Организация интерфейсов в микропроцессорных системах

Лекция № 17

Тема: «Интерфейсы микропроцессорных систем. Способы использования микропроцессорных систем в радиоэлектронных устройствах»

Текст лекции по дисциплине: «Цифровые устройства и

микропроцессоры»

КАЛИНИНГРАД

Г

Содержание

Введение.

Учебные вопросы (основная часть):

1. Интерфейсы микропроцессоров.

2. Интерфейсные БИС.

3. Проектирование микроконтроллеров и микропроцессоров

Заключение

Литература:

Основная литература

Л1. А.К.Нарышкин «Цифровые устройств и микропроцессоры»: учеб. пособие для студ. Высш. Учебн. Заведений/ А. К. Нарышкин, 2 – е изд. - Издательский центр «Академия», 2008г. с. 264-267

Дополнительная литература

Л5. Угрюмов Е.П.. Цифровая схемотехника. Уч. пособие для вузов – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. с. 299-348

Учебно-материальное обеспечение:

1. Полилюкс

2. Слайды

Текст лекции

Введение

При работе микроконтроллеров (и МП который является его частью) различают внутренний и внешний обмен информацией. При внутреннем обмене данные передаются из постоянной или оперативной памяти в МП, а результаты вычислений передаются из МП в оперативную память. Внешний обмен предполагает передачу информации между внешними источниками или потребителями информации (УВВ), с одной стороны, и МП или оперативной памятью с другой стороны. При любом (внешнем или внутреннем) обмене он осуществляется по определенному набору проводников (шин), причем соблюдается определенное временное расположение и характеристики передаваемых сигналов. Эта задача возлагается на унифицированные системы сопряжения — интерфейсы. В узком смысле термин «интерфейс» обычно трактуется как синоним слова «сопряжение».

В микроконтроллерах объектов или процессов аппаратные средства (АС) и программное обеспечение (ПО) существуют в форме неделимого аппаратно-программного комплекса. При проектировании микроконтроллеров приходится решать одну из самых сложных задач разработки, а именно задачу оптимального распределения функций микроконтроллера между АС и ПО.

1. Интерфейсы микропроцессоров.

При работе микроконтроллеров (и МП который является его частью) различают внутренний и внешний обмен информацией. При внутреннем обмене данные передаются из постоянной или оперативной памяти в МП, а результаты вычислений передаются из МП в оперативную память. Внешний обмен предполагает передачу информации между внешними источниками или потребителями информации (УВВ), с одной стороны, и МП или оперативной памятью с другой стороны. При любом (внешнем или внутреннем) обмене он осуществляется по определенному набору проводников (шин), причем соблюдается определенное временное расположение и характеристики передаваемых сигналов. Эта задача возлагается на унифицированные системы сопряжения — интерфейсы. В узком смысле термин «интерфейс» обычно трактуется как синоним слова «сопряжение».

Интерфейс - совокупность унифицированных аппаратурных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматических системах сбора и обработки информации.

Интерфейс служит для обеспечении информационной, электрической и конструктивной совместимости между функциональными элементами системы.

Интерфейсы можно классифицировать по следующим основным признакам:

1. По функциональному признаку

· внутренний интерфейс;

· внешний интерфейс;

МП выполняются, как правило, по структуре с одним общим внутренним интерфейсом, что предполагает наличие общей шины, к которой подсоединяются все узлы и блоки МП. В каждый момент времени через общую шину может происходить обмен данными только между одной парой подключенных к ней узлов и блоков МП. Каждый функциональный блок микропроцессора подключен к внутренней шине данных, однако воспользоваться ею может только после получения соответствующего сигнала от схем управления. Количество линий в общей шине для передачи данных называется информационной шириной интерфейса.

Внешний интерфейс предполагает передачу информации между внешними источниками или потребителями информации (УВВ), с одной стороны, и МП или оперативной памятью с другой стороны.

2. По способу передачи информации,

· параллельные интерфейсы;

· последовательные интерфейсы;

· параллельно-последовательный.

Параллельные интерфейсы позволяют передавать всю или часть информации по многопроводной линии. Последовательные интерфейсы служат для последовательной передачи информации по двухпроводной линии. Параллельные интерфейсы имеют значительно более высокое быстродействие по сравнению с последовательными, но требуют для своей реализации существенных аппаратурных затрат.

