Стандартні інтерфейси підключення датчиків і дослідницьких приладів

Інформатика, програмування

РЕФЕРАТ

ПО ФОПІ

По темі: Стандартні інтерфейси підключення датчиків і дослідницьких приладів

Виконав: xxxxxx xxxx гр.xxxxx

ПетрГУ, 2003

Зміст

1. Паралельний порт.

2. Послідовні порти ПЕВМ.Інтерфейс RS-232C.

3. Інтерфейс USB: опис та основи пристроїв сполучення

4. ЦИФРОВИЙ Запам'ятовувати Осцилограф ЛА-ОЦЗС.

5. Джерела.
Паралельний порт.

Оскільки паралельний порт в IBM PC-сумісному комп'ютері використовується для підключення принтера, то його часто називають принтер портом. Комп'ютер працює максимум з трьома паралельними портами, які мають логічні імена LPT1, LPT2 і LPT3. В адресному просторі комп'ютера резервуються базові адреси цих портів: 3BCh,

378h і 278h. Перша адреса зазвичай використовується, якщо порт знаходиться, наприклад, на платі графічного адаптера Hercules або EGA. На платі

Multi I/O Card адреса LPT1 - 378h, а LPT2 - 278h. Для порту LPT1 передбачено апаратне переривання IRQ7, а для LPT2 - IRQ5, хоча на практиці вони використовуються дуже рідко. Встановлення базових адрес портів і можливість використання переривань настроюються установкою перемичок (jumpers) на платі, опис яких наведено звичайно у технічній документації для конкретного адаптера.

BIOS підтримує до чотирьох (іноді до трьох) LPT-портів (LPT1 - LPT4) своїм сервісом - перериванням INT 17h, що забезпечує через них зв'язок з пристроями по інтерфейсу Centromcs. Цим сервісом BIOS здійснює висновок символу (за опитуванням готовності, не використовуючи апаратних переривань), ініціалізацію інтерфейсу та пристрій, а також опитування стану пристрою.

Спочатку інтерфейс Centronics був конструктивно реалізований на декількох ТТЛ мікросхемах. Саме на них у цьому випадку виконується декодування адреси, проміжне зберігання та інвертірованіе окремих сигналів. Інтерфейс Centronics використовує електричні сигнали ТТЛ рівня (+5 В і 0В). Потім широкого поширення набули адаптери, в яких практично всі функції окремих ТТЛ мікросхем об'єднані в одній ВІС типу 82C11, виконаної за КМОП технології (рівні сигналів, як і раніше ТТЛ). Тепер на багатофункціональних картах всі мікросхеми портів і адаптерів "заховані" в одній або двох НВІС.

Починаючи з базової адреси, кожен порт має в адресному просторі три адреси. При цьому перша адреса відповідає регістру даних, що посилаються від комп'ютера до пристрою. Читання встановлених бітів даних можна здійснити за тією ж адресою. Фізично читання даних відбувається через спеціальний буфер даних. Наступний адреса (базовий плюс 1) дозволяє читати регістр статусу адаптера (розташований у пристрої) через буферну мікросхему. У регістрі статусу біти 3-7 дозволяють визначити стан деяких сигналів інтерфейсу Centronics: біт 3 = 0: Error біт 4 = 1: Select біт 5 = 1: Paper out біт 6 = 0: Acknowledge біт 7 = 0: Busy

Читання регістра статусу має сенс при передачі даних на принтер для визначення стану принтера та процесу передачі даних.

Адреса третього порту (базовий плюс 2) відповідає регістру управління інтерфейсу.

Стандарт IEEE 1284-1994.

Стандарт на паралельний інтерфейс шиї 1284, прийнятий в 1994 році, визначає терміни SPP, ЕРР і ЕСР. Стандарт визначає 5 режимів обміну даними, метод узгодження режиму, фізичний і електричний інтерфейси. Згідно з IEEE 1284, можливі наступні режими обміну даними через паралельний порт:

-Compatibility Mode - односпрямований (висновок) по протоколу

Centromcs. Цей режим відповідає стандартній (традиційному) порту

SPP.

-Nibble Mode - введення байти в два циклу (по 4 біта), використовуючи для прийому лінії стану. Цей режим обміну може використовуватися на будь-яких адаптерах.

-Byte Mode - введення байти цілком, використовуючи для прийому лінії даних.

Цей режим можна використовувати лише на портах, що допускають читання вихідних даних

(Bi-Directi'onal або PS/2 Type 1).

