Tietorajapintojen tyypit. Tiedonsiirtorajapintojen kehittäminen. Uudet SATA-ominaisuudet

RS-232 liitäntä

Yksi yleisimmistä sarjaliitännöistä. Alun perin se kehitettiin päätteiden kommunikointiin keskustietokoneen kanssa, mutta sitä käytetään nykyään laajalti tiedonvaihtoon PC:iden ja yksittäisten mikro-ohjainlaitteiden välillä. RS-232-liitäntä on suunniteltu yhdistämään kaksi laitetta (kuva 21). Yhden laitteen lähetin on kytketty toisen vastaanottimeen ja päinvastoin, mikä mahdollistaa half-duplex-tiedonsiirron. Voit ohjata liitettyä laitetta käyttämällä ylimääräisiä RS-232-porttirivejä tai lähetettyihin tietoihin lisättyjä erikoismerkkejä.

Siirtonopeus 19 200 bps

Viestintäjohdon pituus 15 m

Signaalipotentiaalin tyyppi yhteisellä johdolla

Lähettimien määrä 1

Vastaanottimien määrä 1

RS-422 liitäntä

Liitäntä kehitettiin vuonna 1975 keskustietokoneen ja oheislaitteiden välistä tiedonvaihtoa varten. Liitäntä käyttää symmetristä tiedonsiirtolinjaa (kuva 22) ja tarjoaa etälaitteille nopeutetun tiedonvaihdon. Liitäntä mahdollistaa hyvän yhteistilan melun torjumisen käyttämällä kierrettyä paria viestintälinkkinä. Jokainen lähetin voidaan ladata useaan vastaanottimeen (enintään 10), jolloin voit kommunikoida useiden laitteiden kanssa samanaikaisesti.

Siirtonopeus 10 Mbps

Viestintäjohdon pituus 1200 m

Signaalidifferentiaalin tyyppi, kierretty pari

Lähettimien määrä 1

Vastaanottimien määrä 10

Viestinnän organisointi full duplex, point-to-point.

RS-485 liitäntä

Rajapinta on laajalti käytössä teollisuudessa kaksisuuntaiseen tiedonvaihtoon symmetrisen kaksijohtimisen tietoliikennelinjan yli, jonka kuormituskapasiteetti ja pituus on kasvanut (kuva 23). Sitä sovelletaan verkkojen, kuten "tähti" tai "rengas", järjestämiseen. Toistimien käytön avulla voit lisätä tilaajien välistä etäisyyttä ja järjestää uuden verkkosegmentin.

CAN-liitäntä

CAN-sarjaliitäntä on erityisesti suunniteltu yhdistämään antureita, toimilaitteita ja älykkäitä ohjaimia, jotka ohjaavat mitä tahansa esinettä teollisuuden automaatiojärjestelmissä. Kuvassa Kuva 24 esittää kaavion MPS:n rakenteesta, joka perustuu erityiseen runkoväylään.

Käyttöliittymän tärkeimmät edut ovat: reaaliaikaisen vaihtotilan tarjoaminen ennakoivan viestinnän mahdollisuuden ansiosta, korkea kohinansieto ja virheenkorjausprotokolla.

Liitännät ovat laitteita, jotka mahdollistavat tiedonvaihdon lähteen ja vastaanottimen välillä.

Rinnakkaisliitäntä.

Edustaa n-bittistä väylää, jonka kautta dataa syötetään tai tulostetaan rinnakkain tietoliikennelinjoja pitkin, joista jokaisella on oma painonsa. N-bittistä väylää käytetään tiedon vaihtamiseen lähteen ja kohteen välillä.

Oletetaan, että tiedot syötetään ajoneuvoyksikköön ADC:stä, jolloin ADC on lähde, ajoneuvoyksikkö on vastaanotin. CS-signaali valitaan, kun asennetun prosessin SHA:n osoite vastaa portille tai laitteelle, jonka kanssa tietoja vaihdetaan, määritettyä osoitetta. Laitteet, joiden osoitteet eivät vastaa SHA:ssa olevien laitteiden osoitteita, ovat neutraalissa tilassa ("lepo"). Tiedot asennetaan SD-levylle samanaikaisesti.

Tiedot on merkitty numeroilla. Jokainen numero voidaan kirjoittaa joko 0 tai 1. Numeronumero vastaa sen painoa. Kun 4 numeroa yhdistetään yhdeksi merkiksi, saadaan juniori- ja seniorinumero. Jotta voit kirjoittaa luvun numeroon, sinun on lisättävä merkittävimpien ja vähiten merkitsevien numeroiden arvo.

Rinnakkaisliitäntä sisältää: sisäiset väylät (osoitteet, data), liitännän tulostimelle, ulkoisten laitteiden, kuten ISA, PCI, AGP, LPT, liittämiseen.

Arvokkuus: nopea tiedonsiirto.

Virhe: Tiedonsiirtolinjan rajoitettu pituus, altistuminen ulkoisille häiriöille, tiedonsiirtonopeutta rajoittaa sisäinen väylä.

Rinnakkaisliitäntöjä käytetään tiedon vaihtamiseen tietokoneen ja lyhyellä etäisyydellä (LPT ~ 3m) sijaitsevan ulkoisen laitteen välillä.

Jos prosessorin ja ulkoisen laitteen välinen tiedonsiirtonopeus ei vastaa prosessorin toimintanopeutta, käytetään puskurointia.

Puskuri on muisti, joka voi vaihtaa tietoja ulkoisen laitteen nopeudella (puskuri täynnä) ja sen jälkeen vaihtaa tietoja puskurin ja prosessorin välillä prosessorin nopeudella.

