Аппаратные интерфейсы операционных систем

 Завершает  посылку стоп-бит, гарантирующий паузу между посылками.

 Старт-бит  следующего байта посылается в любой момент после стоп-бита, то есть между передачами возможны паузы произвольной длительности. Старт-бит, имеющий всегда строго определенное значение (логический 0), обеспечивает простой механизм синхронизации приемника по сигналу от передатчика.

      Подразумевается, что приемник и передатчик работают на одной скорости обмена. 
 
 

Формат асинхронной  посылки позволяет выявлять возможные  ошибки передачи.

• Если принят перепад, сигнализирующий о начале посылки, а по стробу старт-бита зафиксирован уровень логической единицы, старт-бит считается ложным и приемник снова переходит в состояние ожидания. Об этой ошибке приемник может не сообщать.
• Если во время, отведенное под стоп-бит, обнаружен уровень логического нуля, фиксируется ошибка стоп-бита.
• Если применяется контроль четности, то после посылки бит данных передается контрольный бит. Этот бит дополняет количество единичных бит данных до четного или нечетного в зависимости от принятого соглашения. Прием байта с неверным значением контрольного бита приводит к фиксации ошибки.
• Контроль формата позволяет обнаруживать обрыв линии: как правило, при обрыве приемник “видит” логический нуль, который сначала трактуется как старт-бит и нулевые биты данных, но потом срабатывает контроль стоп-бита.

   Для асинхронного режима принят ряд стандартных скоростей обмена: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 и 115200 бит/с.

 Иногда  вместо единицы измерения “бит/с”  используют “бод” (baud), но при рассмотрении двоичных передаваемых сигналов это некорректно. В бодах принято измерять частоту изменения состояния линии, а при недвоичном способе кодирования (широко применяемом в современных модемах) в канале связи скорости передачи бит (бит/с) и изменения сигнала (бод) могут отличаться в несколько раз.

Количество  бит данных может составлять 5, 6, 7 или 8.

Количество  стоп-бит может быть 1 или 2 (различная длительность). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Однопроводной сетевой интерфейс 1-Wire 

      Был разработан в конце 90-х годов фирмой Dallas Semiconductor Corp., и регламентирован разработчиками для применения в трех основных сферах-приложениях:

- приборы  (в специальных корпусах MicroCAN) для  решения проблем идентификации,  переноса или преобразования  информации (технология iButton);

- программирование  встроенной памяти интегральных  компонентов;

- системы  автоматизации (технология сетей  1-Wire-сетей).  

Особенность сетевого стандарта 1Wire  

- в качестве  среды для передачи информации  по однопроводной линии возможно использование обычного телефонного кабеля, витой пары и т.п.;

- невысокая  скорость обмена информацией;

Однако, если внимательно  проанализировать большинство  объектов требующих  автоматизации, то более  чем для 60% из них  предельная скорость обслуживания в 15,4Кбит/сек будет более чем удовлетворительной.

- простое  и оригинальное решение адресуемости  абонентов, 

- несложный  протокол,

- простая  структура линии связи, 

- малое  потребление компонентов, 

- легкое  изменение конфигурации сети,

- значительная протяженность линий связи,

- исключительная  дешевизна всей технологии в  целом. 
 

Основные  принципы 

      1-Wire-net представляет собой информационную  сеть, использующую для осуществления  цифровой связи одну линию  данных и один возвратный проводник.  Максимальная длина однопроводной линии составляет 300м.  

      Основой архитектуры 1-Wire-сетей, является топология  общей шины, когда каждое из устройств  подключено непосредственно к единой магистрали, без каких-либо каскадных  соединений или ветвлений. При этом в качестве базовой используется структура сети с одним ведущим или мастером и многочисленными ведомыми. 

 

      Конфигурация  любой 1-Wire-сети может  произвольно меняться в процессе ее работы, не создавая помех  дальнейшей эксплуатации и работоспособности всей системы в целом, если при этих изменениях соблюдаются основные принципы организации однопроводной шины. Эта возможность достигается благодаря присутствию в протоколе 1-Wire-интерфейса специальной команды поиска ведомых устройств (Поиск ПЗУ), которая позволяет быстро определить новых участников информационного обмена. Стандартная скорость отработки такой команды составляет ~75 узлов сети в секунду. 

      Любое устройство имеет уникальный код.

      Благодаря наличию в составе любого устройства уникального индивидуального адреса (отсутствие совпадения адресов для приборов, когда-либо выпускаемых Dallas Semiconductor Corp., гарантируется самой фирмой-производителем), такая сеть имеет практически неограниченное адресное пространство. При этом, каждый из однопроводных приборов сразу готов к использованию в составе 1-Wire-сети, без каких-либо дополнительных аппаратно-программных модификаций.  

      1-Wire компоненты являются самотактируемыми полупроводниковыми устройствами, в основе обмена информацией между которыми, лежит управление изменением длительности временных интервалов импульсных сигналов в однопроводной среде и их измерение.  