-ЕРР (Enhanced Parallel Port) Mode - двоспрямований обмін даними, при якому керуючі сигнали інтерфейсу генеруються апаратно під час циклу звернення до порту (читання чи запису в порт). Ефективний при роботі з пристроями зовнішньої пам'яті, адаптерами локальних мереж.

-ЕСР (Extended Capability Port) Mode - двоспрямований обмін даними з можливістю апаратного стиску даних за методом RLE (Run Length

Encoding ) і використання FIFO-буферів і DMA. Керуючі сигнали інтерфейсу генеруються апаратно. Ефективний для принтерів і сканерів.

У сучасних АТ-машинах з LPT-портом на системній платі режим порту

- SPP, ЕРР, ЕСР або їх комбінація задається в BIOS Setup. Режим

Compatibility Mode, як це і випливає з його назви, повністю відповідає вищеописаному стандартного порту SPP.

Фізичний і електричний інтерфейс.

Стандарт IEEE 1284 визначає фізичні характеристики приймачів і передавачів сигналів. IEEE 1284 визначає два рівні інтерфейсній сумісності. Перший рівень (Level I) визначений для пристроїв, що не претендують на високошвидкісні режими обміну, але використовують можливості зміни напряму передачі даних. Другий рівень (Level II) визначений для пристроїв, що працюють в розширених режимах, з високими швидкостями і довгими кабелями.

Стандарт IEEE 1284 визначає і три типи використовуваних роз'ємів. Типи

A (DB-25) і В (Centromcs-36) використовуються в традиційних кабелях підключення принтера, тип С - новий малогабаритний 36-контактний роз'єм.

Інтерфейсні кабелі, які традиційно використовуються для підключення принтерів, зазвичай мають від 18 до 25 провідників, в залежності від числа провідників ланцюга GND. Ці провідники можуть бути як перевитими, так і немає. До екрануванню кабелю жорстких вимог не висували. Такі кабелі навряд чи будуть надійно працювати на швидкості передачі 2 Мбайт/с і при довжині понад 2 метри. Стандарт IEEE 1284 регламентує і властивості кабелів.

-Все сигнальні лінії повинні бути перевитими з окремими зворотними

(спільними) проводами.

-Кожна пара повинна мати імпеданс 62 (±) 6 Ом в частотному діапазоні 16

МГц.

-Рівень перехресних перешкод між парами не повинен перевищувати 10%.

-Кабель повинен мати екран (фольгу), що покриває не менше 85% зовнішньої поверхні. На кінцях кабелю екран повинен бути окільцьовані і з'єднаний з контактом роз'єму.

Управління паралельним портом розділяється на два етапи - попереднє конфигурирование (Setup) апаратних засобів порту і поточне (оперативне) перемикання режимів роботи прикладним або системним ПЗ. Оперативне перемикання можливо тільки в межах режимів, дозволених при конфігуруванні. Спосіб і можливості конфігурування LPT-портів залежать від його виконання і місця розташування.

Порт, розташований на платі розширення (зазвичай на Мультикарти), що встановлюється в слот ISA або ISA + VLB, звичайно конфігурується джампера на самій платі. Порт, розташований на системній платі, звичайно конфігурується через BIOS Setup.

Конфігурування підлягають наступні параметри:

-Базовий адресу, яку може мати значення 3BCh, 378h і 278h. При ініціалізації BIOS перевіряє наявність портів за адресами саме в цьому порядку і, відповідно, привласнює виявленим портів логічні імена LPT1, LPT2, LPT3. . Адреса 3BCh має адаптер порту, розташований на платі MDA або HGC. Більшість портів за замовчуванням конфігурується на адресу 378h і може перемикатися на 278h.

-яка використовується лінія запиту переривання, для LPT1 зазвичай використовується

IRQ7, для LPT2 - IRQ5. У багатьох "настільних" застосуваннях переривання від принтера не використовуються, і цей дефіцитний ресурс PC можна заощадити.

Однак при використанні швидкісних режимів ЕСР (або Fast Centronics) робота по перериваннях може помітно підвищити продуктивність і знизити завантаження процесора.

-Використання каналу DMA для режимів ЕСР і Fast Centromcs - дозвіл і номер каналу DMA.

Режим роботи порту може бути заданий в наступних варіантах:

-SPP - порт працює тільки в стандартному односпрямованої програмно-керованому режимі.

