Вопросы по дисциплине «Интерфейсы периферийных устройств»
1. Кодирование и представление информации +
2. Позиционные системы счисления +
3. Способы обмена информацией. Стандартный интерфейс +
4. Классификация интерфейсов
5. I2C. Общие сведения об интерфейсе +
6. I2C. Функциональная схема чипа смарт-карты + (2 ряд)
7. I2C. Основные определения +
8. I2C. Адресация устройств на шине (7- и 10-разрядная) +
9. I2C. Протокол +
10. I2C. Управляющее слово
11. I2C. Запись байта, станицы + (3 ряд)
12. I2C. Чтение по текущему адресу + (3 ряд)
13. I2C. Чтение по произвольному адресу + (3 ряд)
14. I2C. Режим конкуренции. +
15. I2C. Синхронизация +
16. RS-232C. Физический интерфейс
17. RS-232С. Используемые режимы передачи данных
18. RS-232С. Способ кодирования информации при передаче
19. RS-232С. Линии передачи и управления передачей данных
20. RS-232С. Способы контроля целостности передаваемой информации
21. RS-232C. Аппаратура DCE и DTE
22. RS-232C. Подключение модемов.
23. RS-232С. Нульмодемное минимальное и полное соединения.
24. Интерфейсы RS-423A, RS-422A, RS-485. Общие сведения (стр. 668-669 Гук) +
25. USB. Общие сведения +
26. USB. Организация шины
27. USB. Структура шины
28. USB. Электрический интерфейс
29. USB. Взаимодействие системы
30. USB. Модель передачи данных +
31. USB. Типы передач данных +
32. USB. Типы пакетов и их идентификаторы +
33. USB. Форматы полей данных +
34. USB. Форматы пакетов +
35. USB. Системное конфигурирование +
36. USB. Устройства функции +
37. USB. Устройства хабы +
38. Шина IEEE 1394. Структура шины
39. Шина IEEE 1394. Узлы и мосты
40. Шина IEEE 1394. Протокол обмена
41. Шина IEEE 1394. Управление шиной
42. Шина IEEE 1394. Изохронные передачи
43. Шина IEEE 1394. Технические характеристики. Назначение и использование
44. Современные тенденции в области построения РИУС
45. Технология РОЕ
| 1. Кодирование и представление инф-иМКТ-5(Пятиуров-й телеграф.код). 25=32. В СССР действовала система код-ия КОИ-7. Код обмена инф-й – 7разрядный. 27 = 128Кодировка символов русского языка, известная как кодировка Windows-1251, была введена Microsoft,.Эта кодировка исп-ся на большинстве локальных ком-в, работающих на Windows. КОИ-8 (код обмена информацией, восьмизначный)- не удобен. ДКОИ- двоич.код обмена инф-й. Межд. стандарт, в кот. пред-на кодировка символов рус. алфавита, носит назв. ISO (Международный институт стандартизации). На практике данная кодировка исп-ся редко. Если кодировать символы не 8разр-ми двоич. числами, а числ. с бол-м кол-м разрядов, то диапазон возм-х знач. кодов станет намного больше, чем 256. Такая система, основанная на 16-разрядном кодир-и символов, получила назв.Unicode. 16 разрядов позволяют обеспечить уник-е коды для 65536 разл-х символов. | 2.Позиционные СС. В поз-ных СС количественное знач. цифры зав-т от ее позиции в числе.Расп-ми в наст. вр. поз-ми СС являются десятичная, двоичная,восьмеричная и шестн-я. Каждая поз-я сист. имеет опр-ый алфавит цифр и основание. anfn +... + a 1 f 1 + a 0 f 0, где a 0, a 1,..., an - цифры, а f - основание системы счисления. Смешанная отн-ся к поз-м СС. Основанием смеш.СС явл возрат.посл-ть f. Изв-м прим. смеш.СС явл. предст.вр.