Глава 14

Интерфейсы программно-модульных и магистрально-модульных систем

14.1. Программно-модульный интерфейс iec 625-1. Общая характеристика интерфейса

Интерфейс НР-IB фирмы «Хьюлет-Паккард» был в 1972 г. одобрен IEC, а в 1975 г. – советом IEEE и принят в качестве стандарта IEEE 488, а в 1978 г. скорректирован. В 1979 г. стандарт был принят под названием IEC BUS или IEC 625-1. Введен соответствующий ГОСТ 26.003-80. Интерфейс, имеющий также и другие названия, получил широкое применение в системах, использующих программируемые приборы. Практически все ведущие фирмы изготовители мини- и микроЭВМ выпускают контроллеры различных типов, обеспечивающие выход на данный интерфейс.

Особенностью стандарта является отсутствие ограничений на конструктивную реализацию и способы построения устройств, а также способы объединения их в систему. Стандарт определяет только магистраль, по которой осуществляется обмен информацией, синхронизация и управление. Магистраль является полностью пассивной. Все активные цепи, по которым передают управляющую информацию и осуществляют ее прием и передачу, размещаются на печатных платах устройства.

Активные цепи и магистраль, выполняемая обычно в виде кабеля того или иного типа, на каждом конце которого имеется двусторонний разъем с винтовыми зажимами, образуют собственно магистраль. Конструкция разъема обеспечивает установку одного разъема на другой, что позволяет собирать системы любой произвольной конфигурации: однолинейную, звездой и т.п. При этом максимальная длина кабеля магистрали системы не превышает 20 м при произвольном распределении участков кабеля между устройствами, число которых не должно превышать 15. При определенных конфигурациях интерфейсной системы и режимах работы скорость передачи данных может достигать 1 Мбайт/с.

При построении сосредоточенных и рассредоточенных систем на основе интерфейса IEC 625-1 широко используются параллельные расширители магистрали (до 300 м) и последовательные терминальные блоки, выходящие на специальные и общего пользования линии связи. В зависимости от применяемого оборудования режимы работы блоков могут быть дуплексными и полудуплексными.

14.2. Логическая организация интерфейса

По характеру взаимодействия с магистралью устанавливается 4 группы функциональных устройств: контроллер (К), источник (И), приемник (П) и источник-приемник (ИП).

Функциональные устройства соединяются при помощи 24 сквозных линий, по восьми передается сигнальный нуль, шесть из них образуют с сигнальными шинами передачи и управления витые пары, что позволяет повышать помехоустойчивость. Основные 16 линий магистрали по функциональному назначению подразделяются на тир отдельные шины.

Шина данных предназначена для передачи информации: адресов функциональных устройств, адресованных и неадресованных многолинейных универсальных программ, цифровых данных, данных о состоянии. Расположение разрядов байта соответствует номеру линии шины.

Шина синхронизации используется для передачи по трем линиям сигналов согласования, необходимых для обмена информацией. В интерфейсе принят способ реализации процедуры установления соответствия, основанный на анализе готовности всех приемников, синхронизации сопровождения передачи любой информации по шине данных и сигнала-квитанции от всех приемников, именуемый асинхронным групповым способом синхронизации.

Шина управления содержит 5 линий, по которым действуют одноименные управляющие сигналы при обмене информацией.

Сигнал ATN показывает, что по шине данных передаются адреса или субадреса функционального устройства, адресованных или неадресованных универсальных многолинейных команд или сообщения по одной из линий. Сигнал IFC обеспечивает приведение в исходное состояние всех интерфейсных узлов устройств. Сигнал SRQ является общим для всех устройств и показывает, что какое-либо устройство имеет запрос на обслуживание. Линия REN используется для передачи команды разрешения программного управления устройствами. Сигнал EOI служит для сообщения об окончании передачи источником массива информации или идентификации функционального устройства при параллельном опросе (в сочетании с сигналом ATN).

Функционирование устройств обеспечивается с помощью дистанционных сообщений, разделяемых на два класса: интерфейсные сообщения, кодируемые в соответствии с табл. 14.1., и сообщения устройств, к которым относятся программные данные (код типа и значения функции), основные данные, данные о состоянии устройства.

