Аппаратные интерфейсы операционных систем

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

SPI интерфейс (Serial Peripheral Interface) 

SPI интерфейс – трех- проводной интерфейс предназначенный для синхронного двухстороннего дуплексного обмена данными между двумя устройствами.   

Основные  термины.

Master (ведущий) инициирует пересылку данных, вырабатывает синхроимпульсы, заканчивает пересылку данных. 

Slave (Ведомый) Устройство, адресуемое ведущим (может быть как приемником так и передатчиком). 

Название  и назначение линий  SPI интерфейса. 

 

MISO - Master In, Slave Out - выход ведомого, вход ведущего. 
MOSI - Master Out, Slave In - вход ведомого, выход ведущего. 
SCK - SPI ClocK – линия тактовых импульсов. Передача данных происходит при наличии тактовых импульсов на линии SCK. 
СS – Chip(Slave) Select – линия для активизации ведомого устройства. Активный уровень на линии СS переводит соответствующее ведомое устройство в режим передачи (приема) данных. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

Соединение  устройств при  помощи шины SPI.

 
 
 
 
 
 
 
 
     

     В зависимости от полярности сигнала SCK и условия чтения данных (передний/задний фронт сигнала SCK) различают четыре режимы работы SPI.  

 

Mode 0. Тактовая последовательность SCK начинается с формирования положительного фронта. Считывание данных осуществляется при появлении положительного фронта на линии SCK.

Mode 1. Тактовая последовательность SCK начинается с формирования положительного фронта. Считывание данных осуществляется при появлении отрицательного фронта на линии SCK.

Mode 2. Тактовая последовательность SCK начинается с формирования отрицательного фронта. Считывание данных осуществляется при появлении отрицательного фронта на линии SCK.

Mode 3. Тактовая последовательность SCK начинается с формирования отрицательного фронта. Считывание данных осуществляется при появлении положительного фронта на линии SCK.

 

     Направление передачи байта может быть различным (старшим/младшим битом вперед). И  передатчик и приемник должны быть настроены на один и тот же режим работы SPI протокола (учитывается и направление передачи байта). 
 
 

     Передача  и приём тактируются по линии SCK в соответствии с режимом конфигурацией, заданной в регистре управления. После  того, как байт передан, тактирование прекращается, в регистре состояния устанавливается флаг SPIF и вызывается прерывание окончания передачи, если оно разрешено.

     Запись  в регистр данных передающего  контроллера невозможна, пока не освобождён регистр сдвига SPI.

     Если  по окончании приёма регистр данных не прочитан, то при приёме следующего байта возникает ошибка наложения и предыдущий байт теряется. 

     ЦАП

     АЦП

     Память 

     Последовательный  интерфейс RS -232 

     Интерфейс RS-232C предназначен для подключения  аппаратуры, передающей или принимающей  данные (ООД — оконечное оборудование данных; DTE — Data Terminal Equipment), к оконечной аппаратуре каналов данных (АКД; DCE — Data Communication Equipment).

  В роли АПД может выступать компьютер, принтер, плоттер и другое периферийное оборудование. В роли АКД обычно выступает модем. Конечной целью подключения является соединение двух устройств АПД. Полная схема соединения приведена на рис. 1; интерфейс позволяет исключить канал удаленной связи вместе с парой устройств АКД, соединив устройства непосредственно с помощью нуль-модемного кабеля (рис. 2).

     Стандарт  описывает управляющие сигналы  интерфейса, пересылку данных, электрический  интерфейс и типы разъемов.

     Краткие характеристики

     В стандарте предусмотрены асинхронный  и синхронный режимы обмена.

     Стандарт  RS-232C предусматривает передачу данных при помощи электрических сигналов относительно общего провода.

       Интерфейс не обеспечивает гальванической развязки устройств.

     Все линии интерфейса делятся на две группы: линии данных и линии управляющих сигналов. 

     Логической  единице  на входе-выходе данных (сигнал RxD, TxD) соответствует диапазон напряжения от –12 до –3 В; логическому нулю — от +3 до +12 В.

       Для входов управляющих сигналов состоянию ON (“включено”) соответствует диапазон от +3 до +12 В, состоянию OFF (“выключено”) — от –12 до –3 В.

       Диапазон от –3 до +3 В — зона нечувствительности, обусловливающая гистерезис приемника: состояние линии будет считаться измененным только после пересечения порога (рис. 3).

       Уровни сигналов на выходах  передатчиков должны быть в  диапазонах от –12 до –5 В и от +5 до +12 В.

 

Подключение и отключение интерфейсных кабелей устройств с автономным питанием должно производиться при отключенном питании. Иначе разность невыровненных потенциалов устройств в момент коммутации может оказаться приложенной выходным или входным (что опаснее) цепям интерфейса и вывести из строя микросхемы.

Стандарт RS-232C регламентирует типы применяемых разъемов. DB-9, DB-25

Назначение сигналов интерфейса RS-232

 
 
 
 
 
 

1. Установкой DTR компьютер указывает на желание использовать модем.
2. Установкой DSR модем сигнализирует о своей готовности и установлении соединения.
3. Сигналом RTS компьютер запрашивает разрешение на передачу и заявляет о своей готовности принимать данные от модема.
4. Сигналом CTS модем уведомляет о своей готовности к приему данных от компьютера и передаче их в линию.
5. Снятием CTS модем сигнализирует о невозможности дальнейшего приема (например, буфер заполнен) — компьютер должен приостановить передачу данных.
6. Сигналом CTS модем разрешает компьютеру продолжить передачу (в буфере появилось место).
7. Снятие RTS может означать как заполнение буфера компьютера (модем должен приостановить передачу данных в компьютер), так и отсутствие данных для передачи в модем. Обычно в этом случае модем прекращает пересылку данных в компьютер.
8. Модем подтверждает снятие RTS сбросом CTS.
9. Компьютер повторно устанавливает RTS для возобновления передачи.
10. Модем подтверждает готовность к этим действиям.
11. Компьютер указывает на завершение обмена.
12. Модем отвечает подтверждением.
13. Компьютер снимает DTR, что обычно является сигналом на разрыв соединения (“повесить трубку”).
14. Модем сбросом DSR сигнализирует о разрыве соединения.

 

Асинхронный режим передачи

Асинхронный режим передачи является байт-ориентированным (символьно-ориентированным): минимальная  пересылаемая единица информации — один байт (один символ). Формат посылки байта иллюстрирует рисунком.

        Передача каждого байта начинается  со старт-бита, сигнализирующего приемнику о начале посылки, за которым следуют биты данных и, возможно, бит четности (Parity).