Esimerkki puskureista: välimuisti, puskurimuisti osana tiedon syöttö-/tulostuslaitteita (adc-kortit, näytönohjaimet).

Sarjaliitäntä.

Tiedot siirretään peräkkäin yhden johdon kautta. Sarjaliitännät ovat: COM-portti, USB, PC/2 (hiiri, näppäimistö). Vain kaksi laitetta voidaan yhdistää toisiinsa.

Serial synchronous interfaces (SSI) - tiedonsiirtoon käytetään datalinjan lisäksi kellopulssien (signaalien) linjoja.

Datan lukeminen ja kirjoittaminen suoritetaan kellopulssin etupuolella (tiedonvaihdon synkronoinnin pulssi).

Jos datalinjaan on kytketty useampi kuin yksi laite, niin laitteen valinta, jonka kanssa tietoja vaihdetaan, suoritetaan erityisellä CS-signaalilla.

Näitä liitäntöjä ovat: SPI, I 2 C

Näitä rajapintoja käytetään tiedonvaihtoon ajoneuvoyksikön sisällä, ja ne sisältävät mikro-ohjaimen ja joitain oheislaitteita (ADC, DAC, lämpötila-anturi) laitteen sisällä.

Serial Asynchronous Interface (PAN)

PANissa ei ole synkronointisignaaleja (ei CLK (kellosignaalit)). Tiedonvaihto tapahtuu asentamalla databittejä peräkkäin datalinjalle yhtäläisin aikavälein.

● Asynkroniset sarjaliitännät

RxD - vastaanotin,

TxD - lähetin.

Säännöllisin väliajoin lähetetään saman bitin tila. Tämän tyyppisissä liitännöissä vain 2 laitetta (vastaanotin ja lähetin) voi osallistua tiedonsiirtoon.

1 – käynnistyspulssi (synkronoi lähetysprosessin);

2 – datatavu lähetetään (lähetettyjen bittien määrä on 5-8);

3 – palveluinformaatiota lähetetään (parillinen pariteettibitti);

4 - pysäytysbittiä (vähintään 2) - bittien erottaminen peräkkäin lähetettyjen viestien välillä.

3+4 - huoltobitit

Pariteettibitillä suljetaan pois satunnaiset virheet (bitin arvo on 1 tai 0 informatiivisessa syklissä, arvo asetetaan niin, että ykkösten kokonaismäärä on parillinen).

Jos tavussa on kolme ykköstä, pariteettibitti = 1, jos 6, niin pariteettibitti = 0.

Pysäytysbitit määrittelevät vierekkäisten viestien välisen vähimmäisajan. Niitä voi olla 1 tai 2 riippuen hyväksytystä tiedonsiirtoprotokollasta. Jos data lähetetään stop-bittiväliä suuremman aikavälin jälkeen, tämä ei johda tiedonsiirron epäonnistumiseen rajapinnan kautta, jos se on pienempi, niin se johtaa.

Baudnopeus mitataan [baud]. (1 baudi = 1 bps).

Edut:

Tiedonsiirtoon tarvitaan minimaaliset johdot

Toimii hyvin pitkillä matkoilla.

Itse käyttöliittymän toteutus on yksinkertaisempaa.

Virhe:

Koska tiedot ovat peräkkäisiä, viestintälinjan pituus voi olla jopa satoja metrejä;

Tiedonsiirtonopeus on pienempi kuin rinnakkaisliitäntä (tämä ongelma voidaan ratkaista kellojaksoilla)

Sitä käytettiin ensimmäisissä lennätinreleviestintälinjoissa.

● Asynkroniset sarjaliitännät

Duplex-tila - tiedot lähetetään samanaikaisesti molempiin suuntiin. Lähteellä ja määränpäällä on erilaiset prioriteetit.

Teollinen liitäntä RS-485 (kaksipuolinen tila)

Tämän käyttöliittymän avulla voit yhdistää useita laitteita yhdelle SD-kortille.

Master - tarkoittaa, että tietokone lähettää ensimmäisenä RS-485-tietoliikennelinjan kautta pyynnön, joka sisältää sen laitteen osoitteen, jonka kanssa se vaihtaa tietoja. Kaikki laitteet vastaanottavat tämän pyynnön ollessaan valmiustilassa, ja laite, jonka osoite vastaa PC:n määrittämää numeroa, vastaanottaa tai lähettää dataa vahvistetun tiedonsiirtoprotokollan mukaisesti.

Pääsääntöisesti kaikki laitteet ovat toimilaitteita.

RS-422 (puolidupleksitila)

tcom > tup

tcom - komentojen välinen lähetysaika

tup on minkä tahansa laitteen tiedonsiirtoaika (n:nnen laitteen vasteen kesto signaalien kilpailun poistamiseksi tiedonsiirtolinjan yli).

Erikoismuuntimia käytetään signaalien muuntamiseen. RS-422-, RS-485-liitäntöjen signaalinmuunnoslaitteet sisältävät galvaanisen eristyksen. Tiedonsiirto RS-422-, RS-485-liitäntälinjojen kautta tapahtuu 2 johdolla käyttämällä differentiaalista tiedonsiirtolinjaa ulkoisten johtimien vaikutuksen vähentämiseksi.

Linkin pituus voi olla jopa 1 km käytettäessä tavallista muunnoslaitetta.

I/O-laitetyypit

1. Tietokoneväylään asennetut laitteet (PSI, ISA). He kommunikoivat suoraan sisäisen väylän kanssa, he voivat syöttää tietoja nopeasti.

