Приборный стандартный интерфейс
Функции интерфейса
Основные функции интерфейса заключаются в обеспечении информационной, электрической и конструктивной совместимости между функциональными элементами системы.
Информационная совместимость – это согласованность взаимодействий функциональных элементов системы соответствующая логическим условиям, которые определяют:
1. Структуру и состав набора шин.
2. Набор процедур по реализации взаимодействия шин для различных режимов функционирования.
3. Способ кодирования и форматы данных, команд, адресов и состояний(протоколы).
4. Временные соотношения между управляющими сигналами (скорость передачи, быстродействие).
Логические условия информационной совместимости определяют функциональную и структурную организацию интерфейса и для большинства интерфейсов стандартизируются. Условия информационной совместимости определяют объем и сложность схемотехнического оборудования и программного обеспечения, а также основные технико-экономические показатели (пропускную способность и надежность интерфейса)
Электрическая совместимость – это согласованность статических и динамических параметров передаваемых электрических сигналов в системе шин, с учетом используемой логики и нагрузочной способности элементов. Условия электрической совместимости определяют:
1. Тип приемопередающих элементов.
2. Соотношение между логическими и электрическими состояниями сигналов и пределы их изменения.
3. Коэффициенты нагрузочной способности.
4. Схему согласования линий.
5. Допускаемую длину линий и порядок подключения к разъемам.
6. Требования к источникам питания.
Конструктивная совместимость – включает в себя:
1. Типы соединительных элементов (штекер, разъем).
2. Распределение сигналов интерфейса по контактам соединительных элементов.
3. Типы конструкции платы, каркаса, стойки.
4. Конструкции кабельного соединения.
Выполнение этих трех условий совместимости интерфейса необходимо, но не достаточно для сопряжения устройств. Необходимо выполнение ими операций, связанных с обменом информацией:
1. Распознавать адрес сообщения.
2. Подключаться к линиям интерфейса.
3. Принимать и передавать сообщения в интерфейс и др.
Приборный стандартный интерфейс был разработан фирмой Hewlett-Packard (США) в 1972 г., которая назвала его HP Interface Bus (интерфейсная шина фирмы HP) или HP-IB. Он рекомендован МЭК (международной электротехнической коммисией) в качестве международного и введен в стандарт как IEEE-488 в 1975 (Institute of Electrical and Electronics Engineers).
В нашей стране введен с 1981 года по ГОСТ 26.003-80, и именуется КОП (канал общего пользования). Позднее был доработан фирмой National Instruments и известен также под названием GP-IB (General Purpose IB – интерфейс общего назначения) IEEE-488.2.
Интерфейс разработан для программируемых и непрограммируемых электронных измерительных приборов и ИИС с обменом цифровыми данными. Он ориентирован на сопряжение устройств, располагаемых относительно друг друга на расстоянии до 20 м, а при применении специальных устройств до 1000 м, максимальная скорость передачи информации в стандарте IEEE-488 - 1Мбайт/с при длине линий до 5м (IEEE-488.2 – 8Мбайт/с ) и 250-300 Кбайт/с при длине линий до 20м.
Конструктивно выполняются в двух вариантах:
в виде схем, реализованных и конструктивно оформленных внутри прибора как его составная часть, с установкой стандартного разъема на задней панели прибора; этот вариант применяется преимущественно в новых приборах, выпускаемых по стандарту МЭК;
в виде отдельно выполненных интерфейсных модулей, подключаемых к серийно выпускаемым или находящимся в обращении цифровым приборам и устройствам; эти модули по существу являются адаптерами, т. е. переходными устройствами между выходом прибора и стандартным входом в магистраль приборного интерфейса.
С помощью стандартного кабеля приборы последовательно соединяются друг с другом (в произвольном порядке) и с ЭВМ. Для этого в каждом приборе имеются два разъема, соединенные между собой одноименными контактами. Каждый прибор содержит специальное устройство согласования измерительного оборудования с интерфейсом. Построение интерфейса осуществляется по магистральному принципу для передачи цифровых сигналов.
Интерфейс позволяет включать в систему до 15 приборов различной сложности, допускает прямой обмен информацией между ними, дистанционное и местное управление приборами. Логические уровни ТТЛ. Интерфейс относится к магистральным, соединение устройств осуществляется через магистральный канал общего пользования (интерфейсную шину). Канал содержит 16 линий. Эти линии объединены в три шины:
· шина данных (8 линий),
· шина управления передачей данных (согласования или синхронизации) (3 линии),
· шина общего управления ИФ (5 линий).
Способ передачи информации параллельно- последовательный с асинхронным режимом обмена, т.е. бит-параллельный и байт-последовательный. В измерительной системе осуществляется обмен информацией между источником и приемником под управлением контроллера. Каждый из входящих в систему устройств выполняет функции или источника информации или приемника или контроллера, или любого их сочетания.
На каждом приборе, включенном в систему, устанавливается свой уникальный адрес (от 00000001 до 00011110). Переключатель адреса расположен на задней панели прибора около разъема КОП.
Контроллер КОП занимает в адресном пространстве ЭВМ 2 адреса и выполняется в конструктиве ЭВМ IBM PC. Подключение контроллера КОП к приборам осуществляется с помощью соединительного кабеля через 24 контактные разъемы (РПМ7-24Ш-КП-Р) типа вилка-розетка с винтовым крепежом, позволяющими соединять приборы цепочечно или радиально.
Принцип работы приборного интерфейса следующий. При появлении информации от источника к приемнику работа обоих приборов координируется сигналами по линиям шины синхронизации. При этом цикл передачи информации состоит из четырех фаз:
· источник выставляет информационный байт;
· источник выставляет сигналы на шине синхронизации;
· приемник принимает информацию,
· приемник подготавливается к приему нового байта информации.