Инфракрасный интерфейс

В 1994 году Ассоциацией инфракрасной передачи данных (Infra-Red Data Assotiation) была принята первая версия стандарта IrDA. Интерфейс IrDA позволяет соединяться с периферийным оборудованием без кабеля при помощи ИК-излучения с длиной волны 880 нм. Порт IrDA дает возможность устанавливать связь на коротком расстоянии до 1 метра в режиме "точка-к-точке". Ассоциация намеренно не пыталась создавать локальную сеть на основе ИК-излучения, поскольку сетевые интерфейсы очень сложны и требуют большой мощности, а в цели интерфейса входили низкое ресурсопотребление и экономичность.

Порт IrDA обеспечивает скорость передачи данных до 115 Кбит/с (как последовательный порт). Данные передаются 10-битными символами: 8 бит данных, один стартовый бит в начале и один стоповый бит в конце посылки (опять аналогия с последовательным портом). Связь в IrDA полудуплексная, т.к. передаваемый ИК-луч неизбежно засвечивает приемный фотодиод. Воздушный промежуток между устройствами позволяет принять ИК-энергию только от одного источника в данный момент. На физическом уровне стандарт IrDA определяет следующий способ кодирования: логический "0" передается одиночным ИК-импульсом длиной более 1,6 мкс, причем обратной полярности, а логическая "1" передается как отсутствие ИК-импульса. (*** слайд*)

Рис. 15.2.  Формат пакета IrDA

Существуют и более высокоскоростные характеристики ИК-интерфейса до 4 Мбит/с - FIR (Fast Infra-Red).

Каждое устройство имеет 32-битный адрес, вырабатываемый случайным образом при установлении соединения. Каждому кадру в пределах соединения ведущее устройство при старте присваивает 7-битный адрес соединения. Для возможных, но нежелательных случаев, когда два устройства имеют одинаковый адрес, предусмотрен такой механизм, когда ведущее устройство дает команду всем подчиненным устройствам изменить их адреса.

Для работы ИК-интерфейса существуют различные протоколы передачи данных, отличающиеся скоростью и количеством одновременно передаваемых бит. Некоторые из протоколов позволяют имитировать работу обычных параллельных или последовательных портов. На основе ИК-интерфейсов построены некоторые другие беспроводные интерфейсы, например, BlueTooth.

Интерфейс USB

Последовательный интерфейс USB (Universal Serial Bus) был предложен лидерами компьютерной индустрии: Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC и Northern Telecom и разрабатывался специально для простого подключения периферийных устройств с автоматическим автоконфигурированием (Plug&Play). К шине USB ней можно подключать до 127 устройств по древовидной схеме с использованием одного или нескольких распределительных устройств. В шине USB реализована поддержка режима PnP и возможность «горячего» подключения (без выключения питания). В данном стандарте уже выпускаются модемы, клавиатуры, мыши, сканеры, цифровые фотокамеры и т.д. Важно, что в шине предусмотрена подача на подключаемые устройства питающего напряжения (в последовательном интерфейсе RS-232C, например, этого нет).

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

• USB 1.1 - до 12 Мбит/с;

• USB 2.0 - 480 Мбит/с.

Кабельная разводка USB начинается с узла (host-контроллера) (*** слайд*), 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. 15.3.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 ("D+" "D-"). Высокопроизводительные устройства подключаются с помощью экранированного кабеля, длина которого не должна превышать 3 м, а для медленных ус-в можно использовать неэкранированный тонкий кабель длиной 5м.

Хост, например, ПК узнает о подключении или отключении устройства из сообщения, полученного 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.

Стандарт USB 2.0 позволяет соединять между собой периферийные устройства даже без использования хоста (ПК), например, цифровая камера + фотопринтер.

Агрессивная политика Intel по внедрению этого интерфейса стимулирует постепенное исчезновение таких низкоскоростных интерфейсов, как RS 232C, и т.п. Однако для высокоскоростных устройств с более строгими требованиями к производительности (например, доступ к удаленному накопителю или передача оцифрованного видео) конкурентом USB является интерфейс IEEE 1394.