Інтерфейси автоматизованих систем управління
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Реферат на тему:
“ІНТЕРФЕЙСИ АВТОМАТИЗОВАНИХ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ”
Львів 2011
1. ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Послідовна шина USB (Universal Serial Bus - універсальна послідовна шина) зявилася по компютерних мірках досить давно - версія першого затвердженого варіанту стандарту зявилася 15 січня 1996 року. Розробка стандарту була ініційована вельми авторитетними фірмами - Intel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom і Compaq.
Основна мета стандарту створити можливість користувачам працювати в режимі Plug&Play з периферійними пристроями. Це передбачає автоматичне розпізнавання пристрою відразу ж після підключення і наступного встановлення відповідних драйверів. Окрім цього, бажане живлення малопотужних пристроїв подається з самої шини. Швидкість шини є достатньою для більшості периферійних пристроїв. Контролер USB займає тільки одне переривання незалежно від кількості підключених до шини пристроїв.
1.1 Технічні характеристики USB
- висока швидкість обміну (high-speed signaling bit rate, стандарт USB 2.0) 480 Мбіт/с;
- повна швидкість обміну (full-speed signaling bit rate, стандарт USB 1.1) - 12 Мбіт/с;
- максимальна довжина кабелю (екранована вита пара) для високої та повної швидкості обміну - 5 м;
- низька швидкість обміну (low-speed signaling bit rate, стандарт USB 1.0) - 1.5 Мбіт/с;
- максимальна довжина кабелю (зєднання за допомогою провідників) для низької швидкості обміну - 3 м;
- максимальна кількість підключених пристроїв або навантажувальна здатність порту “ведучого” компютера (включаючи розмножувачі) 127;
- можливе підключення пристроїв з різними швидкостями обміну;
- напруга живлення для периферійних пристроїв USB - 5 В;
- максимальний струм споживання на один периферійний пристрій - 500 мА.
Те, що довжини кабелів обмежені до 5-ти метрів для високих та повних швидкостей, і, до 3-х метрів для низької швидкості обумовлюється використанням кабелів стійких до електромагнітних завад (наводок) та звичайних кабелів, де зєднання відбувається за допомогою провідників.
Особливо зручний цей інтерфейс для підключення пристроїв, які часто підключаються/відключаються, таких як цифрові фотокамери, флеш носії інформації і т.д. Конструкція розємів для USB розрахована на багатократне приєднання/відєднання.
Можливість використання тільки трьох швидкостей обміну даними обмежує вживаність шини, але істотно зменшує кількість ліній інтерфейсу і спрощує апаратну реалізацію.
Живлення безпосередньо від USB можливо тільки для пристроїв з малим споживанням струму до 500mA, таких як клавіатури, миші, джойстики і тому подібне.
1.2 Конструктивні особливості інтерфейсу USB
Для підключення периферійних пристроїв використовується 4-х жильний кабель. Кожен такий кабель має “A” розєм (Рис.1) на одній стороні і “B” на іншій (див. рис.2).
Рис. 1. Конструкція USB розєму - "А"
Розєм серії “A” призначений тільки для підключення до джерела, тобто до “ведучого” компютера або до концентратора. Під “ведучим” компютером тут і надалі розуміється компютер, який містить кореневий концентратор.
Рис.2. Конструкція USB розєму "В"
Розєм серії “B” призначені тільки для підключення до периферійних пристроїв.
Призначення кожного контакту розємів А та В наведено в табл. 1.
Таблиця 1
Призначення контактів
Номер контакту ПризначенняКолір дроту1V BUSЧервоний2D-Білий3D+Зелений4GNDЧорнийОбплетенняекран---
GND корпус земля
VBus - +5 В
D+ - шина для передачі даних
D- - шина для прийому даних.
Кабель для підтримки повної швидкості шини (full-speed) виконується як кручена пара, захищається екраном і він може використовуватися для роботи в режимі мінімальної швидкості (low-speed). Кабель для роботи тільки на мінімальній швидкості (наприклад, для підключення миші) може бути неекранованим.
1.3 Передача даних
Інтерфейс USB сполучає між собою хост (host - головний управляючий пристрій, до якого підєднуються однин або декілька USB-пристроїв) та безпосередньо самі пристрої. Хост знаходиться усередині персонального компютера і управляє роботою всього інтерфейсу. Для того, щоб до одного порту USB можна було підключати більше ніж один пристрій, застосовуються USB хаб (usb hub - пристрій, що забезпечує підключення багатьох USB присторів до хоста компютера). Кореневий хаб (root hub хаб, який стоїть в ієрархії USB пристроїв найвище) знаходиться всередині компютера і підключений безпосередньо до хосту компютера. У інтерфейсі USB використовується спеціальний термін "функція" - це логічно завершений пристрій, який виконує яку-небудь специфічну процедуру. Топологія інтерфейсу USB є набором з 7 рівнів: на першому рівні знаходиться хост і кореневий хаб, а на останньому - тільки функції. Пристрій, до складу якого входить хаб і одна або декілька функцій, називається складеним.
Порт хаба або функції, що підключаються до хабу більш високого рівня, називається висхідним портом, а порт хаба, що підключається до хабу нижчого рівня або до функції називається низхідним портом.
Хост породжує всі передачі даних по інтерфейсу. Дані передаються у вигляді пакетів. У інтерфейсі USB викор