-PS/2, він же Bi-Directional - відрізняється від SPP можливістю реверса каналу (за допомогою установки CR.5 = 1).

-Fast Centromcs - апаратне формування протоколу Centromcs з використанням FIFO-буфера і, можливо, DMA.

Підключення кабелю до адаптера паралельного інтерфейсу здійснюється через 25-контактний роз'єм типу D-shell (DB-25 ) (таблиця

1). Розподіл сигналів за контактами обох роз'ємів показано в таблиці

2. Взагалі кажучи, для простої передачі даних на принтер потрібні не всі сигнали певні стандартом Centronics. Для того щоб забезпечити функціонування інтерфейсу, досить використовувати тільки 8 біт даних (D0-D7), стрибає сигнал (Data Strobe) і сигнал зайнятості

(Busy). Тепер кілька слів про тих сигналах, які звичайно використовуються.

Data Strobe. Коли комп'ютер посилає дані на пристрій, він протягом 5 мкс повинен активувати цей сигнал (низький рівень). Цим пристрою повідомляється про те, що дані на відповідних шинах готові.

Data 0-7. За цим 8 сигнальним лініях дані передаються від комп'ютера до пристрою. Після встановлення сигналу Data Strobe пристрій читає цю інформацію.

Acknowledge. Якщо пристрій взяло виставлені комп'ютером дані, то воно на підтвердження протягом приблизно 10 мкс утримує цю лінію в активному стані (низький рівень).

Busy. Якщо пристрій не може прийняти дані, то сигнал активізується (високий рівень). Це може статися, наприклад, у наступних випадках: при ініціалізації пристрою, якщо пристрій перебуває в стані off-line, з появою внутрішньої помилки.

Примітка: Порти розширених стандартів дозволяють зчитувати з зовнішніх пристроїв по лініях даних D0 -D7. Для включення режиму читання необхідно встановити в 1 біт 5 регістра управління інтерфейсом (третій порт, базовий адреса плюс 2).

Таблиця 1. Сигнали паралельного інтерфейсу (роз'єм DB25).

Таблиця 2. Сигнали паралельного інтерфейсу (роз'єм Centronics)
| Контакт | Напрямок | Сигнал |
| 1 | Вхід | Data Strobe |
| 2 | Вхід | Data0 |
| 3 | Вхід | Data1 |
| 4 | Вхід | Data2 |
| 5 | Вхід | Data3 |
| 6 | Вхід | Data4 |
| 7 | Вхід | Data5 |
| 8 | Вхід | Data6 |
| 9 | Вхід | Data7 |
| 10 | Вихід | Acknowledge |
| 11 | Вихід | Busy |
| 12 | Вихід | Paper Out |
| 13 | Вихід | Select |
| 14 | Вхід | Auto feed |
| 15 | - | No connect |
| 16 | - | Gnd |
| 17 | - | Shassis Gnd |
| 18 | - | 5 V |
| 19-30 | - | Gnd |
| 31 | Вхід | Init |
| 32 | Вихід | Error |
| 33 | - | Gnd |
| 34 | - | Clock |
| 35 | Вхід | Test |
| 36 | Вхід | Select |
| | | Input |

Послідовні порти ПЕВМ.Інтерфейс RS-232C.

Послідовна передача даних

Мікропроцесорна система без засобів введення та виведення виявляється марною. Характеристики та обсяги введення і виведення в системі визначаються, в першу чергу, специфікою її застосування - наприклад, в мікропроцесорної системі управління деяким промисловим процесом не потрібна клавіатура і дисплей, тому що майже напевно її дистанційно програмує і контролює головний мікрокомп'ютер (з використанням послідовної лінії RS -232C).

Оскільки дані зазвичай представлені на шині мікропроцесора у паралельній формі (байтами, словами), їх послідовний ввід-висновок виявляється дещо складним. Для послідовного введення буде потрібно засоби перетворення послідовних вхідних даних в паралельні дані, які можна помістити на шину. З іншого боку, для послідовного виведення необхідні засоби перетворення паралельних даних, представлених на шині, в послідовні вихідні дані. У першому випадку перетворення здійснюється регістром зсуву з послідовним входом і паралельним виходом (SIPO), а в другому - регістром зсуву з паралельним входом і послідовним виходом

(PISO).

