Средства коммуникации в интегрированной системе

Интерфейсы

По способу передачи информации интерфейсы подразделяются на парал­лельные и последовательные. В параллельноминтерфейсе все биты передаваемого слова (обычно байта) выставляются и передаются по соответствующим парал­лельно идущим проводам одновременно. Последовательный интерфейс для пере­дачи данных использует одну сигнальную линию, по которой информационные биты передаются друг за другом последовательно, отсюда и название интерфейса.

При рассмотрении интерфейсов важным параметром является пропускная способность. Технический прогресс приводит к неуклонному росту объёмов передаваемой информации. Вполне очевидно, что при одинаковом быстродействии приёмопередающих цепей и пропускной способности соединительных линий по скорости передачи параллельный интерфейс должен превосходить последова­тельный. Однако повышение производительности за счёт увеличения тактовой частоты передачи данных упирается в волновые свойства соединительных кабе­лей. В случае параллельного интерфейса начинают сказываться задержки сигна­лов при их прохождении по линиям кабеля, и. что самое неприятное, задержки в разных линиях интерфейса могут быть различными вследствие неидентичности проводов и контактов разъёмов. Для надёжной передачи данных временные диа­граммы обмена строятся с учетом возможного разброса времени прохождения сигналов, что является одним из факторов, сдерживающих рост пропускной спо­собности параллельных интерфейсов. В последовательных интерфейсах повышение пропускной способности линий связи обходится дешевле, поскольку в них ис­пользуется меньшее число линий.

Другим немаловажным параметром интерфейса является допустимое удале­ниесоединяемых устройств. Оно ограничивается как частотными свойствами ка­белей, так и помехозащищённостью интерфейсов. Часть помех возникает от со­седних линий интерфейса – это перекрёстные помехи, защитой от которых может быть применение витых пар проводов для каждой линии. Другая часть помех вы­зывается искажением уровней сигналов.

Последовательная передача позволяет сократить количество сигнальных ли­ний и увеличить дальность связи, что является определяющим фактором для при­менения последовательных интерфейсов на физическом уровне промышленных сетей.

Последовательный интерфейс имеет различные реализации, различающиеся способом передачи электрических сигналов. Существует ряд родственных меж­дународных стандартов: RS-232C, RS-423A, RS-422A и RS-485. На рис. 14 при­ведены схемы соединения приёмников и передатчиков, а также показаны ограни­чения на длину линии L и максимальную скорость передачи данных V.

 

Рис.14. Схема последовательных интерфейсов

Несимметричные линии интерфейсов RS-232C и RS-423A имеют самую низ­кую защищённость от синфазной помехи, хотя дифференциальный вход приём­ника RS-423A несколько смягчает ситуацию. Лучшие параметры имеет двухточечный интерфейс RS-422A и его магистральный (шинный) аналог RS-4S5. рабо­тающие на симметричных линиях связи. В них для передачи каждого сигнала ис­пользуются дифференциальные сигналы с отдельной (витой) парой проводов.

В перечисленных стандартах сигнал представляется потенциалом. Сущест­вуют последовательные интерфейсы, где информативен ток, протекающий по об­щей цепи передатчик-приёмник – «токовая петля» и MIDI. Для связи на короткие расстояния приняты стандарты беспроводной инфракрасной связи. Наибольшее распространение в персональных компьютерах получил простейший из перечис­ленных – стандарт RS-232C, реализуемый СОМ-портами. В промышленной авто­матике широко применяется RS-485, а также RS-422A. Существуют преобразова­тели сигналов для согласования этих родственных интерфейсов.

 

Преобразователи интерфейса

Преобразователи последовательных интерфейсов используются для подключения систем сбора данных, контроллеров, регистраторов и других устройств с интерфейсом RS-232/422/485 к последовательному порту компьютера, для обеспечения гальванической развязки интерфейсов, для передачи данных по оптоволокну на большие расстояния и в условиях электромагнитных помех.

Преобразователи RS-232 в RS-422/485.

Преобразователи RS-232 в RS-422/485 используются для подключения устройств RS-422/485 к компьютеру, для удлинения интерфейса RS-232 или для объединения нескольких устройств RS-232 в одну сеть. Доступны преобразователи как с гальванической изоляцией интерфейсов, так и без нее.

Повторители и изоляторы RS-232, RS-422/485.

Повторители интерфейсов RS-422/485 позволяют преодолеть ограничения в 1200 м, накладываемые на дальность передачи по этим каналам связи. Использование одного повторителя увеличивает максимальное расстояние обмена данными на 1200 м.

Преобразователи RS-232/422/485 в оптоволокно.

Преобразователи интерфейсов в оптоволокно применяются там, где необходимо передать данные RS-232/422/485 на расстояние до 20 км или требуется защита канала связи от электромагнитных помех. Возможно оптоволоконное соединение не только по топологии «точка-точка», но и построение многоточечных оптоволоконных систем связи.

Модульные преобразователи интерфейсов.

Модульная система преобразователей последовательных интерфейсов NRack состоит из трех основных частей: 19-дюймовое шасси, модули оптических конвертеров и модули питания. Система NRack представляет собой многоканальный медиаконвертер с высокой плотностью портов – надежное и компактное решение для подключения нескольких удаленных узлов к одной точке.

Преобразователи USB в RS-232/422/485 обеспечивают подключение одного или нескольких устройств с последовательными интерфейсами, таких как терминалы, контроллеры, модемы, датчики, станки с ЧПУ и т.д. к USB-порту компьютера. Особую популярность конвертеры получили в мобильных и портативных системах, поскольку многие современные переносные компьютеры не оснащены штатными последовательными портами.

1-портовые преобразователи RS-232/422/485 в USB.

Однопортовые конвертеры USB в RS-232, RS-422 и RS-485 компактны и удобны в использовании. Они предоставляют полный последовательный интерфейс со скоростью передачи до 921.6 Кбит/сек и обеспечивают защиту от импульсных помех до 15 КВ. Доступны модели и с гальванической изоляцией последовательного интерфейса.

Многопортовые конвертеры последовательных интерфейсов в USB являются заменой мультипортовых плат в портативных системах. Устройства UPort в пластиковом исполнении ориентированы на решение задач IT и офисной автоматизации. Питание преобразователей осуществляется по шине USB.