3. По способу подключения устройств друг к другу,

· радиальные интерфейсы

· магистральные интерфейсы

· цепочечные интерфейсы

· комбинированные (смешанные) интерфейсы

Рис. 1 Виды интерфейсов

В радиальных интерфейсах используются индивидуальные для каждого УВВ линии, по которым производится передача только между этим УВВ и микро-ЭВМ. В радиальных интерфейсах (а) все операции по управлению и коммутации осуществляются микро-ЭВМ, в состав которой входят специализированные интерфейсные блоки по одному для каждого периферийного устройства. Все УВВ работают независимо друг от друга и могут передавать информацию в любой момент времени, которая записывается в буферный регистр данных соответствующего специализированного интерфейсного блока. Очередность приема информации из буферных регистров определяется МП микро-ЭВМ. Достоинством радиального интерфейса является относительная конструктивная простота при подключении к нему УВВ. Основным недостатком—увеличение количества линий связи и соответственно усилительных элементов.

В магистральных интерфейсах (б) используются общие линии для всех УВВ и разделение во времени информационных сигналов. Сигнал на любой линии доступен одновременно всем подключенным к ней устройствам. Всем УВВ присваиваются адреса (номера портов), которые фиксируются в виде собственного адреса в специальном регистре, входящем в состав УВВ. Эта запись производится при подключении УВВ к микро-ЭВМ. Если данные передаются из микро-ЭВМ в УВВ, то передаче этого сообщения должна предшествовать передача адреса УВВ. Каждое УВВ производит сравнение передаваемого и собственного адресов. При их совпадении выдается сигнал готовности УВВ к обмену. Эта процедура называется адресацией. Остальные УВВ принимать последующие сообщения не будут. При магистральной структуре передача адреса и данных занимает мало времени, так как сигналы доступны всем устройствам.

В цепочечных интерфейсах (с) передаче данных от УВВ также предшествует передача адреса, однако этот адрес последовательно проходит через все УВВ. Процедура адресации занимает больше времени, чем в радиальных интерфейсах, однако здесь не требуется последовательный перебор всех адресов. Получив сигнал запроса от УВВ, микро-ЭВМ выдает сигнал опроса, который последовательно проходит через все УВВ. Если УВВ готово к передаче сообщения, то дальнейшее прохождение сигнала опроса блокируется, а это УВВ получает разрешение на передачу сообщения.

4. По принципу обмена информацией,

· синхронный интерфейс;

· асинхронный интерфейс;

· полуасинхронный.

В синхронном интерфейсе передающее устройство выдает сигнал на свои линии и поддерживает сигнал на них в течении заранее установленного постоянного интервала времени. Моменты выдачи информации передающим устройством синхронизируются либо при использовании отдельной линии синхронизации, либо специальными синхронизирующими сигналами. При синхронной передаче темп выдачи и приема данных задается регулярной последовательностью синхросигналов.

В асинхронном интерфейсе синхронизация работы УВВ и микро-ЭВМ осуществляется только на одном цикле приема-передачи. Для этого используется либо специальное обрамление каждого передаваемого символа стартовыми и стоповыми сигналами, либо специальные линии. Асинхронная передача происходит при условии подтверждения приемником готовности к приему и завершается подтверждением о приеме данных.

5. По режиму передачи информации.

· симплексный (однонаправленный) интерфейс (используются однонаправленные линии);

· полудуплексный интерфейс;

· дуплексный (двунаправленные) интерфейс(используются двунаправленные линии);

· мультиплексный.

Симплексный интерфейс служит для передачи сигналов в одном направлении. При полудуплексном интерфейсе может передавать информацию каждое из двух взаимодействующих устройств, но в любой момент времени одно из них передаёт информацию, а другое принимает. Дуплексный интерфейс позволяет передавать сигналы в обоих направлениях в произвольный момент времени, т.е. два независимых канала для передачи информации. Это усложняет приемопередающую аппаратуру, и используются в основном в магистральных интерфейсах. Мультиплексный интерфейс связывает несколько абонентов. При этом, в каждый момент времени передача информации может быть осуществлена между любой парой абонентов в любом, но единственном направлении от одного абонента к другому.

Для простоты расширения ЭВМ обеспечивает стандартизацию интерфейсов. При этом различают:

Информационную совместимость - это согласованность взаимодействий функциональных элементов в соответствии с совокупностью логических условий.