Послідовні дані передаються в синхронному або асинхронному режимах. У синхронному режимі всі передачі здійснюються під управлінням загального сигналу синхронізації, який повинен бути присутнім на обох кінцях лінії зв'язку. Асинхронна передача на увазі передачу даних пакетами, кожен пакет містить необхідну інформацію, що вимагається для декодування що містяться в ньому даних. Звичайно, другий режим складніше, але в нього є серйозна перевага: не потрібен окремий сигнал синхронізації.

Існують спеціальні мікросхеми вводу і виводу, які вирішують проблеми перетворення, описані вище. Ось список найбільш типових сигналів таких мікросхем:

D0-D7 - вхідні-вихідні лінії даних, що підключаються безпосередньо до шини процесора;

RXD - прийняті дані (вхідні послідовні дані);

TXD - передані дані (вихідні послідовні дані);

CTS - скидання передачі. На цій лінії периферійний пристрій формує сигнал низького рівня, коли воно готове сприймати інформацію від процесора;

RTS - запит передачі. На цю лінію мікропроцесорна система видає сигнал низького рівня, коли вона має намір передавати дані в периферійний пристрій.

Усі сигнали програмованих мікросхем послідовного вводу-виводу

ТТЛ-сумісні. Ці сигнали розраховані тільки на дуже короткі лінії зв'язку. Для послідовної передачі даних на значні відстані потрібні додаткові буфери та перетворювачі рівнів, що включаються між мікросхемами послідовного вводу-виводу і лінією зв'язку.
Загальні відомості про інтерфейсі RS-232C

Інтерфейс RS-232C є найбільш широко поширеною стандартної послідовної зв'язком між мікрокомп'ютерами і периферійними пристроями. Інтерфейс, визначений стандартом

Асоціації електронної промисловості (EIA), передбачає наявність обладнання двох видів: термінального DTE і зв'язкового DCE.

Щоб не скласти неправильного уявлення про інтерфейс RS-232C, необхідно чітко розуміти різницю між цими видами обладнання.

Термінальне обладнання, наприклад мікрокомп'ютер, може здійснювати і

(або) приймати дані по послідовному інтерфейсу. Воно як би закінчує (terminate) послідовну лінію. Зв'язне устаткування - пристрої, які можуть спростити передачу даних спільно з термінальним обладнанням. Наочним приклад зв'язкового обладнання служить модем (модулятор-демодулятор). Він виявляється сполучною ланкою в послідовному ланцюжку між комп'ютером і телефонною лінією.

Різниця між термінальними і зв'язківцями пристроями досить розпливчасто, тому виникають певні труднощі в розумінні того, до якого типу обладнання відноситься той або інший пристрій. Розглянемо ситуацію з принтером. До якого обладнанню його віднести? Як зв'язати два комп'ютери, коли вони обидва діють як термінальне обладнання. Щоб відповісти на ці питання слід розглянути фізичне з'єднання пристроїв. Зробивши незначні зміни в лініях інтерфейсу RS-

232C, можна змусити зв'язне устаткування функціонувати як термінальне. Щоб розібратися в тому, як це зробити, потрібно проаналізувати функції сигналів інтерфейсу RS-232C (таблиця 1).

Таблиця 1. Опції сигнальних ліній інтерфейсу RS-232C.

| Номер | Скорочення | Спрямований | Повна назва |
| контакту | | чі | |
| 1 | FG | - | Основна або захисна земля |
| 2 | TD (TXD) | До DCE | Передані дані |
| 3 | RD (RXD) | До DTE | приймаються дані |
| 4 | RTS | До DCE | Запит передачі |
| 5 | CTS | До DTE | Скидання передачі |
| 6 | DSR | До DTE | Готовність модему |
| 7 | SG | - | Сигнальна земля |
| 8 | DCD | До DTE | Виявлення несучої даних |
| 9 | - | До DTE | (Позитивне контрольне напруга) |
| 10 | - | До DTE | (Негативне контрольне напруга) |
| 11 | QM | До DTE | Режим вирівнювання |
| 12 | SDCD | До DTE | Виявлення несучої вторинних даних |
| 13 | SCTS | До DTE | Вторинний скидання передачі |
| 14 | STD | До DCE | Вторинні передані дані |
| 15 | TC | До DTE | Синхронізація передавача |
| 16 | SRD | До DTE | Вторинні приймаються дані |
| 17 | RC | До DTE | Синхронізація приймача |
| 18 | DCR | До DCE | Розділена синхронізація приймача |
| 19 | SRTS | До DCE | Вторинний запит передачі |
| 20 | DTR | До DCE | Готовність терміналу |
| 21 | SQ | До DTE | Якість сигналу |
| 22 | RI | До DTE | Індикатор дзвінка |
| 23 | - | До DCE | (Селектор швидкості даних) |
| 24 | TC | До DCE | Зовнішня синхронізація передавача |
| 25 | - | До DCE | (Зайнятість) |

Примітки:

Лінії 11, 18, 25 зазвичай вважають незаземленій. Наведена в таблиці специфікація відноситься до специфікаціям Bell 113B і 208A.