в виде кол-ва суток, часов, минут и секунд. При этом велич. d дней h часов m минут s секунд соот-т знач. d*24*60*60+h*60*60+m*60+sсекунд. CC.избыточная,если число эл. в числ.ряду D больше основ.СС f. Ds={-(f-1),-(f-2),-1,0,1..(f-1)} {-1,0,1}{-1,1} Важ. преимущ. избыт.СС перед двоич. явл. локальн. распростр. переноса при выполн. операц. и возм-ть сквозной битовой конвертизации.вычисл-й. {-1,0,1}000000112 =310 ,000001112 =310 D-перекодир. в избыточ, B-строка исх.символов 0,если Вi=bi-1 Di = { 1,если Bi<bi-1 -1,если Bi>bi-1 | 9. I2C. Протокол Устройства, связывающиеся по шине, должны обладать неким протоколом, который упреждает все возможности столкновений, потери данных и блокирования информации. Быстрые устройства должны быть в состоянии связаться с медленными устройствами. Система не должна быть зависима от устройств, подключенных к ней, иначе модификации и улучшения станут невозможными. Также должна быть разработана процедура, устанавливающая, какое устройство управляет шиной и когда. Кроме того, если различные устройства с разными тактовыми частотами подключены к шине, должен быть определен источник синхронизации шины. Всем этим критериям удовлетворяет шина I2C. протокол – двух-проводный, т. е. использует две линии: одну – для передачи данных,другую – для синхронизации. |
| 3. Способы обмена информацией. Стандартный интерфейс.Станд. интерф. –это сумма программ. и аппар-х средств, обеспеч-х условия для испол-я. стандар-х форматов д-х, алгоритмов их передачи, синхрониз. с экраном процессора. Сущ-т 4 ур-ня интерф.: 1) Внутриплатный (внутримодульный) 2)Межплатный (внутриблочный) 3) Межблочные 4)Интерф. распредел-х систем По возмож-ти подключ. перифер-х устр-в: 1) Машиноориентиров-е 2) Системный (для сопряжен. устр-в, имеющих системное знач. или исполнение) 3) Приборный (для подключ устр-в) | 7. I2C. Основные определения Передатчик – уст-во, посылающее данные в шину; Приемник – уст-во, принимающее с шины; Ведущий – нач-т пересылку дан-х, вырабатывает синхроимпульсы, заканчивает пересылку д-х; Ведомый – уст-во, адресуемое ведущим; Конкуренция - несколько ведущих могут пытаться захватить шину одновременно, без нарушения передаваемой инф-и; Арбитраж -процедура, обеспечивающая конкуренцию; Синхрониз-я - процедура синхронизации двух устройств | 
Усл. «СТАРТ» и «СТОП» генер-я ведущим. Усл. «СТАРТ» возникает при переходе с выс. ур. на низ. на линии SDA, когда SCL имеет выс. ур. «СТОП» появл. при переходе с низ. ур на выс. на линии SDA при выс. ур. на SCL. Бит занятости I2C BB устан-ся после усл. «СТАРТ» и сбрасыв. после «СТОП».
|
| 5 I2C. Общие сведения об интерфейсе.Philips 1992 v1.0 – реализ-я обеспеч. обмен д-ми по двузпроводной шине со скор. 100 кбит/с. Позже появ.400 кбит/с и 1 Мбит/с. V1.0 гарантирует работу шины при Master, Slave1…SlaveN. Испол-я шина – 7бит(128) или 10бит(1024). Общая емкость не превыш-т 400пФ. возможности I2C: -Соот-т спецификации I2C v2.1 Philips Semiconductor -Встроенный FIFO для буферирования чтения и записи -Программируемая генерация тактовых импульсов -16-разр. доступ к д-м для увел.пропускной спос-ти шины -Пониженного энергопотребления -2 триггера DMA -Расшир. возм-и прерываний | 8. I2C. Адресация устройств 7 и 10 разр..