПм
ГПд
Дн
ДГ
ДП
ГПм
t
t
t
КС 01-2012г. л II - 32
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронен начин на предаване
t
t
Готов за предаване ГПд
Пд ПмДанни Дн
Данни готови ДГДанни приети ДП
Готов за приемане ГПм
ГПд
Дн
ДГ
ДП
ГПм
t
t
t
КС 01-2012г. л II - 33
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронен начин на предаване
t
t
Готов за предаване ГПд
Пд ПмДанни Дн
Данни готови ДГДанни приети ДП
Готов за приемане ГПм
ГПд
Дн
ДГ
ДП
ГПм
t
t
t
КС 01-2012г. л II - 34
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронен начин на предаване
t
t
Готов за предаване ГПд
Пд ПмДанни Дн
Данни готови ДГДанни приети ДП
Готов за приемане ГПм
ГПд
Дн
ДГ
ДП
ГПм
t
t
t
КС 01-2012г. л II - 35
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронен начин на предаване
t
t
Готов за предаване ГПд
Пд ПмДанни Дн
Данни готови ДГДанни приети ДП
Готов за приемане ГПм
ГПд
Дн
ДГ
ДП
ГПм
t
t
t
КС 01-2012г. л II - 36
ИНТЕРФЕЙСИ
Синхронен начин на предаване
Пд ПмДанни Дн
Синхроимпулси СИ
СИ
Дн
СИ
Дн
Пд
Пм
Тзак
t
t
t
t
S < 1/(2.Tзак) [bit/s]
КС 01-2012г. л II - 37
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронно-синхронен начин на предаване
Пд ПмДанни Дн
S = 1/ΔT [bit/s]
Предипредаването
Следпредаването
Информационнибитове
Стартовбит
Контроленбит
Стоповбит
1
0
1
0ΔT
КС 01-2012г. л II - 38
ИНТЕРФЕЙСИ
Асинхронно-синхронен начин на предаване
1 К11 0 00 01
Старт
Стоп
Стоп
Старт
Стоп
Стоп
0 0 1 1 10 0 1 К
Байт I Байт II
КС 01-2012г. л II - 39
ИНТЕРФЕЙСИКласификация по режим на предаване
Симплексен
Дуплексен
Полудуплексен
КС 01-2012г. л II - 40
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Жични- многожилен кабел,- усукана двойка, - усукана двойка екранирана, - коаксиален кабел, - оптически кабел,- силови кабели,
Безжични- инфрачервени и лазерни връзки,- радиоканал.
КС 01-2012г. л II - 41
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Характеристики на интерфейса- скорост на предаване на информацията- разстояние
КС 01-2012г. л II - 42
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Характеристики на интерфейса- скорост на предаване на информацията- разстояние
Характеристики на физическата средата- честотна лента- затихване- смущения
КС 01-2012г. л II - 43
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Ui [dB] = Ui,v [dB,V] = Ui,v + 60 [dB,mV] = Ui,v + 120 [dB,mV]
L1 [km] = (Uo [dB] – Ui [dB] -) / Z [dB/km]L2 [km] = ( Ui [dB] – Ns [dB] ) / Sm [dB/km]
Uo [dB] – номинална стойност на нивото на сигнала на изхода на предавателя;Ui [dB] – номинална стойност на нивото на сигнала на входа на приемника; Z [dB/km] – затихване на сигнала при преминаване през среда с дължина 1км;Sm [dB/km] – ниво на смущенията на входа на приемник, свързан към среда с дължина 1км;Ns [dB] – гранична стойност на отношението сигнал/шум, при която входния сигнал се декодира без грешка.