2. Ulkoiset laitteet (COM - portti, LPT - portti, USB - portti). Lähtölaite muuntaa digitaalisen koodin jännitteeksi. Digitaalisia (erillisiä) informaatiolähtökortteja käytetään laitteiden ohjaamiseen "on / off" -periaatteella.

Digitaalinen signaaliprosessori (DSP - Digital Signal Processor) voidaan sisällyttää nykyaikaisiin signaalin tulo-lähtökortteihin. Se suorittaa tulosignaalien esikäsittelyn.

Voi suorittaa ADC:lle toimitetun datan multipleksoinnin; digitaalinen datan suodatus (kohinan poisto), signaalitaajuusanalyysi (rakennettu Fourier-muunnoksilla).

I/O-laitteen tekniset tiedot

ADC:n tekniset tiedot:

Numeroiden lukumäärä;

Suurin tulojännite (On olemassa useita standardinmukaisia ​​maksimijännitteitä: 1; 2,5; 5; 10 V);

Napaisuus (unipolaarinen: U=0÷Umax, bipolaarisuus: U=-Umax÷Umax);

Multiplekserin läsnäolo (suunniteltu vaihtamaan kanavia ja määrittämään, miltä kanavalta signaali menee ADC:hen)

Multiplekserin läsnä ollessa tällainen parametri näkyy ADC-kanavan muunnostaajuutena. ADC-passi ilmaisee muuntotaajuuden. Siksi jos fp- passissa ilmoitettu muunnostaajuus, silloin yhden kanavan muunnostaajuus on: kanava f=fp/m, Missä m– kanavien määrä.

Galvaanisen eristyksen olemassaolo (käytetään tietojenkäsittelyn ja ulkoisten laitteiden toiminnan nollapotentiaalin erottamiseen);

Puskurimuistin koko (korkeataajuusjärjestelmille).

Tallennettaessa tietoja menetetään, koska. Kirjoitusnopeus on hitaampi kuin lukunopeus.

Monilla ADC:illä on kyky liittää differentiaalisignaali.

LIITTYMÄ (rajapinta). Sääntöjoukko laitteiden ja ohjelmien vuorovaikutukselle keskenään tai käyttäjän kanssa ja keinot, joilla tämä vuorovaikutus toteutetaan. Käyttöliittymän käsite sisältää sekä laitteistot ja ohjelmistot, jotka yhdistävät erilaisia ​​laitteita tai ohjelmia toisiinsa tai käyttäjään, että säännöt ja algoritmit, joiden perusteella nämä työkalut luodaan. Esimerkiksi, laitteen käyttöliittymä- nämä ovat niiden ja liitäntälaitteiden väliset viestintälinjat ja menetelmä laitteesta toiseen siirrettyjen signaalien ja tietojen muuntamiseksi sekä viestintäkanavan fyysiset ominaisuudet. Ohjelmistoliittymä- Nämä ovat ohjelmia, jotka palvelevat tiedon siirtoa tehtävästä toiseen ja tietotyyppejä, luetteloa yleisistä muuttujista ja muistialueista sekä joukko kelvollisia proseduureja tai operaatioita ja niiden parametreja. Käyttöliittymä ohjelman kanssa- nämä ovat päätteen näytöllä kuvatut painikkeet, valikot ja muut säätimet, joiden avulla käyttäjä ohjaa ongelman ratkaisua sekä itse päätelaite ja ohjelmassa mainitut operaattorit, jotka mahdollistavat tällaisen ohjauksen.

Käyttöliittymä- Tässä luvussa se tarkoittaa ihmisen ja tietokoneen välistä viestintää.

Monissa määritelmissä rajapinta tunnistetaan dialogiin, joka on kuin vuoropuhelu tai vuorovaikutus kahden ihmisen välillä. Ja aivan kuten tiede ja kulttuuri tarvitsevat sääntöjä, jotta ihmiset voivat kommunikoida ja olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa dialogissa, myös ihmisen ja koneen välinen dialogi tarvitsee sääntöjä.

Yleiset käyttöoikeudet ovat sääntöjä, jotka selittävät vuoropuhelun yleisillä elementeillä, kuten säännöt tietojen esittämisestä näytöllä, ja säännöt interaktiiviselle teknologialle, kuten säännöt siitä, kuinka ihmisen tulee reagoida näytöllä esitettyyn.

LIITTYMÄKOMPONENTIT

Käytännön tasolla käyttöliittymä on joukko standarditekniikoita vuorovaikutuksessa teknologian kanssa. Teoreettisella tasolla käyttöliittymässä on kolme pääkomponenttia:

Tapa, jolla kone kommunikoi käyttäjän kanssa.

Tapa, jolla käyttäjä kommunikoi koneen kanssa.

· Käyttöliittymän esitystapa.

KONEESTA KÄYTTÄJÄLLE

Se, miten kone kommunikoi käyttäjän kanssa (esityskieli), määräytyy koneen sovelluksen (sovellusohjelmistojärjestelmän) mukaan. Sovellus hallitsee tiedon saannin, tiedonkäsittelyn ja tiedon esittämisen käyttäjäystävällisellä tavalla.

KÄYTTÄJÄLLE KONEEN

Käyttäjän tulee tunnistaa tietokoneen edustama tieto, ymmärtää (analysoida) se ja siirtyä vastaukseen. Vastaus toteutetaan interaktiivisella tekniikalla, jonka elementtejä voivat olla toimintoja, kuten kohteen valinta näppäimellä tai hiirellä. Kaikki tämä muodostaa käyttöliittymän toisen osan, nimittäin toimintakielen.