Лінії 9 і 10 використовуються для контролю негативного (MARK) і позитивного (SPACE) рівнів напруги.

Щоб уникнути плутанини між RD (Read - зчитувати) і RD (Received Data

- прийняті дані) використовуватимуться позначення RXD і TXD, а не RD і TD.

Стандартний послідовний порт RS-232C має форму 25 -контактного роз'єму типу D (рис 1).

Рис. 1. Призначення ліній 25-контактного роз'єму типу D для інтерфейсу RS-

232C

Термінальне устаткування звичайно оснащене роз'ємом з штирькамі, а зв'язне - роз'ємом з отворами (але можуть бути і винятки).

Сигнали інтерфейсу RS-232C поділяються на наступні класи.
Послідовні дані

(наприклад, TXD, RXD). Інтерфейс RS-232C забезпечує два незалежних послідовних каналу даних: первинний (головний) і вторинний

(допоміжний). Обидва канали можуть працювати в дуплексному режимі, тобто одночасно здійснюють передачу і прийом інформації.
Керуючі сигнали квітірованія

(наприклад, RTS, CTS). Сигнали квітірованія - засіб, за допомогою якого обмін сигналами дозволяє DTE почати діалог з DCE до фактичної передачі або прийому даних по послідовній лінії зв'язку.
Сигнали синхронізації

(наприклад, TC, RC). У синхронному режимі (на відміну від більш поширеного асинхронного) між пристроями необхідно передавати сигнали синхронізації, які спрощують синхронізм сигналу з метою його декодування.

На практиці допоміжний канал RS-232C застосовується рідко, і в асинхронному режимі замість 25 ліній використовуються 9 ліній (табл. 2).

Таблиця 2. Основні лінії інтерфейсу RS-232C.

| Номер | Сигнал | Виконувана функція |
| контакту | | |
| 1 | FG | Підключення землі до стійки або шасі |
| | | Обладнання |
| 2 | TXD | Послідовні передача даних від DTE к |
| | | DCE |
| 3 | RXD | Послідовні дані, що приймаються DTE від DCE |
| 4 | RTS | Вимога DTE надіслати дані до DCE |
| 5 | CTS | Готовність DCE приймати дані від DTE |
| 6 | DSR | Повідомлення DCE про те, що зв'язок встановлено |
| 7 | SG | Зворотний тракт загального сигналу (землі) |
| 8 | DCD | DTE працює і DCE може підключиться до каналу |
| | | Зв'язку |

Види сигналів

У більшості схем, що містять інтерфейс RS-232C, дані передаються асинхронно, тобто у вигляді послідовності пакета даних. Кожен пакет містить один символ коду ASCII, причому інформація в пакеті достатня для його декодування без окремого сигналу синхронізації.

Символи коду ASCII представляються сім'ю битами, наприклад літера А має код 1000001. Щоб передати букву А по інтерфейсу RS-232C, необхідно ввести додаткові біти, що позначають початок і кінець пакету. Крім того, бажано додати зайвий біт для простого контролю помилок за паритетом (парності).

Найбільш широко поширений формат, що включає в себе один стартовий біт, один біт паритету і два степових бита. Початок пакету даних завжди відзначає низький рівень стартового біта. Після нього слід 7 біт даних знака коду ASCII. Біт парності містить 1 або 0 так, щоб загальне число одиниць у 8-бітної групі було непарним. Останнім передаються два степових бита, представлених високим рівнем напруги.

Еквівалентний ТТЛ-сигнал при передачі літери А показано на рис. 2.

Рис. 2. Представлення коду літери А сигнальними рівнями ТТЛ.

Таким чином, повне асинхронно передається слово складається з 11 біт

(фактично дані містять тільки 7 біт) і записується у вигляді < p> 01000001011.