Таблица 14.1. Команды интерфейса IEC 625-1

Наименование	Обозначение	Наименование	Обозначение
Универсальные команды	UCG	Вторичные команды
Сброс универсальный	DCL	Отпирание параллельного опроса		PPE
Запирание местного управления	LLO
Отпирание последовательного опроса	SPE	Запирание параллельного опроса		PPD
Запирание последовательного опроса	SPD	Состояние устройств
Деконфигурация параллельного опроса	PPU	Реакция на параллельный опрос (ответ от устройств1…8)		PPP1…PPP8
Адресные команды
Запуск устройства	GET
Переход на местное управление	GTL	Обслуживание запрашивается (ответ устройств при последовательном опросе)		PQS
Конфигурация параллельного опроса	PPC
Сброс адресный	SDC	Байт состояния		TB
Взять управление	TCT	Сообщения устройств
Адреса приемников	LAG
Не принимать	UNL	Байт данных		DAB
Адреса источников	TAG	Нулевой байт		NUL
Не передавать	UNT

Универсальные команды вызывают соответствующее действие одновременно во всех устройствах. К ним относятся, кроме кодируемых, также однолинейные команды, совпадающие по смыслу с наименованием соответствующих линий (ATN, IFC, PEN).

Адресные команды вызывают соответствующее действие только в устройствах, запомнивших свой адрес. Интерфейс позволяет логически адресовать приемником любое из 31 устройства-источника. При последовательной двухбайтовой адресации число адресов устройств составляет 961 адрес источника и 961 адрес приемника, что обеспечивает адресацию отдельных функциональных узлов устройства. При этом функции T и L превращаются в TE и LE. Возможное число адресных (универсальных) команд равно 16, пять из каждой группы регламентированы стандартом.

Вторичные команды образуются за счет неиспользованных вторичных адресов, причем две регламентированные команды применяются при двухбайтовом управлении параллельным опросом.

Взаимодействие устройств в интерфейсной системе осуществляется в результате реализации десяти интерфейсных функций, пять из которых относятся к основным, а пять – к дополнительным (табл. 14.2.).

Таблица 14.2. Интерфейсные функции IEC 625-1

Наименование	Обозначение		Назначение
	Латинское	Русское
1	2	3	4
Основные функции
Приемник информации (приемник с расширением)	L(LE)	П(ПР)	Прием данных (байта состояния) от других устройств. Действует после адресации
Синхронизация приема	AH	СП	Асинхронный прием каждого байта при помощи сигналов синхронизации
Источник информации (источник с расширением)	T(TE)	И/ИР/	Передача данных (байта состояния) к другим устройствам. Действует после адресации источника
Синхронизация передачи источника	SH	СИ	Асинхронная передача каждого байта с помощью сигналов синхронизации
Контроллер	C	К	Передача адресов и команд и прием соответствующих сигналов

Дополнительные функции
Запрос на обслуживание	SR	ЗО	Асинхронная по отношению к операциям на магистрали передача контроллеру запроса на обслуживание
Параллельный опрос	PP	ОП	Передача по инициативе контроллера по линиям данных разрядов состояния источников без их адресации обычным способом
Дистанционно-местное управление	RL	ДМ	Разрешает устройству иметь дистанционное управление по командам магистрали, либо ручное (местное)
Очистка устройства	DS	СБ	Установка устройства (группы устройств) в исходное состояние
Запуск устройства	DT	ЗП	Обеспечивает возможность инициации какой-либо операции отдельным устройством или группой устройств

В интерфейсе возможно наличие нескольких контроллеров, работающих в режиме разделения с передачей управления друг другу (по соответствующей команде «Взять управление»). При этом допускается прерывание «текущего» котроллера посредством передачи системным контроллером (СК) команды IFC. СК является единственным (ведущим) контроллером, который может формировать команды IEC и REN независимо от операций, осуществляемых текущим контроллером.

Применение БИС, реализующих часто используемые интерфейсные функции (табл.12.3.), открывает широкие возможности по построению экономичных МВС на базе серийных мини и микроЭВМ, одноплатных микромашин и МП, выходящих на магистраль IEC 625-1.

Таблица 14.3. Характеристика БИС для интерфейса IEC 625-1

Фирма-изготовитель	Тип БИС	Напряжение питания, В	Рассеиваемая мощность, МВт	Скорость передачи данных, Кбайт/с	Частота генератора, МГц	Функции	Схемы поддержки БИС
FAIRCHILD	96LS 488	5	1250	1000	10	И/П	-
INTEL	8291	5	500	448	8	И/П/К	8293
EC	8292	5	625		6
MOTOROLA	MC68488	5	600	125	1..1,5	И/П	6801
FAIRCH-ILD							3447
AMLI							3448
PHIL/SIGN	HEF 4738	4,5..12,5	1	200	2	И/П	-
TEX. INST	TMS 9914	5	750	-	5	И/П/К	75160 7561