MITEN KÄYTTÄJÄ AJATTEE

Tämä käyttöliittymän osa on joukko käyttäjien ideoita sovelluksesta kokonaisuutena, jota kutsutaan mukautettu käsitteellinen malli.

Käyttäjillä voi olla käsitys koneen käyttöliittymästä, mitä se tekee ja miten se toimii. Jotkut näistä uskomuksista muodostuvat käyttäjien kokemuksesta muiden koneiden, kuten tulostimen, laskimen, videopelien ja tietokonejärjestelmän kanssa. Hyvä käyttöliittymä hyödyntää tätä kokemusta. Kehittyneemmät näkymät muodostuvat käyttäjien kokemuksista itse käyttöliittymästä. Käyttöliittymä auttaa käyttäjiä kehittämään näkymiä, joita voidaan käyttää edelleen työskennellessään muiden sovellusliittymien kanssa.

Käyttöliittymän kehittäminen: Mitä se tarkoittaa?
Sivuston suunnittelu, toiminnallisten lohkojen järjestely, sisältö ja sisällön järjestely tehdään siten, että käyttäjä pakotetaan suorittamaan tarvittavat toiminnot: soittaminen, kommentin kirjoittaminen, oston tekeminen, tavaran tilaaminen jne. . On ymmärrettävä, että käyttäjien käyttäytymistä ei korjata tai muuteta millään tavalla. Itse sivusto on muuttumassa.
Käyttöliittymä- sivuston toiminnallisten lohkojen järjestys, mikä edistää tiettyjen käyttäjän toimien suorittamista. Se voi olla soitto, tuotteen ostaminen tai arvostelun kirjoittaminen. Käytettävyyden arviointi voi antaa saman tuloksen. Mutta näitä käsitteitä ei pidä sekoittaa: käytettävyys eroaa käyttöliittymästä siinä, että se on menetelmä, jonka avulla voit arvioida sivuston helppokäyttöisyyttä ja käyttäjän onnistumista tehtävien suorittamisessa. Vaikka käyttöliittymäsuunnittelu on täysin valmis verkkosivuston prototyyppi. Suunnitteluun kuuluu käytettävyyden tulosten hyödyntäminen. Ilman tämän tekniikan avulla saatuja tietoja mikään ei toimi.

Digitaalisten teknologioiden nykymaailmassa niiden rakenne perustuu tiedon siirtoon tietyn verkon solmujen ja objektien välillä. Tähän käytettävien protokollien ja menetelmien luotettavuus riippuu siitä, miten tekniikka on toteutettu. Tämä koskee erityisesti tiedonsiirtoliitäntöjä.

Mikä se on?

Kuten virallisesta määritelmästä seuraa, tiedonsiirtorajapinta on eräänlainen raja kahden objektin tai solmun välillä, joita säätelee erityinen hyväksytty standardi ja toteutetaan vakiintuneilla menetelmillä, työkaluilla ja säännöillä.

Yksinkertaisesti sanottuna tämä on eräänlainen solmujen välinen sovitin, joka tietää kuinka siirtää tietoja, mitä käyttää ja mitä odottaa vastineeksi.

Tietorajapintojen päätyypit

Jokainen tietokoneen käyttäjä on kohdannut yhden lajikkeista. Ethernet-tiedonsiirto. Sen alkuperäinen tarkoitus on kommunikointi toimistolaitteiden välillä. Lineaarista topologiaa käytettiin ensimmäisten kytkentöjen toteuttamiseen sekä yksinkertaista koaksiaalikaapelia. Nykyään tämä lähestymistapa on vanhentunut. Ja nyt verkot perustuvat tähtitopologiaan, jotka on toteutettu ja jaettu osiin reitittimien ja kytkimien avulla. Teollisissa verkoissa tietoa voidaan lähettää Ethernet-tietoliitännän kautta 10, 100 Mbps ja harvemmin 1 Gbps nopeudella. Tämän suorituskyvyn takaa siirtoväline, kuten kierretty pari tai optinen kuitu.

Yksi käyttöliittymän ominaisuuksista on pakollisen MAC-osoitteen läsnäolo, joka on "ommeltu" laitteen laitteistoon. Sen avulla tunnistetaan tiedot lähettänyt ja vastaanottanut solmu. Pohjimmiltaan jokaisen osoitteen on oltava yksilöllinen. Tätä varten laitekehittäjät jakavat keskenään yhteiset arvot. Valmistaja on määritetty kolmeen merkittävin tavu MAC-osoitteessa.

On syytä huomata, että MAC:n rekisteröinnin yhteydessä tämä tapahtuu kerran verkkolaitteen alustuksen aikana. Sen lisätallennus kuuluu käyttöjärjestelmän harteille. Tämä tarkoittaa, että osoitetta voidaan muuttaa milloin tahansa.

USB

Toinen yleinen sarjaliitäntä on Universal Serial Bus. Lähes jokainen nykyaikainen laite on varustettu yhdellä tai toisella sen lajikkeista, olipa kyseessä mikroversio tai mini.

Sen pääominaisuus on Plug and Play -tekniikan käyttö. Tämä tarkoittaa, että mikä tahansa USB-laite voidaan liittää ja alkaa toimia, useimmissa tapauksissa välttäen erilaisten ohjainten asentamista.

Lisäksi monet erilaiset liittimet ja standardit on vähennetty erityisellä tavalla yhteen yhteiseen muotoon. Nyt voit liittää ohjaussauvoja, hiiriä, näppäimistöjä, kiintolevyjä, tulostimia ja paljon muuta tietokoneeseesi yhdellä yleisliittimellä.