Використовувані в інтерфейсі RS-232C рівні сигналів відрізняються від рівнів сигналів, що діють в комп'ютері. Логічний 0 (SPACE) представляється позитивним напругою в діапазоні від 3 до 25 В, логічна 1 (MARK) - негативним напругою в діапазоні від -3 до

-25 В. На рис. 3 показаний сигнал в тому вигляді, в якому він існує на лініях TXD і RXD інтерфейсу RS-232C.

Рис. 3. Вид коду літери А на сигнальних лініях TXD і RXD.

Зрушення рівня, тобто перетворення ТТЛ-рівнів у рівні інтерфейсу RS-

232C і навпаки здійснюється спеціальними мікросхемами драйвера лінії і приймача лінії.

На рис. 4 представлений типовий мікрокомп'ютерної інтерфейс RS-232C.

Програмована мікросхема DD1 послідовного введення здійснює паралельно-послідовні і послідовно-паралельні перетворення даних. Мікросхеми DD2 і DD3 виробляють зрушення рівнів для трьох вихідних сигналів TXD, RTS, DTR, а мікросхема DD4 - для трьох вхідних сигналів RXD, CTS, DSR. Мікросхеми DD2 і DD3 вимагають напруги живлення ± 12 В.

Рис. 4. Типова схема інтерфейсу RS-232C.
Удосконалення

Розроблено кілька нових стандартів, спрямованих на усунення недоліків первинних специфікацій інтерфейсу RS-232C. Серед них можна відзначити інтерфейс RS-422 (балансні система, що допускає імпеданс лінії до 50 Ом), RS-423 (небалансная система з мінімальним імпедансом лінії 450 Ом) і RS-449 (стандарт з високою швидкістю передачі даних, в якому кілька змінено функції схем і застосовується 37-контактний роз'єм типу D).
Тестове обладнання для інтерфейсу RS-232C
З'єднувачі.

Ці дешеві пристрої спрощують перехресні з'єднання сигнальних ліній інтерфейсу RS-232C. Вони зазвичай оснащуються двома роз'ємами типу D

(або стрічковими кабелями, що мають розетку і вставку), і всі лінії проводяться до тієї області, куди можна вставити перемички. Такі пристрої включаються послідовно з лініями інтерфейсу RS-232C, і потім перевіряються різні комбінації підключень.
Трансформатори роз'єму.

Зазвичай ці пристосування мають роз'єм RS-232C зі штирькамі на одній стороні і роз'єм з отворами на інший стороні.
Порожні модеми.

Як і попередні пристрої, порожні модеми включаються послідовно у тракт даних інтерфейсу RS-232C. Їх функції полягають у зміні сигнальних ліній таким чином, щоб перетворити

DTE в DCE.
Лінійні монітори.

Монітори показує логічні стану (в термінах MARK і SPACE) найбільш поширених сигнальних ліній даних і квітірованія. З їх допомогою користувач отримує інформацію про те, які сигнали в системі присутні і активні.
Врізки.

Ці пристрої забезпечують доступ до сигнальним лініях. У них, як правило, поєднані можливості з'єднувачів і лінійних моніторів і, крім того, передбачені перемикачі або перемички для з'єднання ліній з обох сторін пристрою.
Інтерфейсні тестери.

За своєю конструкцією ці пристрої дещо складніше попередніх простих пристроїв. Вони дозволяють переводити лінії в стану MARK або

SPACE, виявляти перешкоди, вимірювати швидкість передачі даних і вказаний структуру слова даних.

Інтерфейс USB: опис та основи пристроїв сполучення < p> Інтерфейс USB (Universal Serial Bus - Універсальний Послідовний

Інтерфейс) призначений для підключення периферійних пристроїв до персонального комп'ютера. Дозволяє проводити обмін інформацією з периферійними пристроями на трьох швидкостях (специфікація USB 2.0):
0. Низька швидкість (Low Speed - LS) - 1,5 Мбіт/с;
1. Повна швидкість (Full Speed - FS) - 12 Мбіт/с;
2. Висока швидкість (High Speed - HS) - 480 Мбіт/с.

Для підключення периферійних пристроїв використовується 4-жильний кабель: живлення +5 В, сигнальні дроти D + і D-, загальний провід.

