Каналы связи в устройствах управления ГПС.

Как указывалось выше, СУ ГПС представляет собой совокупность локальных систем и устройств, соединенных информационными каналами связи, следовательно, каналы связи являются важнейшей составляющей частью любой системы управления. Главными эксплуатационными характеристиками канала связи являются:

n скорость передачи информации,

n помехоустойчивость,

n нагрузочная способность.

Структурная схема типового канала связи показана на рис. 5. и состоит из передатчика, приемника и линий связи.

 

Передатчик Приемник

ПИ УЛС УЛС Ф ПИ

ПРД ПРД ПРМ ПРМ

Линии связи

 

Приемник Передатчик

Приемник

 

Рис. 5. Структурная схема канала связи.

В свою очередь передатчик включает в себя усилитель источника информации (УИ), преобразователь информации (ПИ ПРД), блок управления линиями связи (УЛС ПРД). Соответственно, приемник состоит из блока управления линиями связи (УЛС ПРМ), усилителя (УИ ПРМ), фильтра (Ф), преобразователя информации (ПИ ПРМ). При конкретной реализации некоторые из приведенных элементов канала могут отсутствовать или один элемент может выполнять несколько функций, например, при передаче цифровой информации на небольшое расстояние нет необходимости усиливать принятый сигнал и т.п.

Используемые в системах управления каналы связи отличаются большим разнообразием по назначению, виду передаваемой информации, элементной базе при технической реализации. На рис. 6. приведена классификация некоторых каналов связи, применяемых в системах управления ГПС.

По принципу работы каналы подразделяются на симплексные, полудуплексные, дуплексные и мультиплексные.

Симплексные - это такие каналы в которых двусторонний обмен между двумя устройствами-абонентами производится по одним и тем же линиям связи, но с разделением передач по времени, т.е. поочередно. В таких каналах, естественно, значительно сокращается число линий связи, но и уменьшается скорость передачи, в некоторых случаях, например, при применении оптоволоконных линий связи, существенно усложняется конструктивное исполнение блоков УЛС.

К полудуплексным относятся такие каналы, в которых обмен информацией осуществляется по разным сигнальным линиям, но поочередно. Такие каналы имеют несколько лучшую надежность за счет возможности “возвратного” обмена, при котором абонент, принявший информацию, возвращает ее передавшему абоненту. Передающий абонент в свою очередь сравнивает переданную информацию с принятой и, в случае необходимости, в соответствии со специальным протоколом, осуществляет повтор передачи.

Дуплексные каналы применяются в тех случаях, когда необходимо вести одновременно двусторонний обмен информацией. Это самые быстрые каналы связи.

Мультиплексные каналы применяются в тех случаях, когда необходимо сразу передавать информацию от одного источника нескольким потребителям одновременно или последовательно..

 

Каналы связи

 

 

Симплексные Полудуплексные Дуплексные Мультиплексные

 

Цифровые Аналоговые

 

Параллельные Последовательные

 

 

Одно- Много- Одно- Много- Ампли- Частот- Фазо-

адресн. адресн. адресн. адресн. тудные ные вые

 

 

RS232, USB, USART Ethernet, I2C, CAN и др.

«Стык» «Токовая петля»

 

Рис. 6. Классификация каналов связи.

В современных системах управления наибольшее распространение получили цифровые каналы, так как они, несмотря на некоторое снижение по сравнению с аналоговыми каналами скорости обмена, обладают большей надежностью и более высокой нагрузочной способностью. Кроме того, цифровые каналы используют унифицированные технические средства, что сводит к минимуму процесс адаптации канала к конкретной системе управления. В большинстве случаев адаптация заключается в разработке соответствующего программного обеспечения, т.е разработке соответствующих драйверов.

Аналоговые каналы связи применяются в ограниченных случаях, когда требуется передать информацию с высокой скоростью и на небольшое расстояние (не более 2...3 метров). В системах управления ГПС аналоговые каналы используются для связи с различными аналоговыми датчиками), для управления аналоговыми приводами исполнительных органов оборудования и т.п.

Основными же каналами связи в СУ ГПС являются все же цифровые. Как видно из классификационной диаграммы, цифровые каналы делятся на два класса - параллельные и последовательные. Принцип работы первых заключается в том, что передаваемый объем - дискрета - информации передается абоненту одновременно по нескольким параллельным линиям связи. Число этих линий зависит от объема дискреты и числа вспомогательных сигналов, необходимых для надежной передачи. В последовательных каналах производится “побитная” (последовательная) передача дискреты информации по одной сигнальной линии. Работу обоих каналов рассмотрим подробнее.