On syytä huomata toinen USB:n plus - virtalähde yhdessä koskettimista. Tämä mahdollisti ulkoisten kiintolevyjen ja vastaavien laitteiden liittämisen.

HDMI

Tämä on myös tiedonsiirtoliitäntä, jonka avulla voit siirtää mediatietoja. Toisin kuin vanhentunut VGA, se voi toimia paitsi videon myös äänen kanssa. Tällä standardilla on suuri kaistanleveys. Siksi sitä käytetään teräväpiirtovideon lähettämiseen. Muuten, lyhenne HDMI tarkoittaa High Definition Multimedia Interface. Mitä teräväpiirtomultimedian käyttöliittymä tarkoittaa.

IrDA

Artikkeli ei olisi täydellinen ilman kuvausta tiedonsiirtoliitännöistä, joiden avulla voit tehdä tämän langattomasti. Ja luultavasti IrDA on edelläkävijä heidän joukossaan.

Ehkä moraalisesti ja teknisesti se on jo vanhentunut, mutta se löytyy edelleen monista arkaaisista laitteista. Sen tehtävänä on yhdistää kaksi laitetta IrDA:lla infrapunasäteilyä käyttämällä. Standardin rajoitukset eivät salli sen käyttöä pitkiä matkoja. Siksi tiedon siirtämiseksi esimerkiksi kahden puhelimen välillä oli välttämätöntä pitää ne lähellä toisiaan. Lähetysnopeus oli erittäin alhainen ja vaihteli välillä 2400 - 115200 bps.

Bluetooth

Bluetooth on korvannut infrapunaportin, ja sitä käytetään aktiivisesti monissa laitteissa yhteyden luomiseen niiden välille. Näitä ovat tietokonehiiret, puhelimet, kannettavat tietokoneet ja monet muut laitteet.

Liittymän kantaman on virallisesti ilmoitettu olevan 100 metriä. Käytännössä melun ja erilaisten esteiden esiintyminen seinien muodossa kaventaa kuitenkin etäisyyttä noin 10 metriin. Keskimääräinen tiedonsiirtonopeus Bluetooth-liitännän kautta on enintään 3 Mbps.

WiFi

Todennäköisesti ei ole sellaista henkilöä, joka ei olisi kuullut tästä tiedonsiirtoliittymästä, jonka avulla voit siirtää tietoja suurilla nopeuksilla ja sopivilla etäisyyksillä.

Standardin tärkein etu on langaton yhteys. Ja tämä on merkittävä säästö sekä tilan- että käteiskustannuksissa kaapeleissa ja infrastruktuurissa.

Wi-Fi:n yleisyys on johtanut siihen, että jopa hehkulamput tulevat sen mukana nykyään. Eli käyttöliittymästä on tullut yksi suosituimmista. Jokainen kohtaa sen ostaessaan uutta laitetta, oli se sitten televisio, älypuhelin tai kannettava tietokone.

Wi-Fi-ominaisuudet paranevat jatkuvasti. Teoriassa ihanteellisissa olosuhteissa se voi siirtää tietoja jopa 7 Gb / s nopeudella. Tavallisten kotitalouslaitteiden keskinopeus vaihtelee 450 - 1300 Mbps, kun käytetään useita antenneja.

WiFin miinukset

Monista eduista huolimatta käyttöliittymällä on myös haittoja. Esimerkiksi useimmat laitteet pystyvät toimimaan 2,4 GHz:n taajuudella. Kuitenkin monissa työkaluissa ja joissakin kodinkoneissa on myös tällainen ilmaisin. Ja tämä vaikuttaa merkittävästi tiedonsiirron laatuun, mikä puolestaan ​​​​vaikuttaa nopeuteen. Uusimmissa laitemalleissa tämä ongelma on kuitenkin jo ratkaistu lisäämällä ylimääräinen 5 GHz:n toimintataajuus.

Venäjällä on pieniä ongelmia Wi-Fi-sovittimien asennuksessa, joiden sähkömagneettinen säteily ylittää 100 mW, koska ne on rekisteröitävä.

Monien erilaisten automaatiojärjestelmien käyttöönottomäärät kaikilla teollisuuden aloilla edellyttävät jatkuvasti kasvavan tiedon käsittelyä. "Päävaltimot" ovat sarjatietokaapeleita, jotka ohjaavat monimutkaisia ​​prosesseja ja lähettävät prosessimittauksia.

Laajassa käytössä on erilaisia ​​sarjaliitäntöjä, jotka takaavat kohinattoman nopean tiedonsiirron ankarissa teollisuusympäristöissä.

RS-232 (V.24)

Yksi yleisimmistä sarjaliitännöistä on määritelty TIA-232- ja CCITT V.24 -standardeissa.

Liitäntä toteuttaa tiedonsiirron kahden laitteen välillä (point-to-point-yhteys) duplex-tilassa jopa 15 metrin etäisyydellä.

Yksinkertaisimmassa kokoonpanossa tarvitaan kolme johtoa - TxD (lähetysdata), RxD (vastaanottotiedot) ja GND (signaalin yhteinen johto). Tällöin tiedonsiirron ohjaus tapahtuu ns. ohjelmistokuittauksella. Ohjelmiston kättelylähetystä varten on lisälinjoja, joita käytetään ohjaussignaalien, kellosignaalien ja myös signalointiin.

