Загальні відомості про периферійні пристрої

План

1 Класифікація периферійних пристроїв

2 Способи обміну даними між ПП та мікро-ЕОМ

3 Дистанційний зв’язок

1 Мікропроцесори та мікро-ЕОМ, побудовані на їхній основі, дають можливість: керувати експериментом та технологічним процесом; виконувати збір даних та розрахунки безпосередньо під керуванням ЕОМ; використовувати ЕОМ в якості навчаючої системи або супротивника у грі. Для цього мікро-ЕОМ повинна бути зв’язана із зовнішньою середою завдяки периферійним (зовнішнім) пристроям. Такі пристрої можна підрозділити на три групи:

- пристрої для зв’язку людина – мікро-ЕОМ (різні клавіатури, індикатори, друкуючі машини, різноманітні дисплеї, плотери (графобудівники), читаючі автомати (сканери), пристрої мовного обміну інформацією т. ін.);

- пристрої для зв’язку з об’єктами керування (різноманітні датчики та виконуючі органи, а також пристрої для перетворення безперервних сигналів з датчиків у цифрові сигнали та зворотного перетворення при видачі інформації на виконуючі органи);

- зовнішні запам’ятовуючі пристрої великої ємності (ЗП на магнітних дисках, оптичних дисках, флеш-картки т. ін.).

2 Існують два способи передачі слів інформації з ліній даних:

- паралельний, коли одночасно пересилаються всі біти слова;

- послідовний, коли біти слова пересилаються по черзі, починаючи, наприклад, з його молодшого розряду.

Тому як між окремими провідниками шини для паралельної передачі даних існує електрична ємність, то при зміні сигналу, переданого по одному із провідників, виникає перешкода (короткий викид напруги) на інших провідниках. Зі збільшенням довжини шини (збільшенням ємності провідників) перешкоди зростають і можуть сприйматися приймачем як сигнали. Тому робоча відстань для шини паралельної передачі даних обмежується довжиною 1-2 м, і тільки за рахунок істотного подорожчання шини або зниження швидкості передачі довжину шини можна збільшити до 10-20 м.

Зазначена обставина й бажання використати для дистанційної передачі інформації телеграфні й телефонні лінії обумовили широке поширення способу послідовного обміну даними між ПП й мікро-ЕОМ і між декількома мікро-ЕОМ.

Можливі два режими послідовної передачі даних: синхронний й асинхронний.

При синхронній послідовній передачі кожен переданий біт даних супроводжується імпульсом синхронізації, що інформує приймач про наявність на лінії інформаційного біта. Отже, між передавачем і приймачем повинні бути протягнені мінімум три проводи: два для передачі імпульсів синхронізації й бітів даних, а також загальний заземлений провідник. Якщо ж передавач (наприклад, мікро-ЕОМ) і приймач (наприклад, дисплей) рознесені на кілька метрів, то кожний із сигналів (інформаційний і синхронізуючий) прийдеться посилати або по екранованому (телевізійному) кабелі, або за допомогою крученій парі проводів, один із яких заземлений або передає сигнал, інверсний основному.

Синхронна послідовна передача починається з пересилання в приймач одного або двох символів синхронізації (не плутати з імпульсами синхронізації). Одержавши такий символ (символи), приймач починає прийом даних й їхнє перетворення в паралельний формат. Природно, що при такій організації синхронної послідовної передачі вона доцільна лише для пересилання масивів слів, а не окремих символів. Ця обставина, а також необхідність використання для обміну порівняно дорогих (чотирьох провідних або кабельних) ліній зв'язку перешкодило широкому поширенню синхронної послідовності передачі даних.

Асинхронна послідовна передача даних означає, що в передавача й приймача немає загального генератора синхроімпульсів і що синхронізуючий сигнал не посилається разом з даними. Для такої передачі необхідно, щоб передавач і приймач були погоджені за форматом й швидкістю передачі.

Стандартний формат асинхронної послідовної передачі даних, використовуваний в ЕОМ і ПП, містить n пересилаємих бітів інформації (при пересиланні символів n дорівнює 7 або 8 бітів) і 3-4 додаткових біта: стартовий біт, біт контролю парності (або непарності) і 1 або 2 стопових бітів (рис. 61.1). Коли передавач не працює (дані не посилають у лінію), на лінії зберігається рівень сигналу, що відповідає логічній 1.