Логические условия определяют структуру и состав унифицированного набора шин, набор процедур по реализации взаимодействия и последовательность их выполнения для различных режимов функционирования, способ кодирования и форматы данных, команд, адресной информации и информации состояния, временные соотношения между управляющими сигналами, ограничения на их форму и взаимодействие Логические условия информационной совместимости определяют функциональную и структурную организацию интерфейса. Условия информационной совместимости определяют объем и сложность схемотехнического оборудования и программного обеспечения, а также основные тактико-технические показатели — пропускную способность, надежность интерфейса, а также объем аппаратурных затрат на устройства сопряжения.

Электрическую совместимость -это согласованность статических и динамических параметров электрических сигналов в системе шин с учетом ограничений на пространственное размещение устройств интерфейса и техническую реализацию приемно-передающих элементов.

Условия электрической совместимости влияют на такие характеристики интерфейса, как скорость обмена данными, предельно допустимое число подключаемых устройств и помехозащищенность.

Конструктивная совместимость -это согласованность конструктивных элементов интерфейса, предназначенных для обеспечения механического контакта электрических соединений и механической замены схемных элементов, блоков и устройств.

Составными физическими элементами связей интерфейса являются:

1. Электрические цепи, называемые линиями интерфейса. Часть линий, сгруппированных по функциональному назначению, называется шиной, а вся совокупность линий—магистралью.

В системе шин интерфейсов условно можно выделить две магистрали:

· магистраль информационного канала и

· магистраль управления информационным каналом.

По информационной магистрали передаются коды данных, адресов, команд и состояний устройств. Соответствующим шинам интерфейса присваивают наименования - шина данных, адресов, команд и т.д. В большинстве случаев коды данных, адресов, команд и состояний передаются по шинам интерфейса с разделением времени за счет мультиплексирования шин. Это достигается введением дополнительных линий для обозначения типа передаваемой информации, называемых линиями идентификации. Их применение позволяет существенно сократить число линий информационной магистрали интерфейса, однако при этом происходит снижение быстродействия передачи информации.

2. Интерфейсные БИС, которые рассмотрим ниже.

Шинные формирователи

Шинные формирователи (ШФ), называемые также приемопередатчиками, шинными драйверами или магистральными вентиль-буферами, включаются между источником информации и шиной. Они усиливают сигналы по мощности при работе на шину, отключают источник информации от шины, когда он не участвует в обмене, формируют при необходимости требуемые] уровни сигналов логической 1 или 0. Двунаправленные ШФ позволяют в зависимости от сигнала управления передавать сигналы в шину или, напротив, принимать их с шины и передавать приемнику данных.

Различные ШФ отличаются не только разрядностью, но и передачей сигналов в прямом или инвертированном виде (ШФИ), а также прямым или инверсными сигналами разрешения работы. Отличаются они и электрическими характеристиками. Рассмотрим ШФ более подробно.

Часто при проектировании цифровых устройств возникает проблема обеспечения передачи данных в разных направлениях, передачи параллельного кода через одну магистраль и т.п.

Для решения данной проблемы были спроектированы и широко используются специальные цифровые устройства комбинационного типа – шинные приёмопередатчики (шинные формирователи, шинные драйверы и т.п.). Иногда говорят, что это магистральные устройства.

Магистральные (шинные) приемопередающие формирователи ‑это специализированные цифровые устройства,предназначенные для согласования входов-выходов других цифровых устройств в узлах передачи данных и для управления направлением передачи данных в шинах.

Классифицировать ШФ можно по направлению передачи информации:

- однонаправленные шинные драйверы (здесь данные передаются в одном направлении, т. е. определенные выводы микросхемы являются входными и определенные ‑ выходными);

- двунаправленные шинные драйверы (здесь одни и те же выходы могут быть как входными, так и выходными).

Шинные формирователи имеют три n-разрядных канала А, В, С. Канал А (DI) предназначен только для приема информации, канал В — для приема информации с выдачей ее в канал С (DO) либо для выдачи информации, принятой через канал А. Кроме того, в состав схемы входят специальные буферные устройства, которые служат для разрешения или запрета передачи через них информации, и логические элементы, играющие управляющую роль.

Рис. 2 УГО шинного формирователя типа К589АП16 (а), КР531АП2 (б).