Смущения
Sm [dB/km]Ui [dB]
Затихване
Z [dB/km]
[dB] Uo [dB]
Разстояние L [km] L1 L2
КС 01-2012г. л II -44
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Предаване на сигнали по един проводник
Пд Пм
Eg Ri
Rл
Ui
КС 01-2012г. л II - 45
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Предаване на сигнали по два проводника
Пд Пм
Eg Ri
Rл
Ui
КС 01-2012г. л II - 46
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Предаване на сигнали по два проводника
Пд Пм
Eg Ri
Rл
Ui
Uсм,2
Uсм,1
КС 01-2012г. л II - 47
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Тип
Материална
проводника
Диаметърна
проводника[mm]
Честотналента[kHz]
Въздушналиния
Мед 4 150
Стомана 3 15
Въздушна линия
КС 01-2012г. л II - 48
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Многожилен кабел
КС 01-2012г. л II - 49
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
ТипМатериал
напроводника
Диаметърна
проводника
[mm]
Затихване[dB/km]
Причестота[kHz]
Усуканадвойка
Мед 0,4 6 20
Мед 0,6 6 100
Мед 0,9 6 600
Усукана двойка
КС 01-2012г. л II - 50
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Външният проводник на коаксиалния кабелизпълнява две функции:
- Изпълнява роля на втори проводник въвверигата за предаване на сигналите.
- Действува като екран срещу смущаващи външниполета.
Важен параметър на коаксиалните кабели ехарактеристичното им съпротивление Z.
Коаксиален кабел
КС 01-2012г. л II - 51
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Коаксиален кабел
http://de.wikipedia.org/wiki/Koaxialkabel
КС 01-2012г. л II - 52
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Коаксиален кабел
http://de.wikipedia.org/wiki/Koaxialkabel
КС 01-2012г. л II - 53
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Коаксиален кабел
http://de.wikipedia.org/wiki/Koaxialkabel
КС 01-2012г. л II - 54
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
ТипМатериал
напроводника
Диаметървънш/вътр
[mm]
Честотналента[МHz]
Коаксиаленкабел
Мед 0,7/2,9 3
Мед 1,2/4,6 5
Мед 2,6/9,4 8,5/60
Мед 7/27 160
Мед 11/40 300
Коаксиален кабел
КС 01-2012г. л II - 55
- материал - много чисто стъкло с малко затихване
- за светлина с дължина на вълната 0,6-1,6µm
- използва се пълно вътрешно отражение, което зависи отизменението на коефициента на пречупване
- едномодов режим - по-тънко централно жило сдиаметър около 5µm
- многомодов режим - по-дебело с диаметър 50-100µm
- затихването е минимално при дължина на вълната: - 0.8µm до 0.9µm - 2 до 4 dB/km;- 1.2µm до 1.5µm - 0,5 dB/km.
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Оптичен кабел
КС 01-2012г. л II - 56
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Оптичен кабелL
N
Moda 2Moda 1
40-1
00
mμ
Moda 2Moda 1
40-1
00
mμLN
5-15
mμ
LN
КС 01-2012г. л II - 57
Основни преимущества:
- Широка честотна лента. По едно влакно скоростта на предаване може дадостигне до няколко гигабита в секунда (Gb/s).
- Малко затихване - предават се сигнали на разстояние до няколко десеткикилометра без допълнително усилване.
- Малки размери и тегло - с порядък по-малки от висококачествените симетричнии коаксиални кабели, имащи същата пропускателна способност.
- Използува се силиций и негови съединения вместо дефицитни и скъпи метали.- Висока електромагнитна съвместимост и устойчивост към смущения.- Отсъствие на интерференционни смущения между съседни влакна.- Електрическа изолация между входа и изхода на световода.- Защитеност на предаваната информация- Независимост от състоянието на заобикалящата среда (температура, влажност,
налягане и др.)
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Оптичен кабел
КС 01-2012г. л II - 58
Честотната лента на оптическия канал зависи от честотата наносещото колебание и използвания тип модулация.
При дължина на вълната 1µm честотата на носещото колебание е3.1014 Hz или 3.105 GHz.
Предполага се, че честотна лента от 1000GHz е реалнопостижима.
Кабелите за едномодов режим имат по-малко затихване и с тяхможе да се покрие разстояние около 200km без регенератор.
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Оптичен кабел
КС 01-2012г. л II - 59
Радиоканал- осигурява честотна лента, която зависи от използвания честотен
обхват (усвоени са радиочестотите до около 30GHz);
- при по-големи разстояния се използват ретранслатори снасочени антени, разположени през 40-80km;
- за пренос на данни се организират радиорелейни линии, прикоито се използват дециметровите и сантиметровите радиовълни (4,6GHzи 11GHz), които се разпространяват линейно;
- при разстояния над 1000km е икономически изгодноизползването на спътникова радиовръзка.
