Синхронизация процессов обмена

Т - тактовый генератор.

Любой обмен данными можно рассматривать как передачу из регистра источника (Рг. Ист.) в регистр приемник (Рг. Пр).

При этом процессе существуют две проблемы:

1.Определение факта передачи

2.Достоверность данных на входе приемника

2. Достоверность данных определяет синхросигнал

Запись данных происходит по переднему фронту.

t₁- время опережения данных относительно синхросигнала

t₂ – время удержания данных, определяется задержками в цепи синхросигнала до синхровхода регистра приемника

t₁ и t₂ меняются в зависимости от среды и интерфейса

Задержки и помехи могу возникать из-за несогласования линий

Для исправления таких искажений используется триггер Шмидта

На выходе линии интерфейсный передатчик. На входе линии интерфейсный приемник. Все линии имеют задержку.

Для открытых (системных) интерфейсов:

Собственная задержка передатчика – 30 нс

Собственная задержка приемника – 30 нс

Задержка в линии передачи – 20 нс.

Суммарная задержка – 80 нс, а значит передача двух разных слов с интервалом 80-100 нс. Частота передачи 10МГц.

Причем если разрядность шины 1Б пропускная способность 10Мб в секунду, а если разрядность шины 4Б пропускная способность 32Мб в секунду.

Пропускная способность открытого интерфейса при 32 разрядных данных – 40Мб в секунду.

Для закрытых интерфейсов:

Передача происходит на короткие расстояния, все согласовано, нет задержек источника и приемника, суммарные задержки – 10 нс. Частота передачи может быть увеличена на порядок 100-150 МГц.

1.Для определения факта передачи появляется сигнал управления

Прямоугольный синхросигнал со скважностью 0.5 называется меандром.

Запись происходит по переднему фронту, следовательно, данные и управление привязываются к заднему фронту.

Так как у каждого устройства свой тактовый генератор, то не может быть правильного меандра. Следовательно нужно объединить управление и синхросигнал в один сигнал – стробирование.

Рг. Источник формирует сигнал достоверности – стробирование.

Сигнал квитирования – сигнал ответа

Так как источники все одинаковые то можем исключить задержку источника.

80-30=50 нс.

DT- время ожидания ответа (квитирования). Сигнал квитирования должен иметь конечное значение иначе возникает ошибка, следовательно, идет прерывание и принудительный выход из обмена. Таким образом, по ошибке обращения к устройству можно определять его наличие. DT= 10 мкс. – 10 мс.

Интерфейс между двумя устройствами – алгоритм со стробированием и квитированием. ИРПР.

Асинхронный обмен по готовности происходит быстрее, но на шины асинхронного интерфейса накладываются большие ограничения на помехоустойчивость.

У синхронных интерфейсов важно, что бы сигнал был достоверен в момент временной метки.

Синхронный интерфейс со стробированием и квитированием.

Чтение как «сложная квитанция».

Синхронный вариант:

Синхронизация данных в группе последовательных интерфейсов.

ИРПС.

Если устройства находятся на большом расстоянии, то источник питания не может быть общим. Следовательно, возникает проблема гальванической развязки.

1. Факт передачи

2. Достоверность данных

О начале передачи будет сообщать переход из 0 в 1.

Если устройства далеко друг от друга, ставим на каждое тактовый генератор и заранее оговариваем частоту передачи.

В такой ситуации возникают две проблемы:

1. Согласование фаз синхрогенераторов (с помощью стартового бита)

2. Неидеальность частот

- ограничение времени передачи данных, длительность передачи должна быть такой, что бы фазовый сдвиг не достиг половины периода, ограничивают передачу одного байта

- длительность передачи может быть очень большой, значит нужно сделать так, чтобы сигнал в линии изменялся всегда. Для этого используют фазоманипулированный код

Переход из 1 в 0 кодирует 0; переход из 0 в 1 кодирует 1.

В итоге данные можно передавать без ограничения времени и фазы.