Входно-изходен обмен на данни

Входно-изходен обмен на данни. Концепцията “интерфейс”. Процедури за предаване на данни при входно-изходните устройства.

            Входно-изходният обмен на данни се появява при наличие на потребител на конкретната КС. Този потребител именно започва и реализира по време на своята работа с КС входно-изходния обмен на данни с тази система. Връзката между двата субекта, взаимно свързани е наречена интерфейс. А поради факта, че това е интерфейс само за потребителя, а не интерфейсът вътре в КС между отделните нейни части (модули), този интерфейс е наречен потребителски интерфейс. Или потребителският интерфейс е средата, чрез която потребителят се възползва от функционалността на конкретната програма или устройство от дадената КС. Този интерфейс дава възможност на потребителя да зададе входните данни и да получи резултатите от съответното устройство на КС, към което се е обърнал.
В информатиката, под потребителски интерфейс се разбира съвкупността от бутоните, менютата и/или общия изглед на прозорците (Windows) на дадено приложение (програма).
           Процедури за предаване на данни при входно-изходните устройства:
Входно-изходният обмен на данни се извършва по два основни начина - паралелен обмен на данни и сериен обмен на данни.
         
          Паралелен обмен. Основни характеристики. Стандарти за паралелни интерфейси:

      CENTRONICS е първият стандарт за паралелен интерфейс, като това е еднопосочен паралелен интерфейс. CENTRONICS е еднопосочен интерфейс. BIOS на КС поддържа принципно 4 паралелни интерфейса, означавани с LPT 1, LPT 2, LPT 3, LPT 4 (LPT-Line Printer). Всеки от тези интерфейси  разполага с три регистъра: базов регистър, който съответства на регистъра за данни, управляващ регистър и регистър на състоянието.
Операционната система на Майкрософт - от MS DOS 6,0 позволява две КС да се свържат чрез паралелните им портове и така да обменят данни помежду си. Принципно този начин на работа отговаря на т.н. „полу-байтов режим”. В този случай едната КС се декларира като сървър, а втората - като работна станция.

             IEEE 1248 се появява след CENTRONICS и осигурява двупосочно предаване на данните (IEEE-Institute of Electrical and Electronic Engineers).
Паралелният интерфейс IEEE 1248 има пет различни работни режима, като използва основно същите проводници на CENTRONICS, които в зависимост от един от избраните пет режима имат различни функции и означения на сигналите:
            Compatible Mode - съвместим режим. Този режим дефинира обратна съвместимост с еднопосочния режим. Този режим може да се означи и със Standard Parallel Port - SPP;
            Nibble Mode - полу-байтов режим. Той дефинира най-ниските изисквания. Предаването на данните е на полу-байтове от четири бита (Nibble);
            Byte Mode - побайтов режим. Това е двупосочен 8-разряден режим Centronics; 
            Extended Parallel Port - режим на разширен паралелен порт. Това е двупосочно предаване на данните с адреси за максимално 256 устройства;
Enhanced Capability Mode - режим с разширени възможности за обмен. Този режим наподобява принципно предходния, но с компресиране на данните, чрез използване на FIFO и на командни цикли.

            Сериен обмен. Основни характеристики и параметри.

