Управление потоком данных

В асинхронном режиме есть 2 варианта управления потоком данных: аппаратный и программный.

Аппаратный использует сигнал CTX, передатчик отправляет очередной символ только при включенной линии CTX, которая говорит о готовности приема данных.

Программный предполагает наличие двунаправленного канала передачи данных.

Если устройство, принимающее данные, не готово, то оно по обратному последовательному каналу посылает символ xoff (13h), противоположное устройство приняла этот символ приостанавливает передачу. Когда принимающее устройство снова становится готово к приему данных, оно посылает xon (11h).

Для реализации интерфейса RS-232 имеются специальные аппаратные контроллеры. Они обеспечивают требуемую последовательность информационных и управляющих символов.

В настоящее время имеются универсальные контроллеры, называемые UART, на основе которых реализуются интерфейсы RS-232, 422,485.

Интерфейс SPI

По протяженностям связей интерфейс можно отнести к внутриплатным (внутриблочным). Один как ведущий, остальные как ведомые. В тракте передач обязательны три линии: MOSI (master output slave input), MISO (master input slave output), SCK (синхронизация), SS (slave select).

В схеме с одним ведущим и одним ведомым на вход SS ведущего модуля ставят высокий уровень, на вход SS ведомого модуля - низкий уровень напряжения. Передачу инициирует запись байта в регистр данных. Ведущий и ведомые модули готовят данные, загружают их в свои регистры сдвига, ведущий генерирует тактирующие импульсы, чтобы осуществить обмен приготовленными данными. Сдвигающие регистры обменивающихся модулей объединены в кольцо так, что после поступления восьми сдвигающих импульсов байт в передатчике переходит в приемник и одновременно байт приемника переходит передатчику. Передача байта останавливает генератор и устанавливает флаг конца передачи.

Если разрешены прерывания от SPI, то модуль генерирует запрос прерывания. Микропроцессор начинает считывать данные до завершения приема следующего байта, иначе принятый байт будет потерян.

В регистры управления загружается управляющее слово:

- Разрешение запрещения работы SPI.

- Порядок передачи данных старшим битом вперед или младшим.

- Выбор режима «ведущий» или «ведомый».

- Выбор частоты тактирования.

Регистр состояния:

- флаг конца передачи для формирования запроса на прерывание;

- флаг ошибки записи в регистр.

Если организуется несколько ведомых модулей, то организуется система обмена: стандартная параллельная, стандартная последовательная

Сигнал SS передается на устройства отдельными линиями. В такой схеме ведущий должен раздельно формировать сигнал SS для каждого из ведомых.

 Мультиплексный канал обмена (MIL STD 1533 B)

Системный интерфейс, магистральный, последовательный, может работать синхронно и асинхронно, полудуплексный.

Достоинства данной схемы подключения:

- минимальная сложность;

- гальваническая развязка;

- защита от электромагнитных помех.

Недостатки:

- высокое затухание сигнала, которое увеличивается по мере увеличения числа ответвителей;

- к магистрали можно подключить не более 31 модуля.

Два способа подключения: одинарная и двойная магистраль.

Три вида устройств: контроллер шины, оконечное устройство, монитор каналов. В каждый момент времени работает лишь один контроллер и несколько оконечных устройств.

Контроллер шины выполняет программное управление обменом информацией между модулями МКО, формирование и передача командных слов. Прием и дешифрация ответных слов. Прием и выдача слов данных. Контроль принимаемой информации. Контроль за состояние интерфейса.

Функции оконечного устройства: прием и выдача командных слов, прием и выдача слов данных, формирование и выдача ответных слов, контроль достоверности принимаемой информации.

Функции монитора: прослушивание линии и анализ информации для целей технического обслуживания.

В качестве сигнала используется биполярный фазоманипулированный код манчестер2, скорость 1 мб/с

Основные характеристики:

- Размах сигнала 18-27 В.

Достоинства манчестер2:

- Отсутствие постоянной составляющей.

- Повышенная помехозащищенность.

- Сложность устройства декодирования.

- Управление асинхронное, по принципу команда-ответ.

Синхронизация передач выполняется следующим образом:

1. внутри слова поразрядное с помощью выделения синхрослова из кода манчестер2

2. синхронизация на уровне сообщений, пословная с помощью специальных стартовых синхросигналов

Способ передачи: полудуплексный режим последовательным кодом старшими разрядами вперед

Типы слов:

- Командное слово КС

a. КС1 – используется для управления процессом передачи слов данных. Состоит из 17 информационных разрядов.

Поле адреса ОУ - номер оконечного устройства, которому адресовано данное командное слово. Диапазон значений адресов от 0 до 30. 31 адрес - 5 разрядов, все единицы. Используется для групповых сообщений. . Поле К - указания оконечному устройству, что оно должно выполнять. Если К=0, оконечное устройство должно вести прием слов, если К=1, то ОУ должно вести передачу слов.

Поле «Подадрес». В этом поле указывается номер абонента, который подключен к данному оконечному устройству.

Поле «Количество СД». Указывается длина массива передаваемых по магистрали слов.

Поле «КР». Разряд контроля по четности. 0 или 1

b. КС2 – для передачи команд управления интерфейсом.

Синхросигнал, адрес ОУ, К и КР совпадают с КС1

Режим управления 5 разрядов.

Код инструкции – кодируются номера инструкций управления. ОУ должно стать контроллером шины.

00100 – провести самоконтроль

00101 – разблокировать передачу и т.п.

- Ответное слово ОС

Формируется в устройстве в качестве ответа на командное слово.

Адрес ОУ – адрес устройства, которое сформировало это ответное слово

Поле признаков

       Признак а – признак ошибки сообщения;

       Признак б – если 0, то ответное слово, если 1, то командное;

       Признак в – запрос на обслуживание. ОУ сигнализирует о том, что оно нуждается в обслуживании;

       Признак д – данным ОУ принято групповое сообщение;

       Признак е – указывает на отсутствие возможности обмена информацией между ОУ по причине неготовности массива слов данных;

       Признак ж – неисправность абонента ОУ;

Признак з – принято управление интерфейсом;

Признак и – 0 – ОУ исправно, 1 – ОУ неисправно.

- Слово данных СД

С помощью этих слов передается полезная информация. Начинается с синхросигнала, затем 2 байта данных, контрольная сумма (кол-во единиц должно быть нечетным).

Таким образом, КС и ОС несут служебную информацию для управления интерфейсом, а СД несут полезную информацию. В некоторых случаях СД могут содержать служебную информацию. Отметим их СД*.

Формат сообщения – это строго регламентированная последовательность слов и пауз между ними. Каждый формат начинается с КС. t2 более 4 мкс

Формат 1 – передача СД от контроллера к оконечному устройству

Формат 2 – передача массива из N слов данных от ОУ к контроллеру

Формат 3 – передача массива из N слов данных от оконечного устройства с номером А к оконечному устройству с номером Б.

Формат 4 – передача инструкции управления интерфейсом М от контроллера к оконечному устройству

Формат 5 – передача от контроллера к оконечному устройству инструкции (приказа) передать в контроллер ответное слово с дополнительным словом данных СД*, содержащим служебную информацию

Формат 6.

Использование перечисленных выше десяти форматов сообщений позволяет создавать на основе этого интерфейса бортовые вычислительные системы неограниченной сложности, отсутствие ответного слова в конце сообщения.

Снижается надежность.