ОСНОВНЫЕ ШИНЫ И ЛИНИИ ИНТЕРФЕЙСА IEEE-488

Особенностью интерфейса является отсутствие ограничений на конструктивную реализацию. Стандарт определяет только магистраль, которая не содержит активных элементов. Все активные элементы размещаются на платах сопряжения [1].

Стандарт предусматривает длину магистрали до 20 м с числом присоединяемых устройств до 15. В зависимости от элементной базы и конфигурации системы скорость передачи данных может достигать 1 Мбайт/с. При использовании параллельных расширителей магистрали длина магистрали может быть увеличена до 300 м. Имеются аппаратные средства увеличения числа подключаемых устройств (более 15).

В соответствии со стандартом адресные сигналы передаются с использованием мультиплексирования по тем же линиям, что и данные. При однобайтовой передаче адреса по пяти линиям максимальное количество адресов 31 (одно состояние запрещено). При двухбайтовой передаче – 961 адрес.

Максимальная скорость передачи информации 1 Мбайт/с достигается при длине кабелей до 15 м с эквивалентной нагрузкой, включенной через 1 м, при емкостной нагрузке каждого модуля менее 50 пф. Кроме того, нужны возбудители с тремя состояниями.

В соответствии со стандартом все устройства, подключаемые к шине IЕЕЕ-488, подразделяются на четыре группы, как это показано на рис. 2.1.

КОП содержит в своей структуре три шины:

- шину данных;

- шину синхронизации (согласования передачи);

- шину общего управления.

ШД – шина данных –содержит 8 линий, обозначаемых ЛД0...ЛД7 (линии данных). По этим линиям осуществляется обмен информацией бит-параллельным, байт-последовательным способом (словами). Шина используется для приема/передачи данных измерений, а также данных адресных, программных, управляющих, в том числе данных состояний.

Тип информации, передаваемой по ШД, определяется предысторией и состоянием линии УП (ШУ). Период времени, в течение которого информация ШД действительна, зависит от сигнала линии СД (ШС).

Обмен информацией может быть между "говорящим" и "слушающими" приборами напрямую, а также с управляющим контроллером. Особенность шины такова, что одновременно может работать только один "говорящий" и несколько "слушающих" приборов. Контроллер организует взаимодействие модулей, его команды указывают, какой модуль "говорит", а какие "слушают". Если нужна обработка данных, то применяют ПК.

ШС – шина согласования передачи – содержит три линии управления передачей информации по ШД:

1. СД – сопровождение данных. Перевод в низкое состояние СД "говорящим" прибором свидетельствует о достоверности байта на ШД. Обязательным условием перевода СД в низкое состояние является высокое состояние линии ГП (приемники обработали всю информацию).

2. ГП – готов к приему. Линия обмена сигналами между приемником и передатчиком. Линия ГП управляется приемниками (адресованными на прием) или всеми устройствами, когда линия УП (ШУ) имеет низкое состояние. Устройства, не адресованные на прием, должны иметь высокое состояние ГП.

Рис. 2.1. Схема интерфейса КОП

3. ДП – данные приняты. Высокое состояние ДП указывает на конец приема информации "приемниками". Линия ДП управляет всеми устройствами, когда УП (ШУ) в низком состоянии, или теми устройствами, которые адресованы на прием, если состояние УП высокое (аналогично ГП).

ШУ–шина управления – содержит пять линий, по которым передаются сигналы управления между контроллером и другими устройствами:

1. УП – управление. Линией управляет контроллер. Низкий уровень УП переводит все приборы в режим ожидания (все приборы, кроме контроллера, "слушающие"). Во время низкого уровня контроллер может передавать различные сообщения устройствам. Осуществляется организация измерительных приборов для какого-либо измерения. Контроллер системы последовательно передает адреса приемников и устанавливает их в требуемый режим работы. Далее для названных приемников назначается "говорящий" прибор. При этом называется его адрес на передачу, и это устройство с переходом УП в высокое состояние становится "говорящим". Устройство остается "говорящим" до команд "не передавать" или "очистить интерфейс".