В обыч. реж. исп.7-битная адр-я. Перв. байт после сигнала СТАРТ опр-т, какой ведомый адресуется ведущим для проведения цикла обмена. Искл. сост-т адрес «Общего вызова», кот. адресует все уст-а на шине. Когда исп-я этот адрес, все уст-а в теории должны послать сигнал подтв-я, но на практике встреч. редко. Перв. 7 битов перв. байта обр-т адрес ведомого. 8-ой, младший бит, опр-т направ. пересылки д-х. 0 озн-т, что ведущий будет запис-ть инф-ю в выбранного ведомого. 1 озн., что ведущий будет счит. инф-ю из ведомого.Каждое устройство сравнивает первые 7 бит после сигнала СТАРТ со своим адресом. При совпад. уст-во полагает себя выбранным как ведомый-приёмник или как ведомый-передатчик, в зависимости от бита направления. 10-бит.адр. Допус-ся простые форматы обмена и комбин-е. В промеж. от сост. СТАРТ доСТОП ведущий и ведомый могут выст-ть и как приемник и как передатчик д-х. Комб-е форм. м.б. исп-ы для управ.послед-й памятью.Во вр. перв. байта д-х можно перед. адрес в памяти, кот. запис-ся во внутр. регистр-защелку. После повтор-я сигн. СТАРТа и адреса ведомого выдаются д-е из памяти. Все решения об авто-инкременте или декременте адреса, к кот. произошел предыдущий доступ, приним. конструктором конк-го уст-ва. По специф. шины все разрабат-е уст-а должны сбрасывать логику шины при получ. сигнала СТАРТ или повторный СТАРТ и подгот-ся к приему адреса. | 
|
| 10. I2C. Управляющее слово управляющее слово уточняет адр-ю пакета. |
14. I2C. Режим конкуренции
Если 2 или более передатчиков однов. нач-т передачу на шине, запускается процедура арбитража. Она исп-т д-е, предс-е на SDA конкурирующими передатчиками. 1-й ведущий передатчик, генер-й логич. 1, отвергается противостоящим ведущим, генерирующим логический сигнал низкого уровня. Проц. дает приоритет уст-у, кот. перед-т поток последов. д-х с наим.двоичным знач.. Ведущ. передатчик, потерявший арбитраж, перекл-ся в режим ведомого приемника и уст-т флаг потери арбитража ALIFG. Если 2 или более устр. посылают одинак. первые байты, арбитраж продолж. на последующих байтах.
Арбитраж не разреш. между: 1)Повторным усл-м «СТАРТ» и битом д-х 2)Усл. «СТОП» и битом д-х 3)Повтор. усл-м «СТАРТ» и усл. «СТОП»
| 15.I2C. Синхронизация Во вр.арбитража тактов. импульсы от разл. ведущих д. б. синхрон-ны. Уст-во, первым генерирующее период низ. ур на SCL берет верх над др. уст-ми, вынуждая их запустить собст-е периоды низ. ур. SCL удерживается в сост. низ. ур. уст-м с самым долгим периодом низ. ур. Др. уст-ва должны ожидать, покаSCL будет освобождена. Медленный ведомый может установить на SCL низкий уровень, чтобы замедлить быстрого ведомого. Др. уст-ва должны войти в состояние ожидания. Это позволяет медленному ведомому замедлять быстрого ведущего.
| ||
8. I2C. Адресация устройств 7 и 10 разр В 7-разр. формате адр-и перв. байт – это 7-разр. адрес ведомого и бит R/nonW. Бит ACK посыл. приемником после кажд. байта.
 В 10-разр. адрес. формате перв. байт сод-т 11110b плюс два старших бита 10-разр. адреса ведомого и бит R/nonW. Бит ACK посыл-ся приемником после каж. байта. След. байт сод-т оставшиеся 8 бит 10-разр. адреса ведомого, завер-ся битом ACK и 8-разр-ми д-ми.