Шинные формирователи могут иметь следующие УГО, соответственно для ИМС типа К589АП16 (рис. 2а) и ИМС типа КР531АП2 (рис. 2б). На рисунках: вход ВК (ЕВ) – вход выборки кристалла, выходы С₁…С₄ (DO) - выходы информации, В₁…В₄ (DB) – Входы/выходы реверсивной передачи, А₁…А₄ (DI) – входы информации, УВ (EO) – вход управления выдакей.

Схема шинного формирователя типа К589АП16 приведена на рисунке 3.

Из рисунка видно, в состав схемы входят буферные устройства Б₁, Б₂ и двухвходовые элементы И с инверсными входами.

При установке на входе ВК уровня лог. 1 на выходах элементов И1 и И2 устанавливается уровень лог. 0. Все буферные устройства Б₁ и Б₂ устанавливаются в закрытое состояние, и независимо от уровня сигнала на управляющем входе УВ информация через ШФ не передается.

Рис. 3. Схема шинного формирователя типа К589АП16

При установке на входе ВК уровня лог. 0 в зависимости от значения сигнала на входе УВ открывается одна из групп буферов (Б₁ или Б₂), и информация передается через буферы, устанавливаемые в открытое состояние, а именно: если на входе УВ действует уровень лог. 0, происходит передача от входа А к выходу В (открыты буферы Б₁, буферы Б₂ закрыты); при действии на входе УВ уровня лог. 1 происходит передача от входа В к выходу С (открыты буферы Б₂, буферы Б₁ закрыты).

Рис. 4 Схема двунаправленного шинного формирователя

При объединении выводов А и С, как показано на рисунке 4, ШФ обеспечивает управляемую передачу в два направления. Если УВ=0, то передача осущест­вляется в направлении от входа А к выходу В (выходы С отключены); если УВ=1, то передача осуществляется в обратном направ­лении от входа В к выходу С.

Помимо этого, шинные драйверы могут иметь третье состояние выходов (состояние высокого импеданса Z) и открытый коллекторный выход (ОК).

На рисунке 5б показано использование ШФ в качестве буферного устройства между ЗУ и двунаправленной шиной данных. Связь с шиной данных осуществ­ляется через двунаправленный вывод В ШФ. При записи в ЗУ данные с вывода В ШФ при УВ=1 передаются на выход С, при чтении данные из ЗУ принимаются на вход А, с которого они при УВ=0 передаются на выход В. Аналогичные функции выполняет ШФ в схеме на рисунке 5.34б, обеспечивая связь выходной шины дан­ных Д и входной шины В процессора с двунаправленной шиной внешнего устройства.

Рис. 5. Применение шинных формирователей:
а – двунаправленная шина, б – буферное устройство

Показанное на рисунке 5 включение ШФ может быть использовано для увеличения нагрузочной способности двунаправленной шины.

К основным параметрам ШФ относятся: потребляемая мощность, время задержки, напряжение питания.

Буферные регистры

Буферные регистры служат для подключения к магистрали внешнего устройства. В отличие от ШФ, буферные регистры способны хранить данные. Благодаря этому они могут выполнять временную буферизацию данных, что составляет важнейшую функцию портов. Буферные каскады с тремя состояниями на выходах регистра обеспечивают портам возможность отключения от магистрали под действием управляющих сигналов, а также необходимую нагрузочную способность.

Через порты ввода данные от ВУ поступают в магистраль, а через порты вывода данные с магистрали передаются тому или иному модулю. Порты ввода-вывода могут выполнять обе указанные операции.

В МПК К580 имеются восьмиразрядные буферные регистры ИР82 и ИР83 (инвертирующий) — аналоги зарубежных ИС Intel 8282 и 8283.

Таким образом, интерфейсные БИС в «железе» реализуют обмен информацией различных узлов МПС и внешних устройств.

3. Проектирование микроконтроллеров и микропроцессоров

Основные положения

При проектировании микроконтроллеров приходится решать одну из самых сложных задач разработки – задачу оптимального распределения функций микроконтроллера между АС и ПО. Для решения такой задачи применяются различные методы.

В настоящее время наибольшее распространение получил методологический прием, при котором весь цикл разработки микроконтроллеров рассматривается как последовательность трех фаз проектирования:

1) анализ задачи и выбор (и/или разработка) АС микроконтроллера,

2) разработка прикладного ПО микроконтроллера,

3) комплексирование АС и ПО в прототипе микроконтроллера и его отладка.

Фаза разработки ПО, то есть фаза получения прикладного программного продукта (ППП), в свою очередь разбивается на два существенно различных этапа: «от постановки задачи к исходной программе», «от исходной программы к объектному модулю».

