Последовательный интерфейс

Все разновидности рассмотренных интерфейсов относятся к классу параллельных интерфейсов, когда обмен данными между МП и ВУ осуществляется параллельным кодом, который характеризуется тем, что все его разряды передаются одновременно. Например, при обмене 8-разрядным параллельным кодом одновременно по восьми линиям связи передаются все восемь разрядов цифрового кода. Если представить, что источник цифрового кода находится от контроллера технологического процесса на значительном расстоянии, то для передачи сообщения потребуется значительное количество линий связи. При значительных расстояниях стоимость линий связи и устройств согласования существенно сказывается на стоимости системы в целом.

Последовательный интерфейс позволяет сократить затраты, так как для передачи данных используется одна линия связи, по которой каждый бит цифрового кода пересылается последовательно. Для преобразования параллельного цифрового кода в последовательный используются специальные схемы, построенные на базе сдвиговых регистров, тактируемых импульсными последовательностями определенной частоты. Каждым тактовым импульсом параллельный цифровой код сдвигается на одну позицию, которая поступает на линию связи. Таким образом, параллельный цифровой код превращается в последовательность импульсов стандартных уровней. Помимо полезной информации последовательная посылка дополняется служебной информацией, позволяющей определить начало и конец передаваемых данных.

Скорость обмена через последовательный интерфейс измеряется в битах в секунду или в бодах и может изменяться от нескольких десятков до нескольких тысяч бит/с. Обмен данными с ВУ через последовательный интерфейс может осуществляться в синхронном и асинхронном режимах. Отличие этих двух режимов заключается в количестве служебной информации, сопровождающей каждую последовательную посылку данных. Формат последовательной посылки данных изображен на рис. 4.

Рис. 4 - Формат синхронного (а) и асинхронного (б) обмена

В синхронном режиме (рис. 4, а) перед началом передачи данных передается один или два синхросимвола, после чего без перерыва передается последовательность данных фиксированной разрядности (обычно 5 или 8 бит).

В асинхронном режиме (рис.4, 6) перед началом передачи каждого слова данных передается стартовый бит, после которого передаются 5 или 8 бит слова данных. В конце слова данных передаются 1 разряд четности и 1 или 2 разряда останова, устанавливаемых в уровень лог. "1". Такая служебная информация сопровождает каждое слово данных, поэтому скорость передачи данных через последовательный интерфейс в асинхронном режиме существенно ниже, чем в синхронном режиме.

Интерфейс для последовательного обмена данными обычно реализуется на базе специализированных БИС. Например, БИС КР580ВВ51 - универсальный программируемый приемопередатчик УСАПП - выполняет все необходимые процедуры преобразования параллельного кода в последовательный в режиме передатчика и преобразование последовательного кода в параллельный в режиме приемника. Обмен данными между ВУ и МП осуществляется через шину данных системы. Данные от МП через шину данных поступают в УСАПП, преобразуются в последовательный код с добавлением служебной информации и передаются к ВУ через линию связи. В обратном направлении данные из ВУ через линию связи поступают на вход приемника УСАПП, преобразуются в параллельный код и с помощью управляющих сигналов через шину данных передаются в МП.