Laiteliitännät voidaan suunnitella tietoliikennelaitteiksi (DCE) tai tietojenkäsittelylaitteiksi (DTE). Erottava piirre on erilainen lähetyssuunta linjoilla, joilla on sama nimitys ja pinni. Esimerkki: DTE-laite lähettää TxD-yhteyden (transmit data) kautta, kun taas DCE-laite vastaanottaa dataa saman yhteyden kautta. Tämä ratkaisu mahdollistaa yksinkertaisen suoran viestinnän kahden laitteen välillä. Kun kytket samantyyppisiä laitteita, kaikki liitäntälinjat on ylitettävä.

Molempien datalinjojen signaalitasot määritellään seuraavasti:

• -3 - -15 boolen "I":lle
• +3 - +15 boolen arvolle "0"

Ohjaus- ja ilmoitussignaalien siirtolinjoilla toimintalogiikka päinvastoin on käänteinen (log. "I" = positiivinen potentiaali). Suurin tiedonsiirtonopeus on 115,2 kbps. Teollisissa olosuhteissa lähetysetäisyyttä suositellaan tässä tapauksessa pienentämään 5 metriin.

TTY

Nykyisen silmukan TTY-liitäntää käytettiin ensin lennätyksessä. Nykyään se löytyy edelleen (PLC) ja tulostimista. Sekä tiedon lähettämiseen että vastaanottamiseen tarvitaan yksi johtopari, ja linjat on kierrettävä pareittain. Tiedonsiirto tapahtuu duplex-tilassa ohjelmistokättelyllä. Ohjaussignaalin siirtolinjoja ei ole saatavilla. Virta-arvo 20 mA silmukassa vastaa loogista "I"-tilaa. Jos virtapiiri katkeaa, tämä koetaan loogisena "0"-tilana. Jokainen silmukka vaatii virtaa tuottavan lähteen, joka voidaan kytkeä joko lähetys- tai vastaanottopuolelle. Virran tuottava puoli katsotaan "aktiiviseksi", kun taas "passiivinen" on aina aktiivista vastapäätä. Liitäntäkokoonpanoja on kolme:

1. Täysin aktiiviset TTY-liitännät virtalähteisiin sekä lähettimen että vastaanottimen jaloissa.
2. Passiiviset TTY-liitännät ilman vastaavia vakiovirtalähteitä.
3. Puoliaktiiviset TTY-liitännät, joissa virtalähde on vain lähetyspuolella (TD).

Vastaanotin (RD) on passiivinen. Jokainen virtasilmukka voi toimia vain yhden virtalähteen kanssa. Vain "täysin aktiivinen/passiivinen" ja "puoliaktiivinen/puoliaktiivinen" yhdistelmät ovat sallittuja. Tällainen tiedonsiirto voidaan toteuttaa etäisyyksille jopa 1000 m. Suurin siirtonopeus on 19200 bps.

RS-422

Älykkäiden koneiden vaatimukset nopeaan ja tehokkaaseen tiedonsiirtoon kuvataan RS-422-standardissa. Tietojen sarjasiirto kahden laitteen välillä tapahtuu duplex-tilassa jopa 10 Mbps nopeudella 1200 metrin etäisyyksillä.

Datalinjojen sähköiset tasot määritellään seuraavasti:

• -0,3 - -6 loogiselle "minä"
• +0,3 - +6 loogiselle "0":lle.

Signaalitilaa kuvaa mittauspisteiden (A) ja (B) välinen jännite-ero. Jos pisteen (A) jännite verrattuna pisteen (B) jännitteeseen: - Negatiivinen, dataviiva on loki. I, kontrolliviiva - log.0, (UA-UB-0.3 B).

Vastaanottimen tulojen päätetyt kuormitusvastukset (100…200 ohmia) eivät ainoastaan ​​estä heijastuksia siirtojohdossa, vaan lisäävät edelleen lähetyksen luotettavuutta selkeästi määritellyn resultanttivirran ansiosta.

RS-485 W2

Tämän tyyppisellä sarjaliitännällä ei ole vain yhtä korkea suorituskyky kuin RS-422-liitännällä, vaan se mahdollistaa myös jopa 32 päätelaitteen multidrop-liitännän. Sähkötasot ja niihin liittyvät loogiset arvot ovat identtisiä standardin RS-422 määrittelemien kanssa. 2-johtimisyhteyden ansiosta tiedonsiirto voidaan kuitenkin suorittaa vain half-duplex-tilassa, mikä tarkoittaa, että tiedonsiirto ja vastaanotto suoritetaan vuorotellen ja niitä on ohjattava sopivalla ohjelmalla. Vastaavan ohjelmistoprotokollan on, toisin kuin puhtaassa point-to-point-viestinnässä, tarjottava mahdollisuus osoittaa jokaiselle monipistejärjestelmässä kytkettylle päätelaitteelle osoitteen perusteella sekä tunnistaa tämä laite. Vain yksi päätelaite voi lähettää dataa kerrallaan, kaikkien muiden on oltava tällä hetkellä "kuuntelutilassa". Kaksijohtiminen väyläkaapeli voi olla pituudeltaan jopa 1200 m, ja molempiin päihin tulee kytkeä päätevastukset (100 ... 200 ohmia). Yksittäiset päätteet voidaan erottaa väylästä jopa 5 m:n etäisyydellä väylän avulla.Kierretyllä parikaapelilla ja suojatulla kaapelilla maksimi tiedonsiirtonopeus on 10 Mbit/s. RS-485-standardi määrittelee vain liitännän fyysiset ominaisuudet. Siksi RS-485-liitäntöjen yhteensopivuutta keskenään ei välttämättä taata. Parametrit, kuten baudinopeus, datamuoto ja koodaus, määräytyvät järjestelmästandardien, kuten INTERBUS, PROFIBUS, MODBUS jne., mukaan.

