Канал спільного користування. Структура магістралі. Робота шини. Реалізація інтерфейсу.

IEEE-488 - специфікація міжнародного стандарту, що описує інтерфейс підключення до шини цифрових вимірювальних приладів.

Розроблено Hewlett-Packard в кінці 1960-х років для використання в автоматизованому вимірювальному обладнанні (англ. automated test equipment, ATE) під назвою інтерфейсна шина Hewlett-Packard (англ. Hewlett-Packard Interface Bus, HP-IB).

l Стандарт встановлює чотири групи функціональних приладів:

w прилад-контролер (К);
w прилад-джерело-приймач (ПДП);

w прилад-джерело (ПД);
w прилад-приймач (ПП).

Прилад-контролер призначений для адресування й керування іншими прилада­ми, що приєднані до магістралі. Як правило, у ролі приладу-контролера виступає комп'ютер або спеціалізований мікроконтролер. Прилад із функцією приймача призначений для приймання повідомлень від іншого абонента системи. Аналогічним чином забезпечується можливість передачі повідомлень приладом-джерелом. Деякі прилади можуть володіти функціями приймача й джерела інформації, а також контролера в різних комбінаціях.

Функціонально лінії інтерфейсу групують у три шини: інформаційна (DIO1–DIO8; ЛД0–ЛД7), синхронізації (DAV, NRFD, NDAC; СД, ДП, ГП) і керування (IFC, ATN, SRQ, REN, EOI; ОИ, УП, ЗО, ДУ, КП).

Інформаційна шина (DIO1–DIO8; ЛД0–ЛД7) призначена для передачі цифрових даних, адрес функціональних пристроїв, адресованих і неадресованих багатолінійних команд і повідомлень однією лінією. Англійська назва лінії – Data Input Output, російська – линия данных. Інформація передається у два способи – цифровим кодом і потенціалом. Активним вважається низький рівень потенціалу на лінії. Шина двонапрямлена.

 

Шина синхронізації (DAV, NRFD, NDAC; СД, ГП, ДП). DAV (DAta Valid) або СД (синхронизация данных) призначена для повідомлення пр­ладу-приймача інформації про те, що дані на інформаційній шині є вірними. Спосіб передачі – потен­ціалом, активний рівень – низький. NRFD (Not Ready For Data) або ГП (готов к приему) – активний рівень (низький потенціал) вказує на неготовність приладу для приймання інформації. NDAC (Not Data ACcepted) або ДП (данные принял) – активний рівень (низький потенціал) інформує про те, що якийсь із приладів не прийняв інформацію.

Шина керування (IFC, ATN, SRQ, REN, EOI; ОИ, УП, ЗО, ДУ, КП). IFC (Interface Clear) або ОИ (очистить интерфейс) призначена для передачі в магістраль команди, що встановлює в початковий стан інтерфейсні вузли приладів. ATN (ATteNtion) або УП (управление) призначена для розділення сигналів, що передаються за шиною даних. Активний сигнал ATN указує на передачу: адреси (субадреси) пристрою, адресних і універсальних багатолінійних команд і однолінійних повідомлень. За неактивного стану лінії ATN відбувається передача приладової інформації (напр., результатів вимірів).

SRQ (Service ReQuest) або ЗО (запрос на обслуживание) – спільна для всіх приладів лінія інтерфейсу, якою вони можуть інформувати контролер про необхідність обслуговування. Наприклад, деякі прилади вимагають тривалого часу на вимі­ри та обробку результатів. У цей час на магістралі можуть працювати інші прилади. Коли процедуру вимірів та обробки буде закінчено, прилад може проінформувати контролер про необхідність звертання до нього. Лінія SRQ може бути активована і з іншої причини, наприклад нештатної ситуації.

REN (Remote ENable) або ДУ (дистанционное управление) – використовується контролером (за наявності інших необхідних повідомлень) для переведення приладів у режим дистанційного керування. Слід зауважити, що наявність одного сигналу ДУ не означає, що усі прилади на магістралі перейдуть у дистанційне керування.

EOI (End Or Identify) або КП (конец передачи). Залежно від стану лінії ATN даний сигнал використовується: для повідомлення джерелом інформації приймача (приймачів) про передачу останнього байта інформації (ATN – пасивна) чи ідентифікації функціональних приладів при проведенні паралельного опитування (ATN – активна).

