Что понимается под интерфейсом передачи данных кратко

Обновлено: 03.07.2024

Широко применяются различные типы последовательных интерфейсов, которые гарантируют помехозащищенную высокоскоростную передачу данных в тяжелых промышленных условиях.

RS-232 (V.24)

Один из самых распространенных последовательных интерфейсов определен в стандартах TIA-232 и CCITT V.24.

Интерфейс реализует обмен данными между двумя устройствами (соединение точка к точке) в дуплексном режиме на расстоянии до 15 м.

В самой простой конфигурации требуется три провода – ТхD (передаваемые данные), RxD (принимаемые данные) и GND (общий сигнальный провод). При этом управление передачей данных осуществляется с так называемым программным квитированием. Для передачи с программным квитированием имеются дополнительные линии, используемые для передачи сигналов управления, тактовых сигналов, а так же для сигнализации.

Интерфейсы устройств могут быть спроектированы как оборудование для передачи данных (DCE) или как оконченное оборудование обработки данных (DTE). Различительным признаком является разное направление передачи на линиях при одинаковом обозначении и назначении выводов. Пример: DTE-устройство осуществляет передачу через подключение TxD (передаваемые данные), в то время как DCE-устройство через это же соединение принимает данные. Такое решение позволяет реализовать простую прямую связь между двумя устройствами. При соединении однотипных устройств все соединительные линии необходимо перекрещивать.

Уровни сигналов обеих линий передачи данных определены следующим образом:

Полностью активные интерфейсы TTY с источниками тока как ветви передатчика, так и в ветви приемника.
Пассивные интерфейсы TTY без соответствующих источников стабилизированного тока.
Полуактивные интерфейсы TTY с источником тока только на стороне передачи (TD).

RS-422

Требования интеллектуальных машин к быстрым и высокопроизводительным средствам передачи данных описываются стандартом RS-422. Последовательная передача данных между двумя устройствами осуществляется в дуплексном режиме со скоростью до 10 Мбит/с на расстояния до 1200 м.

Интерфейс реализует как минимум один канал передачи данных (Т) и один канал приема данных (R). Координация приема/передачи осуществляется при этом на основе программного квитирования. В качестве варианта возможна передача с аппаратным квитированием. При этом требуется наличие каналов управления (I) и сигнализации (С). Высокая надежность передачи достигается путем измерения дифференциального напряжения между проводниками соответствующей скрученной пары. Паразитное напряжение, возникающее относительно общего провода, влияния не оказывает.

Электрические уровни в линиях передачи данных определены следующим образом:

Состояние сигнала характеризуется разницей напряжений между точками замера (А) и (В). Если напряжение в точке (А) по сравнению с напряжением в точке (В): - Отрицательно, то линия данных – лог. I, линия управления – лог.0, (UA-UB-0,3 B).

Оконченные сопротивления нагрузки (100…200 Ом) на входах приемника, не только препятствует отражению в линии передачи, но и дополнительно повышают надежность передачи благодаря четко выраженному результирующему току.

RS-485 W2

RS-485 W4

Модем

Обычная телефонная сеть позволяет передавать только аналоговые сигналы в диапазоне частот от 300 Гц до 3,4 кГц. Поэтому для передачи через телефонную сеть цифровых сигналов от последовательных интерфейсов необходимо предварительное преобразование. Для этого требуется устройство, преобразующее поток цифровых данных в колебания аналоговых сигналов, а эти колебания затем обратно в поток цифровых данных. Эти процессы называют модуляцией и демодуляцией, а устройство, их выполняющее, соответственно модемом. Процесс образования коммутируемой связи соответствует международным стандартам. При этом несущая частота служит для синхронизации обоих модемов. С помощью общедоступной телефонной сети можно таким образом реализовать канал между устройствами, расположенными в любой точке мира. Но даже при использовании выделенной линии расстояния в 20 км не составляют проблемы.

Хотя требуется только два провода, передача данных чаще всего происходит в дуплексном режиме.

Максимальная производительность аналоговой линии составляет 33,6 кбит/с.

Передач а по стандарту V.90 со скоростью 56 кбит/с возможна только от интернет-сервера к модему. В обратном направлении, т.е. от модема V.90 к модему V.90, скорость передачи составляет максимум 33,6 кбит/с.