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
КС 01-2012г. л II - 60
ИНТЕРФЕЙСИКласификация според физическата среда
Жични- многожилен кабел,- усукана двойка, - усукана двойка екранирана, - коаксиален кабел, - оптически кабел,- силови кабели,
Безжични- инфрачервени и лазерни връзки,- радиоканал.- ???
КС 01-2012г. л II - 61
ИНТЕРФЕЙСИСигнали за пренасяне на цифровата информация
Параметри на носещия сигнал, използвани запренасяне на информация:
КС 01-2012г. л II - 62
- полярност
- амплитуда
- фаза
- честота
- продължителност
ИНТЕРФЕЙСИСигнали за пренасяне на цифровата информация
Параметри на носещия сигнал, използвани запренасяне на информация:
КС 01-2012г. л II - 63
ИНТЕРФЕЙСИСигнали за пренасяне на цифровата информация
Импулсни
Полярност
СигналиПараметър Синусоидални
t
КС 01-2012г. л II - 64
ИНТЕРФЕЙСИСигнали за пренасяне на цифровата информация
ИмпулсниСигналиПараметър
Амплитуда
Синусоидални
tt
КС 01-2012г. л II - 65
ИНТЕРФЕЙСИСигнали за пренасяне на цифровата информация
Фаза
ИмпулсниСигналиПараметър Синусоидални
tt
КС 01-2012г. л II - 66
ИНТЕРФЕЙСИСигнали за пренасяне на цифровата информация
Честота
ИмпулсниСигналиПараметър Синусоидални
tt
КС 01-2012г. л II - 67
ИНТЕРФЕЙСИСигнали за пренасяне на цифровата информация
Продължителност
ИмпулсниСигналиПараметър Синусоидални
tt
КС 01-2012г. л II - 68
ИНТЕРФЕЙСИКодове за пренасяне на цифровата информация
КС 01-2012г. л II - 69
ИНТЕРФЕЙСИКодове за пренасяне на цифровата информация
1 0 0 0 01 1 1 1 1
t
1
Униполярен код0 => 0V; 1=> +5V
КС 01-2012г. л II - 70
ИНТЕРФЕЙСИКодове за пренасяне на цифровата информация
1 0 0 0 01 1 1 1 1
t
t
1
Униполярен код0 => 0V; 1=> +5V
Биполярен код безвръщане към нулата0 => -12V; 1=> +12V
КС 01-2012г. л II - 71
ИНТЕРФЕЙСИКодове за пренасяне на цифровата информация
1 0 0 0 01 1 1 1 1
t
t
1
Униполярен код0 => 0V; 1=> +5V
Биполярен код безвръщане към нулата
с инверсия0 =>с изменение на нивото
1=> без изменение на нивото
КС 01-2012г. л II - 72
ИНТЕРФЕЙСИКодове за пренасяне на цифровата информация
1 0 0 0 01 1 1 1 1
t
t
1
Униполярен код0 => 0V; 1=> +5V
Биимпулсен относителен код0 =>с нулево ниво
1=> със смяна на нивото
КС 01-2012г. л II - 73
ИНТЕРФЕЙСИКодове за пренасяне на цифровата информация
1 0 0 0 01 1 1 1 1
t
t
1
Униполярен код0 => 0V; 1=> +5V
Код на Милер0 => с преход в началото1=> с преход в средата
КС 01-2012г. л II - 74
ИНТЕРФЕЙСИКодове за пренасяне на цифровата информация
1
1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
t
t
1
1
Униполярен код0 => 0V; 1=> +5V
Код Манчестер II0 => с преход към 11=> с преход към 0
КС 01-2012г. л II - 75
ИНТЕРФЕЙСИВлияние на екранирането и заземяването
върху нивото на смущенията
U dBсм =0
ПмПд
КС 01-2012г. л II - 76
ИНТЕРФЕЙСИВлияние на екранирането и заземяването
върху нивото на смущенията
Пд
Пм
Пд
Пм