2. ОИ – очистка интерфейса. Этой линией также управляет контроллер. По низкому уровню он производит очистку интерфейсов и перевод их в исходное состояние.

3. КП – конец передачи. Эта линия используется и контроллером и другими устройствами. Линия работает в двух режимах:

а) в режиме "передача" от "говорящего" к "слушающим" приборам;

б) в режиме "идентификации" при параллельном опросе устройств контроллером. При параллельном опросе каждой линии ШД соответствует определенное состояние опрашиваемых устройств (так как шина данных 8-разрядная, то опрашивается до 8 устройств). Здесь не нужно адресовать устройства на передачу.

4. ЗО – запрос на обслуживание. Низкий уровень устанавливается приборами, требующими внеочередного обслуживания (нарушение синхронизации, ошибочные команды, неисправности интерфейса).

5. ДУ – разрешение дистанционного управления. Низкий уровень, подаваемый с контроллера, переключает управление приборов на дистанционное. Обычно перевод в режим ДУ осуществляется одновременно с адресацией прибора.

Все сообщения в системе с интерфейсом КОП можно разделить на местные и дистанционные. Дистанционными называются сообщения, передаваемые по КОП. Местными (внутренними) называются сообщения между устройствами и интерфейсом КОП. Они обозначаются тремя строчными буквами. Схема передачи сообщений представлена на рис. 2.2.

Все дистанционные сообщения, передаваемые по КОП, делятся на информационные (сообщения устройств) и интерфейсные (команды). В каждый момент должно передаваться только одно сообщение (устройства или интерфейсное).

Интерфейсные команды передаются при низком уровне УП. Они позволяют организовать протокол общения и создать заданную конфигурацию системы. Интерфейсные команды управляют только функциями интерфейса. Сообщения устройств передаются при высоком УП и они не влияют на состояние интерфейсных.

Рис. 2.2. Схема передачи сообщений

Сообщения устройств подразделяют на программные данные, основные данные и данные о состоянии.

Программные (управляющие) данные – это сообщения, используемые для подготовки устройства к исполнению основной задачи (код значения функции, код типа функции).

Основные данные – это сообщения, относящиеся непосредственно к выполнению основной задачи устройства (представление напряжения с вольтметра, частоты с выхода частотомера).

Данные о состоянии – это сообщения, характеризующие состояние устройства.

2.2. ИНТЕРФЕЙСНЫЕ КОМАНДЫ И ИНТЕРФЕЙСНЫЕ ФУНКЦИИ

Команды, передаваемые по шине КОП, могут быть однолинейными, передаваемыми по выделенным линиям шины управления, и многолинейными, передаваемыми по шине данных.

Стандарт IEEE-488 определяет пять групп многолинейных интерфейсных команд, передаваемых по шине данных, перечень которых представлен в табл. 2.1.

Группа универсальных команд (ГУК) – это команды, вызывающие действие во всех устройствах: ОПО, ЗПО, ДПР, СБУ, ЗПМ, ИДТ (идентификация).

Таблица 2.1

Примечание.х – линию использовать не обязательно; с – бит "считывания" (параллельный опрос возможен, если этот бит совпадает с битом устройства); п – биты, приписывающие линию данных на параллельный опрос; н – биты сообщения, на которое приемник не должен реагировать.

Группа адресных команд (ГАК) – это команды, вызывающие действие только в устройствах, которые адресованы: ПНМ, СБА, КПР, ЗАП, ВУП.

Группа адресов приемников (ГАП) – это команды, используемые для включения на прием определенных устройств. Каждому приемнику должен быть присвоен "мой адрес приемника" (МАП), младшие пять бит которого могут совпадать с аналогичными битами "мой адрес источника" (МАИ).