Інтерфейс USB сполучає між собою хост (host) та пристрої. Хост знаходиться всередині персонального комп'ютера і управляє роботою всього інтерфейсу. Для того, щоб до одного порту USB можна було підключати більше одного пристрою, застосовуються хаби (hub - пристрій, що забезпечує підключення до інтерфейсу інших пристроїв). Кореневий хаб

(root hub) знаходиться всередині комп'ютера і підключений безпосередньо до хоста. В інтерфейсі USB використовується спеціальний термін "функція" - це логічно закінчений пристроїв, що виконує будь-яку специфічну функцію. Топологія інтерфейсу USB являє собою набір з 7 рівнів

(tier): на першому рівні знаходиться хост і кореневої хаб, а на останньому - тільки функції. Пристрій, до складу якого входить хаб і один або кілька функцій, називається складовим (compaund device).

Порт хаба або функції, що підключається до хабу більш високого рівня, називається висхідним портом (upstream port), а порт хаба , що підключається до хабу більш низького рівня або до функції називається низхідним портом

(downstream port).

Всі передачі даних по інтерфейсу ініціює хостом. Дані передаються у вигляді пакетів. В інтерфейсі USB наспіл кілька різновидів пакетів: пакет-ознака (token paket) описує тип і напрямок передачі даних, адресу пристрою і порядковий номер кінцевої точки (КТ - адресується частина USB-пристрою); пакет-ознаки бувають декількох типів: IN, OUT, SOF, SETUP; пакет з даними (data packet) містить дані, що передаються; пакет узгодження (handshake packet) призначений для повідомлення про результати пересилання даних; пакети согасованія бувають декількох типів: ACK, NAK, STALL.

Таким чином кожна транзакція складається з трьох фаз: фаза передачі пакету-ознаки, фаза передачі даних і фаза узгодження.

В інтерфейсі USB використовуються декілька типів пересилань інформації.

Управляюча пересилання (control transfer) використовується для конфігурації пристрою, а також для інших специфічних для конкретного пристрою цілей.

Потокове пересилання (bulk transfer) використовується для передачі відносно великого обсягу інформації.

Пересилання з перериванням (iterrupt transfer) використовуються для передачі відносно невеликого обсягу інформації, для якої важлива своєчасна його пересилання. Має обмежену тривалість і підвищений пріоритет щодо інших типів пересилань.

ізохронний пересилання (isochronous transfer) також називається потокової пересиланням реального часу. Інформація, передана до такого пересилання, вимагає реального масштабу часу при її створенні, пересилання та прийомі.

Потокові пересилання характеризуються гарантованої безпомилкової передачею даних між хостом і функцією за допомогою виявлення помилок при передачі і повторного запиту інформації.

Коли хост стає готовим приймати дані від функції, він у фазі передачі пакету-ознаки посилає функції IN-пакет. У відповідь на це функція у фазі передачі даних передає хосту пакет з даними або, якщо вона не може зробити цього, передає NAK-або STALL-пакет. NAK-пакет повідомляє про тимчасову неготовність функції передавати дані, а STALL-пакет повідомляє про необхідність втручання хоста. Якщо хост успішно отримав дані, то він у фазі узгодження посилає функції ACK-пакет. В іншому випадку транзакція завершується.

Коли хост стає готовим передавати дані, він посилає функції OUT-пакет, що супроводжується пакетом з даними. Якщо функція успішно отримала дані, він відсилає хосту ACK-пакет, в іншому разі надсилається NAK-або STALL-пакет.

Керуючі пересилання містять не менш двох стадій: Setup-стадія і статусна стадія. Між ними може також розташовуватися стадія передачі даних. Setup-стадія використовується для виконання SETUP-транзакції, в процесі якої пересилається інформація в керуючу КТ функції. SETUP-транзакція містить SETUP-пакет, пакет з даними і пакет узгодження.

Якщо пакет з даними отримано функцією успішно, то вона відсилає хосту ACK-пакет. В іншому випадку транзакція завершується.

У стадії передачі даних керуючі пересилання містять одну або кілька IN-або OUT-транзакцій, принцип передачі яких такий же, як і в потокових пересиланнях. Усі транзакції у стадії передачі даних повинні проходити в одному напрямку.

У статусної стадії проводиться остання транзакція, яка використовує ті ж принципи, що і в потокових пересиланнях. Напрямок цієї транзакції протилежно тому, що використовувалося в стадії передачі даних. Статусна стадія служить для повідомлення про результат виконання SETUP-стадії та стадії передачі даних. Статусна інформація завжди передається від функції до хоста. При керуючої записи (Control

Write Transfer) статусна інформація передається у фазі передачі даних статусної стадії транзакції. При керуючого читанні (Control Read

Transfer) статусна інформація повертається у фазі узгодженні статусної стадії транзакції, після того як хост відправить пакет даних нульової довжини в попередній фазі передачі даних.