0dB 0dB
КС 01-2012г. л II - 77
ИНТЕРФЕЙСИВлияние на екранирането и заземяването
върху нивото на смущенията
Пм
Пд
Пм
0dB 0dB 0dB
Пд
Пм
КС 01-2012г. л II - 78
ИНТЕРФЕЙСИВлияние на екранирането и заземяването
върху нивото на смущенията
Фм
Uсм
ΣUсм
КС 01-2012г. л II - 79
ИНТЕРФЕЙСИВлияние на екранирането и заземяването
върху нивото на смущенията
Пд
Пм
55dB
Пд
Пм
13dB
КС 01-2012г. л II - 80
ИНТЕРФЕЙСИВлияние на екранирането и заземяването
върху нивото на смущенията
Пд
Пм
28dB
КС 01-2012г. л II - 81
ИНТЕРФЕЙСИВлияние на екранирането и заземяването
върху нивото на смущенията
Пд
Пм
63dB
Пд
Пм
28dB
КС 01-2012г. л II - 82
ИНТЕРФЕЙСИВлияние на екранирането и заземяването
върху нивото на смущенията
Пд
Пм
77dB
КС 01-2012г. л II - 83
ИНТЕРФЕЙСИВлияние на екранирането и заземяването
върху нивото на смущенията
Пд
Пм
77dB
Пд
Пм
80dB
КС 01-2012г. л II - 84
ИНТЕРФЕЙСИВлияние на екранирането и заземяването
върху нивото на смущенията
Заключение
Нивото на смущенията зависи от:- типа на кабела- мястото на заземяването, - използването на екран и- начина на свързване на екрана.
Най-ниско е нивото на смущенията, когато сеползва екран и липсва заземяване или заземяването сеизвърши само в една точка при приемника на сигнала.
КС 01-2012г. л II - 85
ИНТЕРФЕЙСИСхеми за намаляване на смущенията
КС 01-2012г. л II - 86
ИНТЕРФЕЙСИСхеми за намаляване на смущенията
ПмПд
+Е +Е
КС 01-2012г. л II - 87
ИНТЕРФЕЙСИСхеми за намаляване на смущенията
Uo
Cпар
Ау
τ R C= *o пар
КС 01-2012г. л II - 88
ИНТЕРФЕЙСИСхеми за намаляване на смущенията
Uo
C1пар C2пар
Ау
C Cпар у 1=(1-А )* пар
Uo
Cпар
Ау
τ R C= *o пар
КС 01-2012г. л II - 89
ИНТЕРФЕЙСИСхеми за намаляване на смущенията
+Е
КС 01-2012г. л II - 90
ИНТЕРФЕЙСИСравнение на последователните интерфейси
RS232, RS422, RS423
КС 01-2012г. л II - 91
ИНТЕРФЕЙСИСравнение на последователните интерфейси
RS232, RS422, RS423
Несиметрична несъгласувана линия
КС 01-2012г. л II - 92
ИНТЕРФЕЙСИСравнение на последователните интерфейси
RS232, RS422, RS423
Симетрична съгласувана линия
RT
КС 01-2012г. л II - 93
ИНТЕРФЕЙСИСравнение на последователните интерфейси
RS232, RS422, RS423
RS 232 RS 423 RS 422
Линия Несиметричнанесъгласувана
Несиметричнанесъгласувана
Симетричнасъгласувана
Максималноразстояние 15m 600m 1200m
Максималнаскорост 20kbit/s 100kbit/s /12m/ 10Mbit/s /12m/
КС 01-2012г. л II - 94
ИНТЕРФЕЙСИСравнение на последователните интерфейси
RS232, RS422, RS423
RS 232 RS 423 RS 422
Изх. напрежение напредавателя
от ±5V до ±15Vпри Rпм=3÷7kΩ ±3,6V ±2V
Скорост нанарастване на
сигнала< 30V/μs
Зависи отдължината на
кабелаНе е ограничена
Входносъпротивление на
приемника
3÷7kΩ ≥4kΩ ≥4kΩ
Макс. праговонапрежение наприемника
±3V ±0,2V ±0,2V
Макс. допустимовх. напрежение на
приемника±25V ±12V ±12V
КС 01-2012г. л II - 95
КС 01-2012г. л II - 96
Локални мрежиgap gap