Периферийные устройства (стр. 20 )

Топология интерфейса USB представляет собой звезду или пирамиду.

Рисунок 5.4 -  Топология шины USB

В вершине этой пирамиды, в корневом узле, находится хост-устройство, а все остальные узлы являются функциональными устройствами (функциями) или соединителями (хабами).

Система USB состоит из трех основных частей:

USB хост-устройство; USB разветвитель (хаб); USB устройство (функция).

USB хост-устройство (устройство – хозяин интерфейса) – это главное устройство в любой USB системе, которое организует все передачи данных и команд по шине интерфейса.

Интерфейс USB в компьютерной системе множественного доступа реализуется хост-контроллером, который является комбинацией аппаратных средств и программного обеспечения.

Хост-контроллер находится в корневом узле главной системы (на материнской плате) компьютера, и обеспечивает, как правило, две точки присоединения.

Структура USB

Шина USB позволяет:

подключать; конфигурировать; использовать; отключать устройства во время работы хоста и самих устройств.

Перечень терминов, используемых в спецификации USB. Устройства (Device) USB могут являться:

хабами (соединителями); функциями; их комбинацией.

Модель передачи данных.

Система USB разделяется на 3 уровня с определенными правилами взаимодействия. Устройство USB содержит:

интерфейсную часть; логическую часть устройства; функциональную часть.

Адаптеры USB.

Существу­ют следующие типы таких адаптеров:

USB-параллельный порт (принтер); USB-последовательный порт; USB-SCSI; USB-Ethernet; USB-клавиатура/мышь; USB-TV/video.

Если необходимо использовать несколько различных уст­ройств, то используют специальный концентратор USB, которые содержат пор­ты различных типов. Такие концентраторы называют многофункциональными концен­траторами USB, репликаторами USB-портов или установочными станциями USB.

5.7 Интерфейс IEEE1394

Высокоскоростной интерфейс – FireWire – разработан фирмой Apple для своих персональных компьютерах. Переименованный затем комитетом стандартизации Института инженеров электротехники и электроники в интерфейс IEEE_1394. В 1995 году была опубликована рассмотренная ниже первая версия стандарта IEEE 1594.

Тактовая частота шины стандарта IEEE1394 может быть 98,304, 196,608 и 393,216 Мбит/с, что соответствует номиналам 100, 200 и 400 Мбит/с. Подключаемое к шине устройство может иметь любую максимальную скорость из этого набора, но обязано поддерживать и более низкие скорости.

Спецификация интерфейса IEEE1394 предусматривает последовательную передачу данных со скоростями 100, 200, 400, 800 и 1600 Мбит/с (последние два значения являются не стандартизированными расширениями). Выбор последовательного интерфейса обусловлен необходимостью связать удаленные внешние устройства, работающие с различными скоростями.

Топология интерфейса «древовидная», при этом система адресации обеспечивает подключение до 63 устройств в одной сети. Для связи между сетями существуют мосты, для объединения ветвей в один узел - концентраторы. Повторители служат для усиления сигналов при длине соединения более 4,5 метров. Всего может быть связано до 1024 сетей по 63 устройства в каждой. Все устройства IEEE1394 соединяются между собой шестижильным экранированным кабелем, имеющим две пары сигнальных и пару питающих проводников. Подключение осуществляется с помощью стандартной пары «вилка - розетка». Провода питания рассчитаны на ток до 1,5 А при напряжении до 40 В. Если устройство имеет собственное питание, применяется гальваническая развязка.

Таблица 5.5 - Схема цоколевки

Розетка (устанавливается на корпусе компьютера или периферийного устройства)
№ вывода	Обозначение	Описание
1	Power	Питание
2	Ground	Корпус
3	TRB-	Витая пара В, -
4	TRB+	Витая пара В, +
5	TPA-	Витая пара А, -
6	TPA+	Витая пара А, -

Технические характеристики 1394b.

Спецификация IEEE-1394b является вторым поколением стандарта 1394. Первые устройст­ва, соответствующие стандарту IEEE-1394b (высокопроизводительные внешние накопители на жестких дисках), были представлены в январе 2003 года. В этом стандарте определены два но­вых 9-жильных кабеля и соответствующие 9-контактные разъемы, обеспечивающие передачу данных по медному или волоконно-оптическому кабелю со скоростью 800–3200 Мбит/с. Кроме в стандарт 1394b включены другие новые возможности, позволяющие еще больше увели­чить скорость передачи данных.

5.8  Интерфейс I2C

Интерфейс последовательной шины I2C (Inter IС Bus - шина соединения микросхем) сопряжения микросхем бытовой электроники.

