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.