| |||
| 24. RS-423A, RS-422A, RS-485. Общие сведения. При орг-и связи исп-ся послед-ая передача инф-и. Паралл-е интер-сы предъявляют меньшие требя к синхр-и, чем послед-е. Послед. интерф. более универ-ны, исп-т одну линию. В послед-м интерф. разряды д-х перед-ся бит за битом, по одной инф-й линии. Для передачи разных типов сигналов (д-е, адреса, сигналы упр-я) часто исп-т разные линии. Для передачи инф. треб-ся больше вр. Интерф. послед-го типа прим-ся для соед-й большой протяж-ти при передаче д-х с отн-но малой скоростью. RS-232C, RS-422A, RS-423A, RS-485 –стандартиз-ны. Стан-т 488 опр-т орган-ю измер-го интерф., испол. в измерит-ой аппаратуре. RS-232C, RS-423A использ-т несимметрич. однопров-й способ передачи, харак-ся простотой, но низкими знач. ск-ти передачи и помехозащ-ти, огранич. длиной линий связи. Наиб. простой RS-232C используется в качестве станд-го для сопряж. с ПЭВМ типа IBM (СОМ- порт). Интерф. с двухпровод. линиями связи (RS-422A, RS-485) треб. исп-я приемников с диффер-и входами и парафазных выходов у передатчиков инф-и. Двухпроводные линии связи обладают большей помехоуст- при более выс.ск-и передачи. | 25.USB.Общие сведения(Universal Serial Bus) – универс. послед-я шина, исп-ся для подключения доп. периф-х уст-в посредством usb кабеля. Шина USB предст-т собой послед. интерф. передачи д-х для средне- и низкоскор-х периф. уст-в (принтеры, сканеры, мыши). Для высокоскор-х уст-в лучше применять FireWire, хотя послед. версии USB уже позволяют достичь приличных скор-й передачи д-х.USB-кабель, посредством него происходит подключ. устр-ва. Предс-т собой две витые пары: по одной происходит передача д-х в каждом направлении, другая пара исп-ся для подачи питания к периф-му уст-ву (напряжение по этой паре +5 В). Благодаря встроенным линиям питания, которые обеспечивают ток до 500 мА, USB разрешает применять уст-ва не имеющие собственного блока питания.Один контроллер шины USB может обслуживать до 127 уст-в. Особ-ть шины USB - долговечность и механическая прочность. Характеристики шины USB 1.1 • высокая пропускная спос-ть: до 12 Мбит/с • допуст. длина кабеля для выс. ск-ти: до 3 м • низкая пропускная способность: 1,5 Мбит/с • длина кабеля для низ. пропус. спос-ти: 5 м • максимально допустимое кол-во устр-в: 127 • передаваемое напряжение для периферии: 5 В • максимальный потребляемый ток для одного устройства: 500 мА | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 30.USB. Модель передачи данных.Каж. уст-во на шине USB (их может быть до 127) при подключении автоматически получ. свой уник. адрес. Уст-во - набор независ. конеч-х точек, с кот. хост-контроллер обмен-я инф. Каж. точка имеет номер и описывается парам-и: -треб. частота доступа к шине и допус. задержки обслуживания;-треб. полоса пропускания канала; -треб. к обработке ошибок;-макс. размеры передав-х и принимаемых пакетов;-тип передачи;-направление передачи.Каж. устр. обяз-но имеет конеч. точку с ном. 0, испол-мую для иниц-и, общего упр-я и опроса сост. устр-ва.Кроме точк.0, уст-ва могут иметь доп. точки. Низкоскор. уст-ва -до двух доп. точек, полноскор. - до 15 точек ввода и 15 точек вывода. Каналом в USB назыв. модель передачи д-х между хост-контр-м и конеч. точкой уст-ва. 2 типа каналов: потоки и сообщ. Поток доставляет д-е от одного конца канала к др., он всегда однонаправ. Один и тот же номер конеч. точки может испол-ся для ввода и вывода. Поток может реализ-ть: передачу массивов, изохронный и прерывания. Сообщение. Хост посылает запрос к конеч. точке, после которого передается (принимается) пакет сообщ., за кот. следует пакет с инф. сост-я конеч. точки. След. сообщ. не м. б. послано до обработки предыдущ. Двусторон. обмен сообщ. адресуется к одной и той же кон. точке. Каналы орган-ся при конфигурир. уст-в USB. Для каждого включенного уст-ва сущ. канал сооб-й, по кот. передается инф. конфигурир-я, управления и состояния. | 31.USB. Типы передач данных Арх-ра USB доп-т 4 типа передачи д-х: -Управляющие посылки исп-ся для конфигур-я уст-в во вр. их подключ. и для упр-я устр-ми. Протокол обесп-т гарантир-ю доставку д-х. -Передачи массивов д-х - это передачи без обязательств по задержке доставки и ск-ти передачи.