Шина I2C удобна для обмена небольшими объемами данных. В ряде современных системных плат присутствует шина SMBus, основанная на интерфейсе I2C.  Эта шина используется для  доступа к памяти идентификаторов и средствам термоконтроля процессоров Xeon.

По интерфейсу I2C современные мониторы обмениваются конфигурационной и управляющей ин­формацией с графическим адаптером (а через него и с центральным процессором). I2C может применяется для подключения  считывателей карт, штрих-кодов и т. п. С по­мощью интерфейса I2C можно загружать программы в энергонезависимую память (флэш) ряда  микроконтроллеров. Интерфейс I2C обеспечи­вает скорость передачи данных  до 3,4 Мбит/с.

Интерфейс  I2C — синхронная последовательная шина, обеспечивающая двустороннюю передачу данных между подключенными устройствами по двум сигнальным линиям. Шина ориентирована на 8-битные передачи. Пере­дача данных может быть как одноадресной, к выбранному устройству, так и широко­вещательной. Для  выборки  устройств  используется  7-битная или  10-битной адре­сация.  Уровни сигналов — стандартные, совместимые с широко распро­страненной логикой ТТЛ, КМОП, n-МОП, как с традиционным питанием +5 В так и с низковольтным (+3,3 В и ниже).

Последовательный интерфейс I2C обеспечивает двунаправленную передачу данных между парой устройств, используя 2 сигнала:

данные SDA (Serial Data); синхронизацию SCL (Serial Clock).

В обмене участвуют 2 устройства:

ведущее (Master); ведомое (Slave).

5.9 Последовательные интерфейсы

Последовательный интерфейс для передачи данных в одну сторону использует одну сигнальную линию, по которой информационные биты передаются друг за другом последовательно. Последовательная передача данных может осуществляться в синхронном и асинхронном режимах.

Для асинхронного режима принят ряд стандартных скоростей обмена: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/сек. Количество бит данных может составлять 5,6,7,8 бит. Количество стоп битов может быть 1,1.5,2 бита. Асинхронный в РС реализуется с помощью СОМ-порта с использованием протокола RS-232C.

Из синхронных адаптеров в настоящее время чаще всего применяются адаптеры интерфейса V.35.

Стандарт описывает управляющие сигналы интерфейса, пересылку данных, электрический интерфейс и типы разъемов. Стандарт описывает синхронный и асинхронный режимы обмена, но СОМ-порты поддерживают только асинхронный режим.

Префикс "RS" - рекомендованный стандарт.

5.9.1 Интерфейс RS-232

Интерфейс RS-232C использует несимметричные приемники и передатчики, сигнал передается относительно общего провода (схемной земли). Интерфейс RS-232C не обеспечивает гальванической развязки устройств. В интерфейсе RS-232С оговариваются следующие электрические параметры.

Выходные сигналы:

0 задается диапазоном напряжения со стороны источника (+5 ÷ +15)В; неопределенное состояние – диапазон напряжения (+5 ÷ -5)В; 1 задается диапазоном напряжения (-5 ÷ -15)В.

Входные сигналы:

0 задается диапазоном напряжения со стороны приемника (+3 ÷ +25)В; неопределенное состояние – диапазон напряжения (+3 ÷ -3)В; 1 задается диапазоном напряжения (-3 ÷ -25)В.

Логической единице на входе приемника соответствует уровень напряжения -3 ... -12 В. Для линий управляющих сигналов это состояние называют "ON", а для линий последовательных данных - "MARK". Логическому "0" соответствует напряжение +3 ... +12 В (называемое "OFF" или "SPACE", соответственно). Между уровнями +3 ... -3 В существует зона нечувствительности, обуславливающая гистерезис приемника. Состояние на выходе приемника изменяется только при пересечении напряжением порога +3 или -3 В.

Разъем и кабель порта RS232.

Стандартный последовательный порт имеет 9- контактный разъем. На рисунке 5.5 приведены назначения контактов этих разъемов. 

Рисунок 5.5 - Блочная часть 9-контактного штыревого разъема

В таблице 5.6 указано назначение контактов разъема последовательного интерфейса.

Таблица 5.6 - Назначение контактов разъемов последовательного порта

Коньакт	Наименование	Направление	Операции
3 2 7 8 6 5 1 4 9	TD RD RTS CTS DSR GND DCD DTR RI	Выход Вход Выход Вход Вход Вход Выход Вход	Передаваемые данные Принимаемые данные Запрос на передачу Очищен для передачи Готовность внешнего устройства Сигнальное заземление Обнаружение информац. сигнала ПК к обмену данными готов Индикатор звонка

Внутреннее аппаратное устройство.