Пересилання з перериванням можуть містити IN-або OUT-пересилки. При отриманні IN-пакету функція може повернути пакет з даними, NAK-пакет або

STALL-пакет. Якщо у функції немає інформації, для якої потрібно переривання, то у фазі передачі даних функція повертає NAK-пакет. Якщо робота КТ з перериванням припинена, то функція повертає STALL-пакет. При необхідності переривання функція повертає необхідну інформацію у фазі передачі даних. Якщо хост успішно отримав дані, то він посилає ACK-пакет. В іншому випадку погоджує пакет хостом не посилається.

ізохронний транзакції містять фазу передачі ознаки і фазу передачі даних, але не мають фази узгодження. Хост відсилає IN-або

OUT-ознака, після чого у фазі передачі даних КТ (для IN-ознаки) або хост (для OUT-ознаки) пересилає дані. Ізохронний транзакції не підтримують фазу узгодження і повторні посилки даних у разі виникнення помилок.

У зв'язку з тим, що в інтерфейсі USB реалізований складний протокол обміну інформацією, у пристрої сполучення з інтерфейсом USB необхідний мікропроцесорний блок, що забезпечує підтримку протоколу . Тому основним варіантом при розробці пристрою сполучення є застосування мікроконтролера, який буде забезпечувати підтримку протоколу обміну. В даний час всі основні виробники мікроконтролерів випускають продукцію, яка має у своєму складі блок USB

, наприклад фірма Atmel виробляє контролер AT43355 на ядрі AVR. Має вбудовані USB-функцію і хаб з 2 зовнішніми спадними портами, що працюють в LS/FS-режимах, 1 кбайт ОЗУ, 24 кбайт ПЗУ, 32х8 регістрів загального призначення, 27 програмованих висновків, послідовний і SPI-інтерфейси, 12-канальний 10-розрядний АЦП. Функція має 1 управлющую КТ і 3 програмованих КТ з буферами FIFO розміром 64/64/8 байт.

ЦИФРОВИЙ Запам'ятовувати Осцилограф ЛА-ОЦЗС

Пристрій ЛА-ОЦЗ являє собою цифровий запам'ятовує осцилограф, призначений для роботи в складі IBM-сумісного комп'ютера.

До комп'ютера пристрій підключається через стандартний паралельний принтерний порт LPT.

Основне призначення приладу - дослідження форми електричних сигналів шляхом візуального спостереження і вимірювання їх амплітудних і часових параметрів.

Принцип роботи приладу полягає в тому, що безперервний (аналоговий) сигнал перетворюється в цифрову форму і отримані цифрові дані передаються в комп'ютер. Під управлінням програмного забезпечення цифровий сигнал обробляється і відображається на моніторі комп'ютера.

Програмне забезпечення, що входить в комплект поставки, дозволяє використовувати прилад як звичайний осцилограф, спектроаналізатор, реєстратор і стробоскоп. Еквівалентна дозвіл стробоскопа до 1 ГГц.

Система маркерів дозволяє проводити точні Інтерполяційні вимірювання, функція розтяжки (масштабування) зображення дозволяє детально досліджувати форму сигналів. Підтримується функція копіювання осцілограм сигналів в буфер обміну для використання іншими додатками операційної системи.

Мінімальні вимоги до системи

. IBM-сумісний персональний комп'ютер
. Процесор Pentium 100 МГц або сумісний
. Обсяг ОЗП 32 Mб
. Накопичувач CD-ROM
. 8 Мб вільного дискового простору
. Вільний паралельний принтерний порт LPT
. ОС Microsoft Windows95, Windows98, Windows ME
. Миша

Технічні характеристики

Параметри

| Параметр | Типове Значення |
| Відношення сигнал/шум | 47,5 дБ |
| Коефіцієнт гармонік | -55,0 дБ |
| Реальний динамічний діапазон | 57 дБ |
| Число ефективних розрядів | 7,7 |
| Проникання з каналу на канал | -60 дБ |

Джерела:

1. Internet: http://www.rudshel.ru/russian/ - Центр АЦП ЗАТ "Руднєв -

Шиляєв"

2. Internet: http://elhelp.h1.ru/ - DeltaSoft/інформація про USB/

3. Internet: http://www.pageofmax.narod.ru/lpt.htm - Персональна сторінка Меметова Максима Евгеньвіча