Этап разработки «от исходной программы к объектному модулю» имеет своей целью получение машинных кодов прикладных программ, работающих в микроконтроллере. Этот этап легко поддается формализации и поддержан всей мощью системного программного обеспечения МП, направленного на автоматизацию процесса получения ППП.

В отличие от первого, этап разработки ПО «от постановки задачи к исходной программе» практически не поддается формализации и, следовательно, не может быть автоматизирован. Проектная работа здесь носит творческий характер, изобилует решениями, имеющими «волевую» или «вкусовую» окраску, и решениями, продиктованными конъюнктурными соображениями. В силу этих обстоятельств именно на этом этапе разработки ПО проектировщик микроконтроллера сталкивается с наибольшим количеством трудностей.

Качество получаемого прикладного ПО всецело зависит от уровня проектных решений, принятых на этапе «от постановки задачи к исходной программе», который в свою очередь определяется опытом и квалификацией разработчика.

Ниже приводится описание формализованной методики, регламентирующей последовательность действий разработчика прикладного ПО на самом сложном и слабо формализуемом этапе работы «от постановки задачи к исходной программе».

Трудоресурсы, затрачиваемые собственно на программ­мирование, то есть на получение машинных кодов, столь незначительны по сравнению с ресурсами, затрачиваемыми на процесс формализации прикладной задачи и разработку алгоритма, что говорят не о проблеме разработки прикладного ПО микроконтроллеров, а о проблеме формализации профессиональных знаний конечного пользователя МП. Подобно тому как появление МП привело к продолжающемуся процессу перемещения основного объема затрат на проектирование контроллеров из сферы разработки АС в сферу разработки ПО, так и стремительное расширение возможных областей применения МП приводит к перемещению центра тяжести усилий по разработке прикладного ПО с фазы реализации на фазу постановки и формализации задачи.

Если задача уже поставлена, то наиболее трудоемкой и сложной (из-за тесной связанности с областью приложения будущей программы) стадией работы является стадия формирования алгоритма решения поставленной задачи. Вся последующая работа по преобразованию алгоритма в машинные коды – это просто совокупность процессов трансляции. Реализация этих процессов опирается на системное ПО. Вследствие этого собственно программирование требует только около 10 % общих трудозатрат. Отсюда видно, что основную творческую нагрузку при разработке прикладного ПО микроконтроллеров несет не профессиональный программист, а программирующий профессионал – специалист в данной предметной области знаний. Ориентация на разработку ППП для микроконтроллеров силами программирующих профессионалов получает распространение еще и потому, что в условиях быстро дешевеющей памяти изменились стиль и технология разработки программ. Экономят теперь уже не память микроконтроллеров, а время разработчика ПО, то есть сокращают сроки разработки изделия.

Лекция № 17

Тема: «Интерфейсы микропроцессорных систем. Способы использования микропроцессорных систем в радиоэлектронных устройствах»

Текст лекции по дисциплине: «Цифровые устройства и

микропроцессоры»

КАЛИНИНГРАД

Г

Содержание

Введение.

Учебные вопросы (основная часть):

1. Интерфейсы микропроцессоров.

2. Интерфейсные БИС.

3. Проектирование микроконтроллеров и микропроцессоров

Заключение

Литература:

Основная литература

Л1. А.К.Нарышкин «Цифровые устройств и микропроцессоры»: учеб. пособие для студ. Высш. Учебн. Заведений/ А. К. Нарышкин, 2 – е изд. - Издательский центр «Академия», 2008г. с. 264-267

Дополнительная литература

Л5. Угрюмов Е.П.. Цифровая схемотехника. Уч. пособие для вузов – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. с. 299-348

Учебно-материальное обеспечение:

1. Полилюкс

2. Слайды

Текст лекции

Введение

При работе микроконтроллеров (и МП который является его частью) различают внутренний и внешний обмен информацией. При внутреннем обмене данные передаются из постоянной или оперативной памяти в МП, а результаты вычислений передаются из МП в оперативную память. Внешний обмен предполагает передачу информации между внешними источниками или потребителями информации (УВВ), с одной стороны, и МП или оперативной памятью с другой стороны. При любом (внешнем или внутреннем) обмене он осуществляется по определенному набору проводников (шин), причем соблюдается определенное временное расположение и характеристики передаваемых сигналов. Эта задача возлагается на унифицированные системы сопряжения — интерфейсы. В узком смысле термин «интерфейс» обычно трактуется как синоним слова «сопряжение».