Приоритет этих передач самый низкий, они могут приостанавливаться при большой загрузке шины. Доставка гарантир-я - при случ. ошибке выполняется повтор. Передачи массивов исп. для обмена данными с принтерами, сканерами, устройствами хран. -Прерывания – корот. передачи, имеют спонтанный хар-р и должны обслуживаться так,как треб-т уст-во,не медлен-е. Прерывания исп-ся при вводе символов с клав-ры или для передачи сообщ. о перемещ мыши. -Изохронные передачи – непрер. передачи в реал. вр, занимающие часть пропуск. спос-ти шины с гаран-м вр. задержки доставки. В случае обнаруж. ошибки изох-е д-е не повт-ся. Изохр. передачи нужны для поток-х уст-в: видеокамер, цифровых аудиоуст-в (колонки USB, микрофон), уст-в воспр-я и записи CD и DVD. Видеопоток шина USB способна перед. только на выс. ск-ти. Арх-ра USB предусм-т внутр. буферизацию всех уст-в, чем большей полосы пропускания требует устройство, тем больше должен быть его буфер. Шина USB должна обесп-ть обмен с такой ск-ю, чтобы задержка д-х в уст-е не превыш. неск. мил.сек. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 32. USB. Типы пакетов и их идентификаторы. Передача по шине USB состоит из 4 пакетов д-х, со спец. кодами, (Packet ID). PID пок-т, какого типа пакет был передан. Пакеты-маркеры обоз-т, какого типа транзакция нач-ся на шине, пакет д-х вкл-т в себя перед-ю стр-ру д-х, пакеты статуса исп-ся для информир-я об успешно выпол-й транзакции или ошибках, и пакеты начала кадра инициируются при генерации нового кадра на шине. Маркерные пакеты. Сущ.три типа: 1. In - информируют USB уст-во, что хост хочет читать д-е из уст-ва 2. Out – инфор. USB уст-во, что хост хочет передавать д-е в уст-во 3. Setup – испол-ся для обознач. начала управляющего типа передачи д-х. Пакеты д-х. Сущ. 2 типа пакетов д-х, каж. способен содержать до 1024 байтов д-х: 1.DATA0 2. DATA1 -Макс. полезная загрузка для низкоск-х уст-в 8 байт. -для полноск-х уст-в1023 байта. - для высокос-х уст-в1024 байт. Д-е CRC16 вычис-ся только для поля д-х в пакете и не вкл-т PID.Пакеты подтверждения.Сущ.3 типа, стр-ра кот имеет только PID поле: ACK – подтвер-е, что пакет был принят; NAK –уст-во в дан. мом. не может принимать или отправлять д-е. STALL –уст-во не может передавать или получать д-е, и нужен хост. Как только конечная точка устройства остановлена, устройство должно продолжить возвращать STALL, пока условие, вызвавшее остановку не будет удалено с помощью вмешательства хоста. Хосту запрещено возвращать STALL. Пакеты начала кадра.SOF пакет состоит из 11-ти битного номера кадра и генерируется хостом. | 33. USB. Форматы полей данных.Д-е по USB шине всегда перед-ся млад. битами вперед. USB пакет сост. из:1)Поле синхронизации. Все пакеты должны нач-ся с этого поля. Его размер 8 бит для низкоск-х и полноск-х уст-в, 32 бита для высокоск-х. Послед. два бита явл. маркером, кот. исп-ся для идент-ции конца области синхронизации и начала PID поля. 2)Поле идентификатора пакета (PID). Следует после поля синхронизации в каж. передав-м USB пакете. PID сост. из 4-битного типа пакета, следующего за 4-битным проверочным полем.