RS-485 W4

4-johtiminen RS-485-standardi mahdollistaa, toisin kuin 2-johtiminen RS-485-standardi, full-duplex-väylän tiedonsiirron. Esimerkki tästä on DIN-Messbus-mittausväylä. Toisin kuin 2-johdintekniikassa, tässä tapauksessa vastaanottimen lähetyshaarat ovat erillään toisistaan ​​ja voivat siten toimia samanaikaisesti. Mittausväyläjärjestelmissä käytetään edullisesti isäntä/orja-periaatteeseen perustuvia topologioita, joissa isäntä lähettää dataa jopa 32 kuuntelevalle orjalle. Orjalaitteiden lähetyshaarat voivat olla kolmannessa diskreetissä tilassa (tri-state), jossa niiden korkea impedanssi säilyy. Vain pyynnön vastaanottanut mittausasema yhdistää aktiivisesti lähettimensä väylään. Sähkötasot ja niiden loogiset arvot vastaavat, kuten kaikissa muissa RS-485-tyyppisissä liitännöissä, RS-422-standardia. Suurin siirtonopeus on 10 Mbps. Väyläkaapeli on päätettävä, sen ytimet on kierrettävä pareittain ja suojattava.

Modeemi

Perinteinen puhelinverkko sallii vain analogisten signaalien lähettämisen taajuusalueella 300 Hz - 3,4 kHz. Siksi digitaalisten signaalien siirtämiseksi sarjaliitännöistä puhelinverkon kautta tarvitaan alustava muunnos. Tämä vaatii laitteen, joka muuntaa digitaalisen datavirran analogisiksi aaltomuodoiksi, ja nämä aaltomuodot sitten takaisin digitaaliseksi tietovirraksi. Näitä prosesseja kutsutaan modulaatioksi ja demodulaatioksi, ja laite, joka suorittaa ne vastaavasti, on modeemi. Puhelinverkkoyhteyden muodostusprosessi on kansainvälisten standardien mukainen. Tässä tapauksessa kantoaaltotaajuus synkronoi molemmat modeemit. Yleisen puhelinverkon avulla voit siis toteuttaa kanavan eri puolilla maailmaa sijaitsevien laitteiden välille. Mutta myös kiinteitä yhteyksiä käytettäessä 20 km:n etäisyydet eivät ole ongelma.

Vaikka tarvitaan vain kaksi johtoa, tiedonsiirto tapahtuu useimmiten duplex-tilassa.

Suurin analogisen linjan nopeus on 33,6 kbps.

V.90-lähetys nopeudella 56 kbps on mahdollista vain Internet-palvelimelta modeemiin. Vastakkaiseen suuntaan, ts. V.90-modeemista V.90-modeemiin siirtonopeus on enintään 33,6 kbps.

INTERBUS

INTERBUS on rengasjärjestelmä. Lähetys- ja vastaanottolinjat yhdistetään yhdeksi kaapeliksi, minkä vuoksi INTERBUS nähdään puurakenteena, jonka linjat edustavat pääkaapelista lähteviä oksia. Nämä väylät on kytketty etäväylään väyläjohdinliittimien kautta. Etäväyläpäätteiden väliset yhteydet ovat aktiivisia point-to-point-yhteyksiä, fyysinen kerros on RS-422-standardin mukainen. Tässä tapauksessa hyödyllistä dataa lähetetään differentiaalisignaaleina kaksijohtimien kierretyillä pareilla (4 johdinta) full duplex -tilassa. Tiedonsiirtonopeus on 500 kbps tai 2 Mbps. Yhteyslinjojen mahdollinen kokonaispituus on enintään 12,8 km, kun taas järjestelmä voi sisältää enintään 255 segmenttiä, kukin enintään 400 m.

Toistimien ja päätevastusten käyttöä linjan päässä ei vaadita, koska rengas sulkeutuu automaattisesti etäväylän viimeisessä laitteessa.

PROFIBUS

PROFIBUS-väylä on määritelty IEC 61158- ja IEC 61784 -standardien mukaan, ja se perustuu teknisesti 2-johtimiseen RS-485-järjestelmään, jossa on half-duplex-tiedonsiirto. Profibus-järjestelmä on rakennettu puhtaasti lineaariseksi rakenteeksi, johon voidaan liittää jopa 32 laitetta, ja Profibus-väylän segmentin enimmäispituus on 1200 m. Profibus-järjestelmän päätelaitteet on kytketty toisiinsa vedtämällä kaksijohtiminen väyläkaapeli, jossa on kierretyt ytimet. Jos verkkoon halutaan useampia päätelaitteita, kone tai teollisuuslaitos on segmentoitava. Erilliset segmentit vaihtavat tietoja keskenään toistimien kautta, jotka vahvistavat ja erottavat hyödyllistä tietoa kuljettavat signaalipotentiaalit. Jokainen toistin laajentaa järjestelmää yhdellä lisäsegmentillä, jossa on 32 päätekohtaa ja kaapelin kokonaispituus enintään 127 liitäntää varten. Profibus-järjestelmien siirtonopeus voidaan konfiguroida välillä 9,6 kbps - 12 Mbps. Nopeusarvo vaikuttaa väyläsegmenttien sallittuun pituuteen sekä passiivisiin väliottoihin (taulukko). Luotettavan tiedonsiirron varmistamiseksi kuparikaapelin jokaisen Profibus-väylän segmentin tulee alkaa ja päättyä päätevastukseen.

CANopen/Device Net

Controller Area Network (CAN) -protokolla kehitettiin alun perin autoelektroniikassa verkottumista varten. Protokollaa laajentamalla on saatu CANopen- ja Device Net -järjestelmät teollisiin kenttäväyläsovelluksiin.

