Режимы передачи данных при синхронном последовательном обмене

Связь двух ЭВМ и внешнего устройства или двух ЭВМ друг с другом может быть организована в трех режимах: симплексном, полудуплексном и дуплексном.

В симплексном режиме передача данных может вестись только в одном направлении: один передает, другой принимает.

Полудуплексный режим позволяет выполнять поочередный обмен дан­ными в обоих направлениях. В каждый момент времени передача может вес­тись только в одном направлении: один передает, другой принимает. И пока передача не закончилась, принимающий ничего не может сообщить переда­ющему. Заканчивая передачу, передающая ЭВМ пересылает приемной спе­циальный сигнал "перехожу на прием" (или просто "прием" - как выглядит этот сигнал, должны "договориться" между собой коммуникационные про­граммы. Этот сигнал должен быть им обоим известен, т.е. сигнал окончания связи должен выглядеть одинаково у обеих ЭВМ, находящихся на связи). Затем они могут поменяться ролями. Этот режим является самым простым. Если во время передачи в приемной ЭВМ возникла нештатная ситуация (появи­лась ошибка в передаваемых данных, коммуникационная программа не ус­пела обработать принятый байт до поступления следующего, при распечатке принимаемых данных одновременно с приемом замяло бумагу в принтере и др.), то принимающая ЭВМ неспособна сообщить об этом передающей до появления сигнала окончания передачи. Вся информация, передаваемая пос­ле появления нештатной ситуации, теряется. После устранения неполадок передачу приходится повторять. Поэтому при обмене большими объемами информации приходится все передаваемые данные делить на блоки и конт­ролировать прохождение каждого блока. Общее время обмена информацией при этом возрастает.

Дуплексный режим позволяет вести передачу и прием одновременно в двух встречных направлениях.

В симплексном режиме может быть осуществлена связь, например, меж­ду ЭВМ и принтером, клавиатурой и ЭВМ или ЭВМ и дисплеем, а также между двумя ЭВМ, находящимися всегда в односторонней связи.

Для организации симплексного режима необходимо, чтобы передатчик одной ЭВМ был связан с приемником другой ЭВМ двухпроводной линией связи.

Для организации полудуплексного режима можно применить либо спе­циальное коммутационное устройство у каждой ЭВМ, переключающее ли­нию связи с выхода передатчика на вход приемника и обратно, либо линию связи с большим количеством проводов (например, трехпроводную, в кото­рой один провод связывает передатчик первой ЭВМ с приемником второй, другой провод связывает приемник первой ЭВМ с передатчиком второй, а третий является общим проводом и называется информационная земля).

Для организации дуплексного режима необходимо, чтобы аппаратурные средства (в состав которых входит и канал связи) обеспечивали возможность одновременной передачи информации во встречных направлениях.

Сопряжение ЭВМ с каналом связи осуществляется с помощью последо­вательного (RS-232) или параллельного (Centronics) интерфейса, каждый из которых может обеспечить работу сопрягаемых устройств в любом из рас­смотренных режимов - все зависит от типа используемого канала связи и технологии его использования.

Способ, с помощью которого интерфейс обеспечивает связь в заданном режиме, называется протоколом. Дуплексная связь ЭВМ с внешним устрой­ством (принтером, модемом), при которой осуществляются симплексный ре­жим обмена информацией, извещение внешнего устройства о готовности ЭВМ с помощью сигнала DTR и извещение ЭВМ о готовности внешнего устройства с помощью сигнала DSR, обеспечивается аппаратурным протоколом DTR.

Программный протокол XON/XOFF основан на использовании программ­но или аппаратурно-реализуемых сигналов XON (код ASCII 17d или 11h) и XOFF (код ASCII 19d или 13h), вырабатываемых принимающим устройством. Эти сигналы имеют направленность, противоположную передаваемому ин­формационному потоку. При получении передающей ЭВМ управляющего кода XOFF она должна прекратить передачу информации до появления разреша­ющего кода XON.

Управляющие сигналы XON и XOFF передаются по основной информа­ционной линии в дуплексном режиме обмена информацией. Поэтому комму­никационная программа должна постоянно контролировать состояние внеш­него устройства (которым может являться и другая ЭВМ), распознавая среди потока информации управляющие сигналы и корректируя в соответствии с ними режим передачи.

Программно-аппаратурный протокол RTS/CTS используется для синхрон­ного обмена информацией (все ранее рассмотренные протоколы реализовали асинхронный обмен) между ЭВМ и ее внешним устройством. В соответствии с этим протоколом производится взаимное оповещение взаимодействующих ус­тройств о выполненных ими действиях: ЭВМ обращается к подключенному внешнему устройству, вырабатывая сигнал DTR (Data Terminal Ready) - "ЭВМ готова к выходу на связь", сопровождающий команду внешнему устройству, находящуюся на информационных линиях интерфейса. Внешнее устройство, получив команду, выполняет ее (обычно первая команда связана с выполнени­ем внешним устройством подготовительных операций - включению, установ­лению связи, настройке), после чего внешнее устройство выставляет управля­ющий сигнал DSR (Data Set Ready) - "Внешнее устройство готово", сопровож­дающий выставленное внешним устройством на информационные линии интерфейса сообщение (например, модем в этом случае выставляет на инфор­мационные линии ответный код Connect, информирующий ЭВМ, что связь с другим модемом установлена). Получив сигнал DSR и прочитав ответный код, ЭВМ выставляет сигнал RTS (Request То Send) - "ЭВМ готова к обмену ин­формацией". Внешнее устройство (тот же модем) в ответ на сигнал RTS выра­батывает сигнал CTS (Clear То Send) - "Готов к обмену", по которому комму­никационная программа начинает передачу/прием данных.

Четыре управляющих сигнала: DTR, DSR, RTS, CTS вырабатываются ЭВМ и внешним устройством. Анализ поступивших сигналов производится коммуникационной программой. Передаваемые данные в синхронном режи­ме могут сопровождаться управляющим сигналом от передающего или при­емного устройства (TXD - Transmitted Data и RXD - Received Data соответ­ственно).

В синхронном дуплексном режиме взаимодействующие устройства ра­ботают наиболее эффективно, так как выработка большого количества уп­равляющих сигналов позволяет им оперативно информировать друг друга об успешности выполнения каждого шага.

Рис. 13.5. Структурная схема УСАПП

Для взаимодействия со сложными внешними устройствами могут пре­дусматриваться и дополнительные сигналы, например, для модема протокол DTS/CTS содержит сигналы: DCD (Data Carrier Detected) - "Есть несущая частота" и RI (Ring Indicator) - "Индикатор звонка", информирующий ЭВМ, что по телефонной линии, подключенной к модему, поступили сигналы вы­зова (звонка), т.е. электрические сигналы, параметры которых отличаются от несущей.

Для того чтобы обеспечить взаимодействие ЭВМ по наиболее сложному протоколу DTS/CTS, последовательный интерфейс RS-232 предусматривает обмен всеми перечисленными сигналами.

Но тот же интерфейс позволяет реализовать обмен и по любому другому протоколу, например протоколу DTR, для которого в симплексном режиме требуется двух- или трехпроводная линия связи.