Группа адресов источников (ГАИ) – это команды для включения определенного устройства на передачу и выключения другого источника.

Группа вторичных команд и адресов (ГВК) – это команды, используемые в качестве второго адресного байта при адресации устройств на прием или на передачу. Сюда относятся также команды ЗПР и ОПР.

Классификация команд КОП и условия их передачи представлены на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Классификация команд КОП

Функции устройств КОП

Каждому устройству в системе присущи три вида функций: приборные; кодирования информации и интерфейсные.

Приборные функции определяют область назначения устройства и его применения (диапазон измерений, режим работы, вид параметров измерения). Эти функции стандартом не регламентируются.

Кодирование дистанционной информации предполагает преобразование дистанционных сообщений в значения сигналов на интерфейсных линиях в соответствии с регламентированными кодами и форматами.

Интерфейсные функции представляют собой совокупность типовых операций, выполняемых при обмене данными. Интерфейсные функции могут быть реализованы аппаратно или программно. Всего их 10:

1) синхронизация передачи источника (СИ);

2) синхронизация приема (СП);

3) источник (И) или источник с расширением (ИР);

4) приемник (П) или приемник с расширением (ПР);

5) контроллер (К);

6) запрос на обслуживание (З);

7) дистанционное/местное управление (ДМ);

8) параллельный опрос (ОП);

9) очистить устройство (СБ);

10) запуск устройства (ЗП).

В конкретных приборах используются детализированные обозначения интерфейсных функций, информирующие пользователя о степени выполнения этой функции данным прибором (полностью, частично, не выполняется). Рассмотрим интерфейсные функции более подробно.

СИ – синхронизация передачи источника – обеспечивает правильную передачу устройством многолинейных сообщений асинхронно. Функция СИ контролирует начало и окончание передачи многолинейных сообщений.

СП – синхронизация приема – обеспечивает правильное получение устройством дистанционных многолинейных сообщений. Функция СП может задерживать начало или окончание передачи кодированных сообщений до тех пор, пока не будет готовности продолжения процесса приема данных. Функция СП использует (как и СИ) сообщения СД, ГП и ДП.

И (ИР) – источник (источник с расширением) – позволяет "говорящему" прибору передавать через интерфейс формируемые им данные другим приборам. Это основные данные или данные состояния. Функция И (ИР) реализуется тогда, когда осуществлена адресация "источника" на передачу. Функция И использует однобайтовый адрес, ИР – двухбайтовый.

П (ПР) – приемник (приемник с расширением) – выполняется, когда прибор адресован на прием. Функция П использует однобайтовый адрес, ПР – двухбайтовый.

З – запрос на обслуживание – позволяет прибору запрашивать у контроллера операции по обслуживанию.

ДМ – дистанционное/местное управление позволяет делать выбор между входной информацией интерфейса и органов управления с передней панели.

ОП – параллельный опрос позволяет прибору выдавать ответную информацию в контроллер без предварительной команды "Передача информации". Устройство не адресуется при этом на передачу. Линии ЛД0...ЛД7 используются при ОП для передачи битов о состоянии. Каждая линия используется одним устройством, то есть при ОП обслуживается до восьми устройств.

СБ – очистка устройства – приводит прибор в исходное сотояние либо индивидуально, либо в составе группы устройств (например, все адресованные устройства могут быть группой).

ЗП – запуск прибора – позволяет начать выполнение основной работы (измерений) либо одному прибору, либо группе устройств.

К – контроллер – является функцией, позволяющей данному устройству передавать другим приборам, подключенным к интерфейсу, адреса и универсальные команды. Если в системе имеется несколько устройств, имеющих функцию К, то все они, кроме одного, должны находиться в состоянии "Холостой ход контроллера". В каждый момент действующим является один контроллер. Имеется алгоритм перехода из состояния "Холостой ход контроллера" в состояние "Действующий контроллер" системы. Функция К выполняется только при подаче сигнала УП.