INTERBUS

INTERBUS представляет собой кольцевую систему. Передающая и принимающая линии объединены в один кабель, из-за этого INTERBUS воспринимается как древовидная структура с линиями, представленными ответвлениями от магистрального кабеля. Эти ответвления соединяются с удаленной шиной через ответвительные клеммные модули шины. Соединения между оконечными устройствами удаленной шины являются активными соединениями точка-точка, физический уровень соответствует стандарту RS-422. При этом полезные данные передаются как дифференциальные сигналы по попарно скрученным сдвоенным проводам (4 провода) в дуплексном режиме. Скорость передачи данных составляет 500 кбит/с или 2 Мбит/с. Возможная общая протяженность линий связи до 12,8 км, при этом система может включать в себя максимум 255 сегментов длиной до 400 м каждый.

Применение повторителей и согласующих резисторов-терминалов на конце линии не требуется, поскольку кольцо автоматически замыкается на последнем устройстве удаленной шины.

PROFIBUS

Шина PROFIBUS определена стандартами МЭК 61158 и МЭК 61784 и технически базируется на 2-проводной системе RS-485 с полудуплексным режимом передачи данных. Система Profibus построена как чисто линейная структура с возможностью подключения до 32 оконечных устройств, максимальная протяженностью сегмента шины составляет 1200 м. чтобы обеспечит помехоустойчивую работы шины, в частности, при высоких значениях скорости передачи данных, следует применять лишь те типы шинных кабелей, которые разработаны специально для шины Profibus. Оконечные устройства системы Profibus соединяются между собой путем прокладки двухжильного шинного кабеля со скрученными жилами. Если в сеть необходимо объединить больше оконечных устройств, то машину или промышленную установку необходимо сегментировать. Отдельные сегменты обмениваются между собой данными через повторители, которые обеспечивают усиление и разделение потенциалов сигналов, несущих полезную информацию. Каждый повторитель расширяет систему на один дополнительный сегмент с 32 оконечными устройствами и полной длиной кабеля, причем максимально можно подключить 127 оконечных устройств. Скорость передачи в системах Profibus может быть настроена в диапазоне от 9,6 кбит/с до 12Мбит/с. Значение скорости влияет на допустимую длину сегментов шины, а также пассивных ответвлений (таблица). Чтобы обеспечить надежную передачу данных, каждый сегмент шины Profibus на медном кабеле должен начинаться и заканчиваться согласующим резистором.

Скорость	Длина сегмента	Допустимая длина ответвления на один сегмент
9,6 кбит/с	1200 м	32х3 м
19,2 кбит/с	1200 м	32х3 м
45,45 кбит/с	1200 м	32х3 м
93,75 кбит/с	1200 м	32х3 м
187,5 кбит/с	1200 м	32х3 м
500 кбит/с	400 м	32х1 м
1,5 Мбит/с	200 м	32х0,3 м
3,0 Мбит/с	100 м	Не допускается
6,0 Мбит/с	100 м	Не допускается
12,0 Мбит/с	100 м	Не допускается

CANopen/Device Net

Протокол локальной сети контроллеров (Controller Area Network (CAN)) был первоначально разработан для объединения в сеть автомобильной электроники. Путем расширения протокола были получены системы CANopen и Device Net для промышленных применений полевой шины.

Все оконечные устройства шины соединяют линейно трехжильным кабелем имеющим в начале и в конце согласующие сопротивления.

Оконечные устройства прослушивают обмен данными по шине и, дождавшись паузы, начинают передачу пакетов данных. Часто несколько оконечных устройств идентифицируют шину как свободную и начинают передачу данных одновременно. Поскольку разные пакеты данных при этом могли бы мешать друг другу, предусмотрен побитовый арбитраж, предотвращающий потерю данных. Этот механизм называют Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidment (сокращенно CSMA/CA – множественный доступ с контролем несущей и предотвращением конфликтов).

Время распространения сигнала ограничивает максимально достижимую протяженность сети в зависимости от скорости передачи, так как метод CSMA/CA работает только в ограниченном временном окне. Это обязательно необходимо учитывать при проектировании.

Ethernet

В идеальном случае каждое оконечное устройство подключают к коммутационному порту, тем самым оно получает собственный коллизионный домен. Производительность сети повышается, поскольку коллизии исключены, механизм CSMA/CD можно отключить и эксплуатировать сеть в дуплексном режиме в полосе частот двойной ширины.

При монтаже следует учитывать тип применяемого устройства. В соответствии с интерфейсами DTE/DCE в случае устройств RS-232 имеются Ethernet-устройства с интерфейсами MDI или MDIx. Однотипные устройства необходимо всегда подключать соединительными кабелями со скрещенной разводкой, а устройства различного типа кабелями с разводкой 1:1.