В микроконтроллерах объектов или процессов аппаратные средства (АС) и программное обеспечение (ПО) существуют в форме неделимого аппаратно-программного комплекса. При проектировании микроконтроллеров приходится решать одну из самых сложных задач разработки, а именно задачу оптимального распределения функций микроконтроллера между АС и ПО.

1. Интерфейсы микропроцессоров.

При работе микроконтроллеров (и МП который является его частью) различают внутренний и внешний обмен информацией. При внутреннем обмене данные передаются из постоянной или оперативной памяти в МП, а результаты вычислений передаются из МП в оперативную память. Внешний обмен предполагает передачу информации между внешними источниками или потребителями информации (УВВ), с одной стороны, и МП или оперативной памятью с другой стороны. При любом (внешнем или внутреннем) обмене он осуществляется по определенному набору проводников (шин), причем соблюдается определенное временное расположение и характеристики передаваемых сигналов. Эта задача возлагается на унифицированные системы сопряжения — интерфейсы. В узком смысле термин «интерфейс» обычно трактуется как синоним слова «сопряжение».

Интерфейс - совокупность унифицированных аппаратурных, программных и конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматических системах сбора и обработки информации.

Интерфейс служит для обеспечении информационной, электрической и конструктивной совместимости между функциональными элементами системы.

Интерфейсы можно классифицировать по следующим основным признакам:

1. По функциональному признаку

· внутренний интерфейс;

· внешний интерфейс;

МП выполняются, как правило, по структуре с одним общим внутренним интерфейсом, что предполагает наличие общей шины, к которой подсоединяются все узлы и блоки МП. В каждый момент времени через общую шину может происходить обмен данными только между одной парой подключенных к ней узлов и блоков МП. Каждый функциональный блок микропроцессора подключен к внутренней шине данных, однако воспользоваться ею может только после получения соответствующего сигнала от схем управления. Количество линий в общей шине для передачи данных называется информационной шириной интерфейса.

Внешний интерфейс предполагает передачу информации между внешними источниками или потребителями информации (УВВ), с одной стороны, и МП или оперативной памятью с другой стороны.

2. По способу передачи информации,

· параллельные интерфейсы;

· последовательные интерфейсы;

· параллельно-последовательный.

Параллельные интерфейсы позволяют передавать всю или часть информации по многопроводной линии. Последовательные интерфейсы служат для последовательной передачи информации по двухпроводной линии. Параллельные интерфейсы имеют значительно более высокое быстродействие по сравнению с последовательными, но требуют для своей реализации существенных аппаратурных затрат.

3. По способу подключения устройств друг к другу,

· радиальные интерфейсы

· магистральные интерфейсы

· цепочечные интерфейсы

· комбинированные (смешанные) интерфейсы

Рис. 1 Виды интерфейсов

В радиальных интерфейсах используются индивидуальные для каждого УВВ линии, по которым производится передача только между этим УВВ и микро-ЭВМ. В радиальных интерфейсах (а) все операции по управлению и коммутации осуществляются микро-ЭВМ, в состав которой входят специализированные интерфейсные блоки по одному для каждого периферийного устройства. Все УВВ работают независимо друг от друга и могут передавать информацию в любой момент времени, которая записывается в буферный регистр данных соответствующего специализированного интерфейсного блока. Очередность приема информации из буферных регистров определяется МП микро-ЭВМ. Достоинством радиального интерфейса является относительная конструктивная простота при подключении к нему УВВ. Основным недостатком—увеличение количества линий связи и соответственно усилительных элементов.

В магистральных интерфейсах (б) используются общие линии для всех УВВ и разделение во времени информационных сигналов. Сигнал на любой линии доступен одновременно всем подключенным к ней устройствам. Всем УВВ присваиваются адреса (номера портов), которые фиксируются в виде собственного адреса в специальном регистре, входящем в состав УВВ. Эта запись производится при подключении УВВ к микро-ЭВМ. Если данные передаются из микро-ЭВМ в УВВ, то передаче этого сообщения должна предшествовать передача адреса УВВ. Каждое УВВ производит сравнение передаваемого и собственного адресов. При их совпадении выдается сигнал готовности УВВ к обмену. Эта процедура называется адресацией. Остальные УВВ принимать последующие сообщения не будут. При магистральной структуре передача адреса и данных занимает мало времени, так как сигналы доступны всем устройствам.