3) Поле адреса уст-ва. | 34.USB. Форматы пакетов. 1.Маркерные пакеты. Все маркерные пакеты имеют следующий формат:
2.Пакеты д-х. У высокоск-х уст-в для пакетов д-х опр-ны PID-a: DATA2 и MDATA. Формат пакета:
3.Пакет подтверждения. Сущ.3 типа, стр-ра кот имеет только PID поле: ACK – подтвер-е, что пакет был принят; NAK –уст-во в дан. мом. не может принимать или отправлять д-е. STALL –уст-во не может передавать или получать д-е, и нужен хост.:
4. Пакет начала кадра (SOF пакет) состоит из 11-ти битного номера кадра и генерируется хостом.:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 35. USB. Системное конфигурирование Все уст-ва USB подкл-ся через порты хабов. Хабы опр-т подключ. и откл. уст-в к своим портам и сообщают сост-е портов в ответ на запрос от контр-ра. Хост адрес-ся к уст-ву через канал исп-я нулевой адрес. Хост опр-т, явл. подкл-ое уст-во хабом или фун-й и назн-т ему уник. адрес USB. Хост устан-т с этим уст-м канал упр-я. Если нов. уст-во явл. хабом, хост опр-т подключ-е к нему уст-ва, устанавливает каналы и назн-т для них адреса. Если "функцией" уведомление предается диспетчером USB соответ-му ПО. Когда уст-во откл-ся, хаб автом-ки запрещает исп-е порта и сообщает об откл. контр-ру, который удаляет сведения об уст-ве из всех структур д-х. Если отключ. хаб, то процесс удаления повтор. для всех подключ-х к нему уст-в.Нумерация уст-в, подключ-х к шине, осущ-ся по мере подкл-я или отключ. их питания без вмешательства пользователя или клиентского ПО. | 36.USB. Устройства фун-и. Все подключаем.уст-ва должны поддерживатьдинам. подключ-е и откл., возмож-ть этих действий в люб. мом. вр. Эти события отслеж-я хабом, кот. сооб-т о них хост-контр-ру и вып-т сброс подкл-го уст-ва. После назн-я адреса, за которое отвечает хост-контр-р, уст-во должно отзываться только на уник. адрес., хост выпол-т конфигур-е уст-в. Для конфиг-и обычно исп-ся инф-я, считанная из самого уст-ва. Уст-во может иметь множ. Интерф-в, каж. соот-т собств. конеч. точка. Передача д-х возможна с исп-м одного или 4х типов передач. Для конеч. точек, допускающих разные типы передач, после конфигур-я доступен только один из них. Упр-е энергопотреб-м явл. развитой ф-й USB. Уст-во USB должно поддерживать режим приостановки, в котором его потребляемый ток не должен превыш. 500 мкА. Должно автом-ки приостан-ся при прекращ-и деят-ти шины. Приостановл. уст-во может подать сигнал хост-комп-ру, кот. тоже может нах-ся в приостан-м сост-и.Хаб в USB вып-т функции коммутации сигналов и раздачи питающего напряж-я, а также отслеж-т сост-е подкл-х к нему уст-в, уведомляя хост об измен-х. Хаб сост-т из - контроллера и повторителя. Повторитель- управляемый ключ, соедин-й выходной пот со входн. Он имеет средства поддержки сброса и приостановки передачи сигналов. | 37.USB. Устройства хабы Все подключаем.уст-ва должны поддерживатьдинам. подключ-е и откл., возмож-ть этих действий в люб. мом. вр. Эти события отслеж-я хабом, кот. сооб-т о них хост-контр-ру и вып-т сброс подкл-го уст-ва. После назн-я адреса, за которое отвечает хост-контр-р, уст-во должно отзываться только на уник. адрес., хост выпол-т конфигур-е уст-в. Для конфиг-и обычно исп-ся инф-я, считанная из самого уст-ва. Уст-во может иметь множ. Интерф-в, каж. соот-т собств. конеч. точка. Передача д-х возможна с исп-м одного или 4х типов передач. Для конеч. точек, допускающих разные типы передач, после конфигур-я доступен только один из них. Упр-е энергопотреб-м явл. развитой ф-й USB. Уст-во USB должно поддерживать режим приостановки, в котором его потребляемый ток не должен превыш. 500 мкА. Должно автом-ки приостан-ся при прекращ-и деят-ти шины. Приостановл. уст-во может подать сигнал хост-комп-ру, кот. тоже может нах-ся в приостан-м сост-и.Хаб в USB вып-т функции коммутации сигналов и раздачи питающего напряж-я, а также отслеж-т сост-е подкл-х к нему уст-в, уведомляя хост об измен-х. Хаб сост-т из - контроллера и повторителя. Повторитель- управляемый ключ, соедин-й выходной пот со входн. Он имеет средства поддержки сброса и приостановки передачи сигналов. |