С помощью внутренней коммутации, объединяющей множество устройств, возможно переключение интерфейса вручную или автоматически (функция авто согласования) непосредственно на месте установки. Благодаря этому во всех случаях имеется возможность соединения кабелем с разводкой 1:1.

Еще одним автоматическим механизмом является функция авто согласования скорости и режима работы, благодаря которой устройства выбирают общие для всех скорость и режим передачи (полудуплекс или дуплекс).

интерфейс передачи данных — — [Е.С.Алексеев, А.А.Мячев. Англо русский толковый словарь по системотехнике ЭВМ. Москва 1993] интерфейс передачи данных [Интент] Тематики информационные технологии в целом EN communication interfacedata transfer interfaceDTI … Справочник технического переводчика

интерфейс передачи данных с номинальной скоростью — базовый интерфейс обмена базовый интерфейс абонента интерфейс базового уровня — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы базовый интерфейс… … Справочник технического переводчика

интерфейс передачи данных с базовой скоростью в сети ЦСИС — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN ISDN primary rate interfaceISDN PRI … Справочник технического переводчика

интерфейс передачи данных с номинальной скоростью в сети ЦСИС — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN ISDN basic rate interfaceISDN BRI … Справочник технического переводчика

SSI (интерфейс передачи данных) — У этого термина существуют и другие значения, см. SSI. SSI (англ. Synchronous Serial Interface, синхронно последовательный интерфейс) популярный последовательный интерфейс передачи данных, предназначенный для индустриальных применений … Википедия

открытый интерфейс передачи данных — открытый сетевой интерфейс — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом Синонимы открытый сетевой интерфейс EN open data link interfaceODI … Справочник технического переводчика

распределенный интерфейс передачи данных по волоконно-оптическим каналам (стандарт ANSI. США) — Сеть стандарта FDDI имеет двухкольцевую структуру и обеспечивает передачу данных со скоростью до 100 Мбит/с. Максимальная протяженность кольца 100 км. При использовании многомодового кабеля в сети может быть размещено до 500 станций на расстоянии … Справочник технического переводчика

распределенный интерфейс передачи данных по проводным линиям — Модификация стандарта FDOI для кабельных систем на базе экранированных или неэкранированных витых пар. Данная технология значительно упрощает процесс инсталляции кабельной системы и удешевляет ее, однако накладывает ограничение на максимальное… … Справочник технического переводчика

экранированная витая пара/интерфейс передачи данных по оптоволокну — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN twisted pair/fiber distributed data interfaceTP/FDDI … Справочник технического переводчика

Современная техника имеет огромное количество всевозможных входов и выходов для обмена данными с другими устройствами. В характеристиках к этой техники указываются названия всех поддерживаемых ею интерфейсов. Некоторые пользователи очень плохо разбираются во всех этих названиях и аббревиатурах, что не позволяет им грамотно оценить возможности того или иного устройства. Существуют как проводные, так и беспроводные интерфейсы, наиболее распространённые из них мы рассмотрим далее в этой статье.

Начнём с проводных интерфейсов, преимуществами которых являются надёжность и защищённость соединения, а также возможность передачи информации на высокой скорости. Одним из очень распространённых проводных интерфейсов является универсальная последовательная шина, или USB. Практически не одно современное устройство, работающее с информацией, не обходится без него. USB-порты есть во всех ноутбуках и системных блоках. В устройствах небольшого размера, таких как видеокамера или мобильный телефон могут использоваться уменьшенные версии этого стандарта. Стандарт USB появился в 1994 году. Первой была версия USB 0.7. Последней, самой современной версией является USB 3.0, скорость которой доходит до 4,8 Гбит/с.

Для мультимедийных данных используется формат HDMI. Его название переводится как мультимедийный интерфейс высокой чёткости. HDMI используется для передачи аудио и видео сигналов высокого качества со скоростью, достигающей 10,2 Гбит/с и защитой HDCP. Этот интерфейс используется в телевизорах, видеокартах и DVD плеерах. Обычно для него используется кабель длиною около 5-и метров, а при использовании усилителей длина может дойти до 35-и метров.

Ещё один высокоскоростной интерфейс – это FireWire. Его реальное название – IEEE 1394, а в устройствах производства фирмы Sony он называется i.LINK. Встречается практически на всех материнских платах. Скорость этого интерфейса 100-3200 Мбит/с.