           Всяка КС разполага поне с един сериен интерфейс за включване на мишка. Този интерфейс може да се използва и за плотери, модеми, принтери със сериен интерфейс.  Разпространеното американско означение е RS232, докато Европейският стандарт се означава като V24/V28. за разлика от паралелния интерфейс, при който обменът на данни с периферията е 8-разряден и само в редки случаи е двупосочен - IEEE 1248, при серийният интерфейс по принцип се използва двупосочен обмен. Този обмен се осъществява последователно по една линия и по зададен протокол между КС и периферията. При серийния интерфейс високото логическо ниво (1) е със стойност от минус 3V до минус 15V, а ниското логическо ниво (0) - от +3V до +15V. На практика ±15V се ограничават на ±12V, заради захранващия блок на КС.
            Параметри на серийния интерфейс: Обменът на данни при интерфейса RS232 може да се осъществява в синхронен режим и в асинхронен режим. При синхронния режим/обмен предавателят и приемникът поже да работят с различни тактови честоти, като по отделните линии се сигнализира за валидност на данните. Заедно с данните предавателят подава по допълнителна линия тактов сигнал. Предаваните данни се комплектоват в блок, който се оформя от определени управляващи знаци. Всички символи са в ASCII - код. Чрез тези знаци тактовият генератор на приемника (на приемащата КС) се синхронизира по идващите данни:
SYNC Блок данни 1 ETB     SYNC Блок данни 2 EOT
Началото на блока се означава със SYNC, а краят на този блок 1 със символите ETB - End of Transmission Block. Освен това с ETB се сигнализира, че на практика предаването е приключило и че следва нов блок - Блок 2 и т.н. Предаването приключва с изпращането на знака EOT - End of Transmission.
            При най-често използвания режим на сериен обмен - асинхронният, приемникът и предавателят работят с една и съща тактова честота, а синхронизацията се осъществява чрез един стартов бит, един стоп бит и евентуално с един бит за контрол по четност. При този режим не се използват линии за подаване на тактов сигнал и информацията за синхронизиране съпровожда всеки отделен символ, поради което ефективността при синхронния режим е по-ниска от тази при асинхронния. Параметрите на предаване за интерфейса RS232 са следните, като винаги трябва да са идентични при приемника  и предавателя: скорост, измервана в бодове, старт бит, стоп бит, брой на битове данни, контрол по четност.
            Скорост, измервана в бодове: показва броят на измененията на състоянията на сигнала, които се предават за единица време и се нарича също стъпкова честота, която се задава с мерната единица бод - Baud. Типични стойности за тази скорост са: 50; 75; 110; 300; 600; 1200; 2400; 4800; 9600; 19200; 38400. Скоростта в „бод” не трябва да се бърка със скоростта на предаване, която се дефинира в битове за секунда -bps- Bits per Second. Най-често те не са еднакви, защото се използват методи за компресиране на данни. Тогава скоростта на предаване в bps може да е много по- висока от стъпковата честота в Bauds, което е типично при използване на модеми. Ето защо при асинхронния сериен интерфейс се дефинира и скорост на модулация. Сигурността на предаването се обуславя от дължината на кабелите, нивото на сигналите и скоростта на предаването. Ако обменът е съпроводен със смущения, скоростта на предаване трябва да се намали.
            Старт бит: чрез този бит се задава началото на данните, които се предават;
            Стоп бит: този бит задава края на предаваните данни;
            Брой на битове данни (Data Bits): този брой е най-често 7 или 8. Грешки в обмена могат да се разпознават чрез бита за контрол по четност. Съществуват следните три възможности за тази цел:
1. No Parity - без контрол по четност: не се осъществява контрол по четност;
2. Even Parity - контрол по четност: предавателят брои всички битове със стойност 1-ца и ако този брой е нечетен, устонавява бита по четност в състояние 1-ца. Ако този брой е четен - този бит по четност се установява в нула (0). Приемникът сумира броя на битовете данни, които са в 1-ца с бита за контрол по четност. Сумата винаги трябва да бъде четно число. Ако сумата е нечетно число, налице е грешка в обмена;
3. Odd Parity - методът съответства на този при проверката по четност, но тук сумата от битовете, установени в 1-ца и битът за контрол по четност винаги е нечетна.
Форматът за предаване на данните винаги трябва да бъде еднакъв при двете устройства. В програмите за предаване параметрите се задават чрез меню.
В най-простия случай обменът по RS232 се осъществява чрез 3-проводна линия: - три линии:
RXD - линя за приемане;
TXD - линия за предаване;
GND - маса.



Коментари: