Мультиплексная линия передачи информации

В качестве линий передачи информации используются: а — проводные линии в виде скрученных экранированных пар проводников (рис. 2) пли коак­сиальных кабелей (рис. 3); б — волоконно-оптические линии (рис. 4); в — волноводные линии. Указанные линии передачи обладают различными характеристиками: пропускной способностью, помехоустойчивостью, стоимостью. Тип линии передачи влияет и на мощность, потребляемую подсоединенными системами. Экраниро­ванные скрученные пары проводов применяются в кана­лах с пропускной способностью до 10 Мбит/с, а коак­сиальные кабели — в каналах с пропускной способно­стью до 10 Мбит/с. Волоконно-оптические линии позволяют достичь сверхвысокой пропускной способности каналов, достигающей 10 — 100 Мбит/с. Волноводы обеспечивают высокую скорость передачи данных, но они громоздки, дороги, малоустойчивы к механическим воздействиям и поэтому применяются значительно реже других типов линий передачи.

Рис. 2. Система с линией передачи, выполненной в виде экранированной скрученной пары проводов: R — согласующий резистор

Рис. 3. Система с линией передачи на основе коаксиального кабеля:

R — согласующий резистор

Рис. 4. Система с линией передачи на основе ВОЛС

Пропускная способность линий передачи, как провод­ных, так и волоконно-оптических, уменьшается примерно пропорционально их длине, т. е. с увеличением длины линии на порядок приблизительно на порядок снижается и пропускная способность. К концам проводных линий передачи данных подсоединяются согласующие резисто­ры, как это показано на рис. 2 и 3.

В соответствии с указанным стандартом длина маги­стральной линии устанавливается не более 100 м, длина соединителей не более 6 м. К магистральной линии мож­но подсоединить не более 32 шлейфов.

Линии передачи информации различаются также режимом работы и подразделяются на симплекс­ные, дуплексные и полудуплексные. В симплексных, или однонаправленных, линиях информация передается толь­ко в одном направлении. Симплексный режим работы в последовательных интерфейсах используется чрезвычайно редко, так как требует большого числа линий связи. В дуплексных линиях связи информация переда­ется в двух направлениях одновременно; в полудуплекс­ных — в обоих направлениях, но с разделением по вре­мени (попеременно). При дуплексном режиме работы для передачи данных и управляющих сигналов исполь­зуются, как правило, отдельные линии связи. С точки зрения экономии линий связи предпочтительным явля­ется полудуплексный режим.

Мультиплексные линии передачи информации по организации управления подразделяются на одно- и многоуровневые. В одноуровневых линиях пере­дачи все оконечные устройства связаны друг с другом только одним каналом. Многоуровневые линии объеди­няют группы оконечных устройств по отдельным линиям связи. Причем эти группы могут управляться независимо друг от друга, каждая по своей линии, или система линий образует иерархическую структуру, при которой линии нижнего уровня подчинены по управлению линиям верхнего уровня.

Для повышения надежности и отказоустойчивости МКИО линии передачи, а также контроллеры и оконечные устройства могут быть резервированы (двукратно и даже четырехкратно).

Оконечные устройства, подключаемые к мультиплексной линии передачи информации. Наибольшее распространение полу­чили два способа подсоединения оконечных устройств к мультиплексной линии передачи информации: непо­средственный и трансформаторный. При непосредствен­ном способе подключения (рис. 2 и 3) обеспечива­ются высокая помехозащищенность, простота электриче­ского согласования устройств, но для гальванической развязки между устройствами необходимо применение элементов с тремя устойчивыми состояниями. Чаше применяется трансформаторный способ подсоединения, обеспечивающий гальваническую развязку, но вызываю­щий необходимость передачи сигналов, не имеющих постоянной составляющей. Кроме того, в обоих способах должна быть решена проблема синхронизации прини­маемых по МЛПИ сигналов. Схемы МЛПИ с транс­форматорным способом подключения оконечных устройств представлены на рис. 5.

Коды, используемые для передачи информации по МЛПИ. Коды, используемые для передачи сигналов по МЛПИ, называются последова­тельными линейными кодами. К этим кодам предъяв­ляются требования обеспечения высокой пропускной способности, помехозащищенности, простоты синхронизации. Некоторые последовательные линейные коды изображены на рис. 6.

Рис. 5. Схема МКИО с трансформаторным способом подключения оконечных устройств:

а – без резервирования; б – с резервированием; R₀ – 75Ом ± 5%; R₁ – 56Ом ± 5%

а)

б)

в)

г)

д)

е)

ж)

Рис. 6. Некоторые линейные коды, используемые для передачи информации

а – номер бита информации; б – логические значения битов информации; в – униполярный линейный двоичный код NRZ; г – синхросигналы; д – биполярный линейный код без возвращения к нулю; е – биполярный линейный самосинхронизирующийся двоичный код с возвращением к нулю; ж – биполярный фазоманипулированный самосинхронизирующийся линейный код без возвращения к нулю – «Манчестер-2»

Схемотехнически наиболее просто реализуется унипо­лярный двоичный последовательный код (рис. 6. в) без возврата к нулю (NRZ — Non return to zero), в котором передаваемому значению логической 1 соответ­ствует высокий уровень напряжения, а значению логи­ческого 0 — уровень напряжения, близкий к нулю. Одна­ко при его применении необходим дополнительный канал для передачи синхронизирующих сигналов (рис. 6. г), что снижает помехозащищенность и уменьшает скорость передачи данных. Помехозащищенность этого кода, одна­ко, можно несколько повысить, если передавать значения логических 1 и 0 разнополярными уровнями напряжения (рис. 6, д), а дополнительный канал синхронизации убрать, используя принципы возвращения к нулю (рис. 6, е). Но в этих вариантах кодов присутствует постоянная составляющая, что ограничивает возмож­ность применения удобной трансформаторной связи линии с оконечным оборудованием.