      Передача  сигналов, для 1-Wire-интерфейса, асинхронная  и двухсторонняя (полудуплексная симплексная), а вся информация, циркулирующая в сети, воспринимается абонентами либо как команды, либо как данные. Команды сети генерируются мастером и обеспечивают различные варианты поиска и адресации ведомых устройств, определяют активность на линии даже без непосредственной адресации отдельных компонентов, управляют обменом данными в сети и т.д. 

      Стандартная скорость работы 1-Wire-сети, которая составляет 15,4Кбит/сек. (может быть увеличена  до 125Кбит/сек). 

 

 
 

      Питание большинства однопроводных компонентов  может осуществляться от внешнего источника  с рабочим напряжением в диапазоне  от 2,8В до 6,0В.

  Альтернативой применению внешнего питания служит, так называемый, механизм "паразитного питания", действие которого заключается в использовании каждым из ведомых компонентов 1-Wire-линии электрической энергии импульсов, передаваемых по шине данных, которая аккумулируется специальной, встроенной в прибор емкостью. 

 Кроме  того, отдельные компоненты однопроводных сетей могут использовать режим питания по шине данных, когда энергия к приемнику поступает непосредственно от мастера по линии связи, при этом обмен информацией в сети принудительно прекращается. 

Ведомые однопроводные компоненты

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Bluetooth интерфейс 

      Разработку  технологии Bluetooth начала компания Ericsson (http://www.ericsson.com/) еще в 1994 г. Именно там была сформирована команда специалистов, которая и начала работы. Первоначальной их целью было получение нового радиоинтерфейса с низким уровнем энергопотребления и невысокой стоимостью, который позволил бы устанавливать связь между сотовыми телефонами и беспроводными гарнитурами. Но уже в начале 1998 г. пять крупнейших компаний компьютерного и телекоммуникационного рынка - Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia - объединились для совместной разработки технологии беспроводного соединения мобильных устройств. 20 мая 1998 г. была официально представлена специальная рабочая группа SIG (Special Interest Group), призванная обеспечить беспрепятственное внедрение технологии, которая получила название Bluetooth.  

 

   В течение нескольких лет к инициативной группе присоединились сотни компаний, среди которых были разработчики ПО; производители микросхем, сетевого и периферийного оборудования, мобильных ПК, карманных компьютеров, потребительской электроники; автомобильные концерны, а также создатели измерительной техники.  

      Технология Bluetooth полностью открыта. Любая компания, подписавшая  лицензионное соглашение, может войти в  состав Bluetooth SIG и  начать создавать  продукты на ее основе. Чтобы исключить появление несовместимых устройств, разработаны подробные спецификации, включающие детальное описание методов использования нового стандарта и характеристики протоколов передачи данных.  

      Сегодня Bluetooth - это современная технология беспроводной передачи данных, позволяющая соединять друг с другом практически любые устройства. Технология ориентирована на мобильную связь, т. е. на создание по мере надобности прозрачных и гибких соединений.

  Bluetooth, как уверены многие специалисты, вне конкуренции в области создания небольших локальных сетей и беспроводного объединения устройств в пределах дома, офиса или, скажем, автомобиля.  
 
 
 

      Bluetooth буквально переводится  с английского  как "синий зуб". Однако своим названием  технология обязана  вовсе не дантистам, а скорее историческому недоразумению. Bluetooth - так английские летописцы назвали датского короля викингов, жившего в 910-940 гг. Вообще говоря, король Харальд Блютус (Harald Bluetooth) вошел в историю как собиратель разрозненных скандинавских земель: в частности, ему приписывается объединение Дании и Норвегии и введение новой, обязательной для всех религии - христианства. А технология Bluetooth как раз и призвана объединить мир мобильной электроники и радикально изменить наше представление о возможностях телекоммуникаций.  

Технические детали  

        По сути, Bluetooth - это глобальная  спецификация беспроводной связи.  Частью любой Bluetooth-системы могут  быть принтеры, карманные и настольные  компьютеры, факс-машины, клавиатуры, джойстики,  сотовые телефоны, бытовая техника и другие цифровые устройства.  

Частоты  

      Основополагающий  принцип построения систем Bluetooth - метод  расширения спектра при скачкообразном изменении частоты (FHSS - Frequency Hop Spread Spectrum). Весь выделенный для Bluetooth-радиосвязи частотный диапазон 2,402-2,480 ГГц разбит на N частотных каналов. Полоса каждого канала - 1 МГц, разнос каналов - от 140 до 175 кГц. Для кодирования пакетной информации используется частотная манипуляция (рис. 3). Следует особо отметить, что в качестве частотного диапазона в спецификации Bluetooth выбрана полоса 2,45 ГГц ISM (Industrial-Scientific-Medical), которую можно использовать без дополнительного лицензирования практически во всех странах мира. Максимальная скорость передачи данных между устройствами достигает 1 Мбит/с. При полном дуплексе в режиме передачи используется схема разделения времени..