Интерфейс внешнего устройства

Интерфейс внешнего устройства — интерфейс соединения внешнего устройства с основным блоком компьютера, обеспечивающий пересылку данных между компьютером и его внешними устройствами. В зависимости от способа передачи данных различают последовательный и параллельный интерфейсы. Последовательный интерфейс обеспечивает передачу последовательности битов по единственной линии, а параллельный одновременную передачу двоичных данных по нескольким линиям.

Последовательный интерфейс реализуемый в СОМ портах в соответствии со стандартом RS-232C. Он был опубликован в 1969 г. Ассоциацией электронной промышленности (EIA). Первоначально этот интерфейс использовался для подключения ЭВМ и терминалов к системе связи через модемы, а также для непосредственного подключения терминалов к машинам. До недавнего времени последовательный интерфейс использовался для широкого спектра периферийных устройств (плоттеры, принтеры, мыши, модемы и др.), но сейчас активно вытесняется интерфейсом USB. Обычно ПК имеют в своем составе два интерфейса RS-232C, которые обозначаются COM1 и COM2.

Основные принципы обмена информацией по интерфейсу RS-232C заключаются в следующем: обмен данными обеспечивается по двум цепям, каждая из которых является для одной из сторон передающей, а для другой — приемной; последовательная передача всех разрядов данных, начиная с младшего разряда; после передачи последнего бита данных возможна передача контрольного разряда, который дополняет сумму до четности или нечетности.

PC традиционно используется параллельный интерфейс реализуемый в LPT-портах в соответствии со стандартом IEEE 1284−1994 принятым в 1994 году Институтом инженеров по электронике и электротехнике. В интерфейсе IEEE 1284−1994 используются 25 линий. Из них 8 являются линии для передачи данных. Данный интерфейс обеспечивает максимальную скорость передачи данных 4 Мбайт/с.

Спецификация периферийной шины USB была разработана лидерами компьютерной и телекоммуникационной промышленности (IBM, Intel, Microsoft и др.) для подключения компьютерной периферии вне корпуса ПК с автоматическим автоконфигурированием (Plug&Play). Первая версия стандарта появилась в 1996 г. Агрессивная политика Intel по внедрению этого интерфейса стимулирует постепенное исчезновение таких низкоскоростных интерфейсов, как RS 232C.

Интерфейс USB представляет собой последовательную, полудуплексную, двунаправленную шину со скоростью обмена:

USB 1.1 — 1,5 Мбит/с или 12 Мбит/с;

USB 2.0 — 480 Мбит/с.

Шина позволяет подключить к ПК до 127 физических устройств. Каждое физическое устройство может, в свою очередь, состоять из нескольких логических (например, клавиатура со встроенным манипулятором-трекболом).

Кабельная разводка USB начинается с узла (host) (рис. 37). Хост обладает интегрированным корневым концентратором (root hub), который предоставляет несколько разъемов USB для подключения внешних устройств. Затем кабели идут к другим устройствам USB, которые также могут быть концентраторами, и функциональным компонентам (например, модем или акустическая система). Концентраторы часто встраиваются в мониторы и клавиатуры (которые являются типичными составными устройствами). Концентраторы могут содержать до семи «исходящих» портов.

Рис. 37. Топология подключения устройств к USB

Для передачи сигналов шина USB использует четырехпроводной интерфейс. Одна пара проводников («+5В» и «общий») предназначена для питания периферийных устройств с нагрузкой до 500 мА. Данные передаются по другой паре. Для передачи данных используются дифференциальные напряжения до 3 В.

Интерфейс USB 1.1 декларирует два режима:

низкоскоростной подканал (пропускная способность — 1,5 Мбит/с), предназначенный для таких устройств, как мыши и клавиатуры;

высокопроизводительный канал, обеспечивающий максимальную пропускную способность 12 Мбит/с, что может использоваться для подключения внешних накопителей или устройств обработки и передачи аудиои видеоинформации.

Высокопроизводительные устройства подключаются с помощью экранированного кабеля, длина которого не должна превышать 3 м. Если же устройство не формулирует особых требований к полосе пропускания, его можно подключить и неэкранированным кабелем (который может быть более тонким и гибким). Максимальная длина кабеля для низкоскоростных устройств — 5 м.

Хост узнает о подключении или отключении устройства из сообщения от концентратора (эта процедура называется опросом шины — bus enumeration). Затем хост присваивает устройству уникальный адрес USB (1:127). После отключения устройства от шины USB его адрес становится доступным для других устройств.