КС 01-2012г лII - 1 · КС 01-2012г. лII - 4 Основнипонятия...

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


КС 01-2012г. л II - 4


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.


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


Топология “точка-точка”

1 2

КС 01-2012г. л II - 15


Верижна (последователна, каскодна) топология

1 2 3

КС 01-2012г. л II - 16


Радиална (звездообразна) топология

1 2

ЦУ

3

КС 01-2012г. л II - 17


Магистрална (тип “шина”) топология

1 2 3

КС 01-2012г. л II - 18


Кръгова топология

1 2 3

КС 01-2012г. л II - 19


Дървовидна топология на базата на радиална топология

1 2 4 128

5 1110

9

3 137

6

КС 01-2012г. л II - 20


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


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


Асинхронен начин на предаване

Пд Пм

КС 01-2012г. л II - 25



Готов за предаване ГПд

Пд Пм

ГПд

t

КС 01-2012г. л II - 26




Пд ПмГотов за приемане ГПм

ГПд

ГПм

t

t

КС 01-2012г. л II - 27



t


Пд ПмДанни Дн

Готов за приемане ГПм

ГПд

Дн

ГПм

t

t

КС 01-2012г. л II - 28



t

t



Данни готови ДГ


ГПд

Дн

ДГ

ГПм

t

t

КС 01-2012г. л II - 29



t

t



Данни готови ДГДанни приети ДП


ГПд

Дн

ДГ

ДП

ГПм

t

t

t

КС 01-2012г. л II - 30



t

t





ГПд

Дн

ДГ

ДП

ГПм

t

t

t

КС 01-2012г. л II - 31



t

t





ГПд

Дн

ДГ

ДП

ГПм

t

t

t

КС 01-2012г. л II - 32



t

t





ГПд

Дн

ДГ

ДП

ГПм

t

t

t

КС 01-2012г. л II - 33



t

t





ГПд

Дн

ДГ

ДП

ГПм

t

t

t

КС 01-2012г. л II - 34



t

t





ГПд

Дн

ДГ

ДП

ГПм

t

t

t

КС 01-2012г. л II - 35



t

t





ГПд

Дн

ДГ

ДП

ГПм

t

t

t

КС 01-2012г. л II - 36


Синхронен начин на предаване


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


Асинхронно-синхронен начин на предаване


S = 1/ΔT [bit/s]

Предипредаването

Следпредаването

Информационнибитове

Стартовбит

Контроленбит

Стоповбит

1

0

1

0ΔT

КС 01-2012г. л II - 38


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


Характеристики на интерфейса- скорост на предаване на информацията- разстояние

КС 01-2012г. л II - 42


Характеристики на интерфейса- скорост на предаване на информацията- разстояние

Характеристики на физическата средата- честотна лента- затихване- смущения

КС 01-2012г. л II - 43


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


Предаване на сигнали по един проводник

Пд Пм

Eg Ri

Rл

Ui

КС 01-2012г. л II - 45


Предаване на сигнали по два проводника

Пд Пм

Eg Ri

Rл

Ui

КС 01-2012г. л II - 46


Предаване на сигнали по два проводника

Пд Пм

Eg Ri

Rл

Ui

Uсм,2

Uсм,1

КС 01-2012г. л II - 47


Тип

Материална

проводника

Диаметърна

проводника[mm]

Честотналента[kHz]

Въздушналиния

Мед 4 150

Стомана 3 15

Въздушна линия

КС 01-2012г. л II - 48


Многожилен кабел

КС 01-2012г. л II - 49


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


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



http://de.wikipedia.org/wiki/Koaxialkabel

КС 01-2012г. л II - 52




КС 01-2012г. л II - 53




КС 01-2012г. л II - 54


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


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.


Оптичен кабел

КС 01-2012г. л II - 56


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.)



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.



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.


КС 01-2012г. л II - 60


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


Параметри на носещия сигнал, използвани запренасяне на информация:

КС 01-2012г. л II - 63


Импулсни

Полярност

СигналиПараметър Синусоидални

t

КС 01-2012г. л II - 64


ИмпулсниСигналиПараметър

Амплитуда

Синусоидални

tt

КС 01-2012г. л II - 65


Фаза

ИмпулсниСигналиПараметър Синусоидални

tt

КС 01-2012г. л II - 66


Честота


tt

КС 01-2012г. л II - 67


Продължителност


tt

КС 01-2012г. л II - 68

ИНТЕРФЕЙСИКодове за пренасяне на цифровата информация

КС 01-2012г. л II - 69


1 0 0 0 01 1 1 1 1

t

1

Униполярен код0 => 0V; 1=> +5V

КС 01-2012г. л II - 70


1 0 0 0 01 1 1 1 1

t

t

1


Биполярен код безвръщане към нулата0 => -12V; 1=> +12V

КС 01-2012г. л II - 71


1 0 0 0 01 1 1 1 1

t

t

1


Биполярен код безвръщане към нулата

с инверсия0 =>с изменение на нивото

1=> без изменение на нивото

КС 01-2012г. л II - 72


1 0 0 0 01 1 1 1 1

t

t

1


Биимпулсен относителен код0 =>с нулево ниво

1=> със смяна на нивото

КС 01-2012г. л II - 73


1 0 0 0 01 1 1 1 1

t

t

1


Код на Милер0 => с преход в началото1=> с преход в средата

КС 01-2012г. л II - 74


1

1

0

0

0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

t

t

1

1


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



Пд

Пм

Пд

Пм

0dB 0dB

КС 01-2012г. л II - 77



Пм

Пд

Пм

0dB 0dB 0dB

Пд

Пм

КС 01-2012г. л II - 78



Фм

Uсм

ΣUсм

КС 01-2012г. л II - 79



Пд

Пм

55dB

Пд

Пм

13dB

КС 01-2012г. л II - 80



Пд

Пм

28dB

КС 01-2012г. л II - 81



Пд

Пм

63dB

Пд

Пм

28dB

КС 01-2012г. л II - 82



Пд

Пм

77dB

КС 01-2012г. л II - 83



Пд

Пм

77dB

Пд

Пм

80dB

КС 01-2012г. л II - 84



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


ПмПд

+Е +Е

КС 01-2012г. л II - 87


Uo

Cпар

Ау

τ R C= *o пар

КС 01-2012г. л II - 88


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


+Е

КС 01-2012г. л II - 90

ИНТЕРФЕЙСИСравнение на последователните интерфейси

RS232, RS422, RS423

КС 01-2012г. л II - 91


RS232, RS422, RS423

Несиметрична несъгласувана линия

КС 01-2012г. л II - 92


RS232, RS422, RS423

Симетрична съгласувана линия

RT

КС 01-2012г. л II - 93


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


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

КС 01-2012г лII - 1 · КС 01-2012г. лII - 4 Основнипонятия...

Documents

Transcript of КС 01-2012г лII - 1 · КС 01-2012г. лII - 4 Основнипонятия...