Лишен отмеченных недостатков биполярный фазоманипулированный самосинхронизирующийся линейный код без возвращения к нулю — МАНЧЕСТЕР-2, пред­ставленный на рис. 6, ж. Уровень логической 1 коди­руется в этом коде отрицательным перепадом сигнала в середине битового интервала, уровень логического 0 — положительным перепадом. Он просто формируется. Как следует из рис. 6, сигнал в коде МАНЧЕСТЕР-2 образуется путем сложения no mod 2 сигналов NRZ и синхронизирующих сигналов (СС), т. е. сигнал в коде МАНЧЕСТЕР-2 принимает единичные значения на тех интервалах времени, на которых сигналы NRZ и СС имеют противоположные значения. Частота передачи логических значений сигналов в МIL-STD-1553 В при­нята равной 1 МГц.

Управление процессом обмена информацией по мультиплексной линии. Управление процессом передачи сообщений по муль­типлексной линии осуществляется отдельным контрол­лером (в общем случае резервированным) либо группой контроллеров. Во втором случае управление каждым из контроллеров выполняется для данной мультиплекс­ной линии лишь в определенные фиксированные проме­жутки времени. Каждая подключаемая к мультиплексной линии подсистема может включать в свой состав блоки, предназначенные для выполнения функций контроллера, а также и оконечные устройства (ОУ). В связи с этим в зависимости от внешней ситуации управление переда­ется контроллеру одной из подсистем, которая на опре­деленный промежуток времени становится активной под­системой, тогда как другие подсистемы, подключенные к данной МЛПИ, выполняют роль пассивных оконечных устройств.

Передача управления активной подсистеме осуществ­ляется циклически или в соответствии с заранее назна­ченными приоритетами. При этом в случае отсутствия необходимой для передачи информации осуществляется опрос ОУ с целью выявления среди них того оконеч­ного устройства, которое готово принять на себя управ­ление МЛПИ.

6.2. Виды сообщений при организации обмена информа­цией по МЛПИ.

Унифицировано три вида передачи сообщений:

1) от контроллера к оконечному устройству;

2) от оконечного устройства к контроллеру,

3) от оконечного устройства к оконечному устройству.

Сообщение, передаваемое по МЛПИ, состоит при этом из посылок, содержащих три типа слов: командные (К); информационные (И) и ответные (О). Виды воз­можных сообщений приведены на рис. 7.

а)	К	И	- - -	И	T 1	О	t3	К
б)	К	t2	О	И	- - -	И	t3	К
в)	К1	К2	t2	О2	И	- - -	И	t1	О1		К
г)	К	t2	О	t3	К
д)	К	И	- - -	И	t3	К
е)	К1	К2	t2	О2	И	- - -	И	t3	К

Рис. 7. Виды сообщений по МЛПИ:

а – контроллер ОУ; б – ОУ контроллер; в ОУ ОУ; г – команда ответ; д – контроллер ОУ (общий режим); е – ОУ ОУ (общий режим);

t₁ – пауза между последним информационным и ответным словом (2 мкс < t₁ < 10 мкс);

t₂ – пауза между командным и ответным словом (2 мкс < t₂ < 10 мкс);

t₃ – пауза между последним информационным или ответным и командным словом следующей посылки (t₃ > 2 мкс);

При передаче информации от контроллера к оконечному устройству (рис. 7, а) контроллер передает вначале командное слово на прием информации. Затем следует определен­ное количество (от одного до 32 слов) информационных слов. Оконечное устройство после приема информации передает ответное слово, которое принимается контрол­лером.

При передаче информации от оконечного устройства к контроллеру (рис. 7, б) последний передает командное слово на передачу инфор­мации, приняв которое оконечное устройство передает ответное слово и определенное количество информацион­ных слов.

При передаче информации от оконечного устройства к оконечному устройству (рис. 7, в) в обмене участвуют устройства А и Б. В этом случае контроллер формирует два последователь­ных командных слова, которые адресуются устройству А на прием информации и устройству Б на передачу ин­формации (см. рис. 7, в) соответственно. Приняв адре­сованное ему командное слово, устройство Б передает от­ветное слово О2, принимаемое контроллером, и опреде­ленное количество информационных слов. В свою очередь, устройство А, приняв адресованную ему информацию, пе­редает контроллеру ответное слово О1.

Передача, показанная на рис. 7, г, используется в служебных целях, например для выявления запросов на обслуживание ОУ, контроля состояния канала и др., а передачи, показанные на рис. 7, д, е, носят групповой характер и используются для начальной инициализации ОУ, диагностирования их состояния, размножения дан­ных по нескольким ОУ и др.

При передаче сообщения пауза между последним информационным словом массива и ответным словом (t₁) должна находиться в интервале 2 £ t₁ £ 10 мкс, так же как и пауза (t₂) между командным и ответным словом. А пауза между последним информационным или ответным словом и командным словом следующего сообщения (t₃) должна быть не менее 2 мкс.

Сообщения от контроллера к ОУ передаются без пауз между командным и первым информационным словом массива, а также между информационными словами массива или между ответным словом передающего ОУ и первым информационным словом массива. Возможно использование и различных комбинаций рассмотренных основных видов сообщений.

Дата добавления: 2014-01-06