Передавач може почати пересилання символу в будь-який момент часу за допомогою генерування стартового біта, тобто перекладу лінії в стан логічного 0 на час, точно рівний часу передачі біта. Потім відбувається передача бітів починаючи з молодшого значущого біта, за яким йде додатковий біт контролю парності або непарності (біт CRC). Далі за допомогою стопового біта лінія переводиться в стан логічної 1.

Проміжок часу від початку стартового біта до кінця стопового біта (стопових бітів) називається кадром. Відразу після стопових бітів передавач може посилати новий стартовий біт, якщо є інші інформація для передачі; у противному випадку рівень логічної 1 може зберігатися протягом усього часу, поки не діє передавач. Новий стартовий біт може бути посланий у будь-який момент часу після закінчення стопового біта, наприклад через проміжок часу, рівний 0, 43 або 1, 5 часу передачі біта.

У лініях послідовної передачі даних передавач і приймач повинні бути погоджені по всіх параметрах формату, зображеного на рис. 61.1, включаючи номінальний час передачі біта. Для цього в приймачі встановлюється генератор синхроімпульсів, частота якого повинна збігатися із частотою аналогічного генератора передавача. Крім того, для забезпечення оптимальної захищеності сигналу від перекручування, шумів і розкиду частоти синхроімпульсів приймач повинен зчитувати прийнятий біт у середині його тривалості.

3 Коли мікро-ЕОМ повинна обмінюватися даними з віддаленими ПП або іншими мікро-ЕОМ (що перебувають в іншій кімнаті, іншому кінці будинку або іншому будинку), те виникає питання: як і за допомогою чого зв'язати ці об'єкти. Відносно велика відстань між об'єктами визначає послідовний (побітний) обмін даними. Ця ж відстань обумовлює економічну недоцільність використання для зв'язку спеціальних кабельних ліній і наводить на думку про обмін через телефонні лінії або радіоканал.

Телефонні лінії призначені для передачі людського голосу, а не цифрових даних. Дворівневі сигнали (рис. 61.2, а) перетерплюють значні перекручування під час їхньої передачі по телефонних лініях, що приводить до зміни переданих даних. У той же час синусоїдальний сигнал із частотою від 1000 до 2500 Гц, що називається несучою, може бути переданий з відносно малими перекручуваннями. Шляхом зміни її амплітуди, частоти або фази можна передавати послідовність нулів й одиниць (рис. 61.2, б і в). Такий процес називають модуляцією.

Коли мікро-ЕОМ пов'язана із ПП або іншим ЕОМ по телефонному каналі (будь-якій двопровідній лінії зв'язку або радіоканалу), між ними варто встановити пристрій для перетворення даних з паралельного коду в послідовний код (дворівневий сигнал напруги) та для зворотного перетворення дворівневого сигналу напруги в амплітудно-, частотно- або фазово-модульований сигнал і для зворотного перетворення (рис. 61.2, г). Останній пристрій одержав назву модем (модулятор-демодулятор).

При передачі даних по лініях зв'язку використовуються три режими: симплексний (від лат. sіmplex - простий), напівдуплексний і дуплексний (від лат. duplex - подвійний). Симплексна лінія забезпечує передачу даних тільки в одному напрямку. Причиною цього є не якісь особливості проводів, а просто той факт, що на одному кінці лінії є тільки передавальний пристрій, а на іншому кінці - тільки прийомний. Напівдуплексний зв'язок забезпечує передачу й одержання інформації в обох напрямках, але не одночасно. Під час будь-якої передачі один модем посилає, а інший одержує. Дуплексний зв'язок забезпечує передачу й одержання даних в обох напрямках одночасно. Більшість модемів може забезпечити дуплексний зв'язок за допомогою однієї телефонної лінії. Це досягається шляхом використання іншої пари частот для зв'язку у зворотному напрямку, наприклад: 2025 Гц - для подання 0 й 2225 Гц - для подання 1.

Домашнє завдання:

[5] С. 136-142.