Kaikki väyläliittimet on kytketty lineaarisesti kolmijohtimisella kaapelilla, jonka alussa ja lopussa on päätevastukset.

Päätelaitteet kuuntelevat tiedonvaihtoa väylällä ja alkavat tauon jälkeen lähettää datapaketteja. Usein useat päätelaitteet tunnistavat väylän vapaaksi ja aloittavat tiedonsiirron samanaikaisesti. Koska eri datapaketit voivat häiritä toisiaan, bittibitiltä sovittelu tarjotaan tietojen häviämisen estämiseksi. Tätä mekanismia kutsutaan nimellä Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidment (lyhennettynä CSMA/CA – Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance).

Päätelaitteet vertaavat väylän signaalitasoja lähettämiensä signaalitasoihin. Nämä tasot voivat olla joko hallitsevia (taso 0) tai resessiivisiä (taso I). Heti kun hallitseva taso on kirjoitettu omalle bittikuviolleen, tämä tarkoittaa, että toinen päätelaite on siirtynyt lähetystilaan. Lähetin, joka osoittautuu resessiiviseksi, lopettaa välittömästi lähetyksensä ja yrittää lähettää datapakettiaan uudelleen seuraavan tauon aikana. Viestit ja siten väylälle pääsypyynnöt voidaan priorisoida osoitteita määritettäessä hallitsevien bittien lukumäärän mukaan.

Signaalin etenemisaika rajoittaa verkon maksimipituutta siirtonopeudesta riippuen, koska CSMA/CA-menetelmä toimii vain rajoitetussa aikaikkunassa. Tämä on otettava huomioon suunnittelussa.

ethernet

Ethernet on kuvattu IEE 802 -standardissa, ja se oli alun perin suunniteltu toimistolaitteiden (tietokoneet, tulostimet jne.) väliseen viestintään. Tässä tapauksessa otettiin käyttöön lineaarinen topologia ja käytettiin koaksiaalikaapelia. Tällä hetkellä verkot rakennetaan yksinomaan hajautetulla tähtitopologialla, joka perustuu kierrettyihin pareihin tai valokuitukaapeliin. Samaan aikaan teollisuusverkoissa tiedonsiirtonopeus on 10 tai 100 Mbps. Verkkorakennetta voidaan mukauttaa kunkin yksittäistapauksen vaatimuksiin järjestämällä kaskadeja tähtijakajilla (keskittimet, kytkimet, reitittimet).

Jos tiedonjakelussa käytetään keskittimiä, järjestelmän on toimittava half-duplex-tilassa. Tässä tapauksessa tiedonvaihdon tarjoaa Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidment (CSMA/CA - Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) -mekanismi. Tällöin päätelaitteet kuuntelevat verkon tiedonvaihtokanavaa ja aloittavat tiedonsiirron vasta muiden lähetysten keskeytyksen jälkeen. Paketti lähetetään jokaiseen verkon päätelaitteeseen. Päätelaitteet vertaavat lähetetyn paketin kohdeosoitetta omaan osoitteeseen ja hyväksyvät paketin vain, jos osoitteet täsmäävät. Usein useat päätelaitteet tunnistavat väylän vapaaksi ja aloittavat tiedonsiirron samanaikaisesti. Tämän seurauksena datapaketit tuhoavat toisensa, tässä tapauksessa puhutaan törmäyksestä. Aktiivinen päätelaite, joka havaitsee törmäyksen ensimmäisenä välittömästi, vaatii kaikkien päätelaitteiden hidastamaan tiedonsiirtoa. Sen varmistamiseksi, että datapaketit eivät katoa ja ne voidaan lähettää uudelleen, lähettimien on saatava kuittausviesti ennen kuin viestin viimeinen bitti on lähetetty.

Kuittausviestin aikarajoitukset törmäyksessä vaikuttavat suoraan verkon enimmäispituuteen. Ns. törmäysalue rajoittuu verkkosovittimeen, reitittimeen tai kytkimeen. Tämä verkon segmentointi eliminoi keskittimien verkon rajoitukset, mikä mahdollistaa verkon laajan alueellisen laajuuden ja tiedonvaihdon optimoinnin.

Ihannetapauksessa jokainen päätelaite on kytketty kytkentäporttiin, jolloin saadaan oma törmäysalue. Verkon suorituskyky paranee, koska törmäykset on eliminoitu, CSMA/CD-mekanismi voidaan poistaa käytöstä ja verkkoa voidaan käyttää kaksisuuntaisessa tilassa kaksinkertaisella kaistanleveydellä.

Asennuksen aikana on otettava huomioon käytetyn laitteen tyyppi. DTE/DCE-liitäntöjen mukaan RS-232-laitteiden tapauksessa on Ethernet-laitteita, joissa on MDI- tai MDIx-liitännät. Samantyyppiset laitteet tulee aina kytkeä ristikkäisillä liitäntäkaapeleilla ja erityyppiset laitteet 1:1 johdotuksilla.

Sisäisellä kytkennällä, joka yhdistää useita laitteita, on mahdollista vaihtaa käyttöliittymä manuaalisesti tai automaattisesti (automaattinen neuvottelutoiminto) suoraan asennuspaikalla. Tämän seurauksena kaikissa tapauksissa on mahdollista kytkeä kaapelilla, jossa on 1:1 johdotus.

Toinen automaattinen mekanismi on nopeuden ja toimintatavan automaattinen neuvottelu, jonka ansiosta laitteet valitsevat kaikille yhteisen nopeuden ja lähetystilan (half duplex tai full duplex).