Функціонування приладів у системі забезпечується за допомогою дистанційних і місцевих команд. Дистанційні – команди, що передаються по магістралі інтерфейсу від одного приладу до іншого з метою зміни стану їх інтерфейсних функцій, а місцеві команди надходять до вузлів, які реалізують приладові функції. Набір місцевих команд, що передаються інтерфейсними функціями приладовим, не регламентовано, а набір місцевих команд, що приймаються інтерфейсними функціями, стандартизовано, і розробники приладів не можуть його змінювати. Місцеві команди можуть змінювати стан пов'язаних з ними інтерфейсних функцій.

Дистанційні команди поділяються на однолінійні (передаються однією лінією) та багатолінійні (передаються кодом через лінії DIO у супроводі команди ATN). До однолінійних належать команди ATN, DAV, RFD, DAC, SRQ, IFG, REN, назви яких збігаються з найменуванням відповідних ліній, а також команди END та IDY, які передаються через лінію EOI. Багатолінійні повідомлення поділяються на багатолінійні команди, байти станів приладів і приладозалежні повідомлення. Багатолінійні команди поділяються на первинні та вторинні. До первинних команд належать універсальні, адресні команди й адреси приладів-приймачів і приладів-передавачів. Адресні команди впливають тільки на ті функціональні пристрої, які заздалегідь були вибрані адресою, а універсальні команди діють на всі функціональні пристрої без попереднього адресування.

Можлива кількість адресних команд – 16, п'ять з яких регламентовані стандартом. Прикладом адресної регламентованої команди є команда SDC (скидання вибраного адресою пристрою). Можлива кількість універсальних команд також дорівнює 16, п'ять з яких регламентовані стандартом. Прикладом універсальної команди може бути DCL (скидання пристрою). Однолінійні команди ATN, IFC, REN також є універсальними безадресними командами.

Поділ команд: адресні, універсальні багатолінійні, адреси приладів-приймачів, адреси приладів-джерел і вторинні, що відбувається на шині за рахунок зміни комбінацій бітів на лініях DIO7, DIO6 та DIO5.

Зважаючи на важливість послідовності передачі даних, розглянемо алгоритм виконання процедури передачі даних по магістралі. Дія алгоритму починається з вимкнення всіх приймачів на магістралі. Після цього (див рис). Діаграма передачі даних на нступному рисунку.

Пояснення (якщо треба):

Прилад-приймач переходить у стан готовності, про що інформує сигналом за лінією NRFD. Коли всі прилади (вплив кожного на стан лінії NRFD подано пунктирною лінією) будуть готові до приймання інформації, потенціал на лінії набуде високого рівня. Функціональна частина приладу-джерела формує байт даних. Інтерфейсна частина приладу видає байт даних на лінії DIO1–DIO8.

З появою високого рівня на лінії NRFD прилад-джерело формує сигнал DAV, вказуючи тим самим, що дані на лініях DIO1–DIO8 вірні й можуть сприйматися приймачем. Переведенням лінії NRFD у низький стан прилади повідомляють про неготовність подальшого приймання даних.

Функціональна частина приладу-приймача зчитує байт даних, після цього формується повідомлення про приймання даних (високий рівень лінії NDAC). Поява високого рівня NDAC призводить до переведення в неактивний стан лінії DAV. Дані перестають бути вірними і можуть бути змінені функціональною частиною приладу-джерела. Низький рівень лінії NDAC інформує про можливість приймання нового байта даних.

Слід зазначити деякі особливості. З діаграми видно, що швидкість обміну на магістралі завжди обмежується найповільнішим приладом. У разі передачі універсальних команд та адрес це дійсно так (у цьому випадку інформація може стосуватися усіх приладів на магістралі). Але коли пристрій уже адресовано, відповідні лінії синхронізації інших приладів (які не були адресовані) переходять у пасивний стан і, таким чином, не впливають на швидкість обміну інформацією. Тоді швидкість визначається найповільнішим приймачем із групи адресованих приладів (якщо вважати, що прилад-джерело має вищу швидкодію).

 

Інтерфейси типу IEEE-488 будуються на елементній базі ТТЛ, що дозволяє забезпечити взаємне з'єднання компонентів за відносно невеликої віддаленості та невисоких рівнів завад.

Передача повідомлень через шини може бути активною або пасивною. Пасивна передача виконується високими рівнями сигналів, що збуджуються передавальними каскадами з розімкненим колекторним ланцюгом на виході. Для деяких ліній використовується вихідний каскад із трьома станами. Для підвищення ­захищеності від завад приймачів інтерфейсу рекомендується використовувати тригер Шмідта.

 

Виконання всіх вимог стандарту гарантує швидкість обміну інформацією до 250 КБайт/с