В цепочечных интерфейсах (с) передаче данных от УВВ также предшествует передача адреса, однако этот адрес последовательно проходит через все УВВ. Процедура адресации занимает больше времени, чем в радиальных интерфейсах, однако здесь не требуется последовательный перебор всех адресов. Получив сигнал запроса от УВВ, микро-ЭВМ выдает сигнал опроса, который последовательно проходит через все УВВ. Если УВВ готово к передаче сообщения, то дальнейшее прохождение сигнала опроса блокируется, а это УВВ получает разрешение на передачу сообщения.

4. По принципу обмена информацией,

· синхронный интерфейс;

· асинхронный интерфейс;

· полуасинхронный.

В синхронном интерфейсе передающее устройство выдает сигнал на свои линии и поддерживает сигнал на них в течении заранее установленного постоянного интервала времени. Моменты выдачи информации передающим устройством синхронизируются либо при использовании отдельной линии синхронизации, либо специальными синхронизирующими сигналами. При синхронной передаче темп выдачи и приема данных задается регулярной последовательностью синхросигналов.

В асинхронном интерфейсе синхронизация работы УВВ и микро-ЭВМ осуществляется только на одном цикле приема-передачи. Для этого используется либо специальное обрамление каждого передаваемого символа стартовыми и стоповыми сигналами, либо специальные линии. Асинхронная передача происходит при условии подтверждения приемником готовности к приему и завершается подтверждением о приеме данных.

5. По режиму передачи информации.

· симплексный (однонаправленный) интерфейс (используются однонаправленные линии);

· полудуплексный интерфейс;

· дуплексный (двунаправленные) интерфейс(используются двунаправленные линии);

· мультиплексный.

Симплексный интерфейс служит для передачи сигналов в одном направлении. При полудуплексном интерфейсе может передавать информацию каждое из двух взаимодействующих устройств, но в любой момент времени одно из них передаёт информацию, а другое принимает. Дуплексный интерфейс позволяет передавать сигналы в обоих направлениях в произвольный момент времени, т.е. два независимых канала для передачи информации. Это усложняет приемопередающую аппаратуру, и используются в основном в магистральных интерфейсах. Мультиплексный интерфейс связывает несколько абонентов. При этом, в каждый момент времени передача информации может быть осуществлена между любой парой абонентов в любом, но единственном направлении от одного абонента к другому.

Для простоты расширения ЭВМ обеспечивает стандартизацию интерфейсов. При этом различают:

Информационную совместимость - это согласованность взаимодействий функциональных элементов в соответствии с совокупностью логических условий.

Логические условия определяют структуру и состав унифицированного набора шин, набор процедур по реализации взаимодействия и последовательность их выполнения для различных режимов функционирования, способ кодирования и форматы данных, команд, адресной информации и информации состояния, временные соотношения между управляющими сигналами, ограничения на их форму и взаимодействие Логические условия информационной совместимости определяют функциональную и структурную организацию интерфейса. Условия информационной совместимости определяют объем и сложность схемотехнического оборудования и программного обеспечения, а также основные тактико-технические показатели — пропускную способность, надежность интерфейса, а также объем аппаратурных затрат на устройства сопряжения.

Электрическую совместимость -это согласованность статических и динамических параметров электрических сигналов в системе шин с учетом ограничений на пространственное размещение устройств интерфейса и техническую реализацию приемно-передающих элементов.

Условия электрической совместимости влияют на такие характеристики интерфейса, как скорость обмена данными, предельно допустимое число подключаемых устройств и помехозащищенность.

Конструктивная совместимость -это согласованность конструктивных элементов интерфейса, предназначенных для обеспечения механического контакта электрических соединений и механической замены схемных элементов, блоков и устройств.

Составными физическими элементами связей интерфейса являются:

1. Электрические цепи, называемые линиями интерфейса. Часть линий, сгруппированных по функциональному назначению, называется шиной, а вся совокупность линий—магистралью.

В системе шин интерфейсов условно можно выделить две магистрали:

· магистраль информационного канала и

· магистраль управления информационным каналом.

По информационной магистрали передаются коды данных, адресов, команд и состояний устройств. Соответствующим шинам интерфейса присваивают наименования - шина данных, адресов, команд и т.д. В большинстве случаев коды данных, адресо