Для компьютерных сетей используется стандарт Ethernet. В основном данный интерфейс применяется в локальных сетях. Его скорость зависит от используемого кабеля. Если в Ethernet используется коаксиальный кабель, то скорость составляет 10 Мбит/с. Передача данных, с использованием витой пары осуществляется со скоростью 100-1000 Мбит/с. А вот скорость с использованием оптоволокна может превышать 1000 Мбит/с. Существует два стандарта Ethernet: FastEthernet, скорость которого составляет 100 Мбит/с и более быстрый GigabitEthernet, который разгоняется до 1000 Мбит/с. Данный интерфейс присутствует практически на всех материнских платах, а также встречается на некоторых гаджетах и игровых консолях.

Теперь перейдём к беспроводным интерфейсам, очевидным преимуществом которых является отсутствие проводов. Начнём с инфракрасного порта, или IrDA. Он является самым старым из всех беспроводных интерфейсов. Скорость передачи данных этого интерфейса составляет 2,4 Кбит/с-16 Мбит/с. Наиболее часто используется в мобильных телефонах и пультах дистанционного управления. При двухсторонней связи действует на расстоянии до 50 см, а при односторонней связи до 10 м.

Огромную популярность в последнее время обрёл Bluetooth, который очень широко используется в мобильных телефонах. Этот интерфейс был так назван в честь Харальда Синезубого - короля Дании. Радиус его действия составляет примерно 100 метров, но наличие стен и прочих препятствий может его существенно сократить. Обмен информации осуществляется на скорости в пределах 3 Мбит/с, а в новой версии данного стандарта Bluetooth 3.0 скорость может доходить до 24 Мбит/с.

Беспроводным аналогом стандарта Ethernet является Wi-Fi, название которого в переводе означает беспроводная точность. Этот интерфейс обеспечивает соединение на скорости 54-480 Мбит/с, с радиусом действия 450 метров при отсутствии препятствий.

Усовершенствованной версией Wi-Fi является WiMAX, радиус действия, которого может доходить и до 10 км, а информация передаётся со скоростью от 30 Мбит/с до 1 Гбит/с.

Поскольку микроэлектроника сейчас применяется практически повсеместно, а развитие её происходит большими темпами, возникла ситуация, когда одновременно используется множество стандартов и интерфейсов передачи данных. Наряду с более современными интерфейсами, такими как RS-485, в ходу и довольно старые, например, RS-232. Рассмотрим особенности, достоинства и недостатки нескольких наиболее популярных из них.

RS-232

RS-232 (Recommended Standard) до сих пор ещё используется во множестве устройств компьютерной и цифровой техники, но современное оборудование обычно выпускается с поддержкой более новых интерфейсов, поскольку RS-232 не всегда уже отвечает нынешним требованиям. Максимальная скорость передачи данных составляет всего 115 кбит/с, а дальность — 15 метров. На практике эти величины часто составляют ещё меньшие значения. Передача данных полностью дуплексная, осуществляется путём сравнения номинала напряжения в кабеле с потенциалом земли. Тип соединения: точка-точка. Главное достоинство RS-232 заключается в его простоте и низкой стоимости.

RS-422

RS-422 может использоваться для организации линий связи на расстояния до 1200 метров (иногда даже больше). Этот полностью дуплексный интерфейс чаще всего применяется для соединения двух устройств на большие расстояния, поскольку в сетях на его основе передатчиком может быть только одно устройство. К каждому передатчику может подключаться до 10 приёмников. Максимальная скорость передачи данных достигает 10 Мбит/с. В качестве проводника обычно используется витая пара, передача информации осуществляется дифференциальным способом, т.е. при помощи измерения разности потенциалов между проводами витой пары. Это обеспечивает довольно высокую защищённость против внешних помех и независимость от потенциала земли.

RS-485

RS-485 очень похож по своим характеристиками на RS-422 однако получил намного большее распространение во всех видах электротехники благодаря тому, что на его основе возможно построение сетей в которых все устройства могут не только принимать сигнал, но и передавать его. Это достигается за счёт того, что RS-485 — полудуплексный интерфейс и устройства не кофликтуют между собой. Он также отличается высокой максимальной скоростью передачи данных — 10 Мбит/с — и дальностью линии связи — до 1200 м. В сети может находиться 32 устройства со стандартными показателями сопротивления. Если используется оборудование с меньшим сопротивлением, возможно объединение в одну сеть до 256 абонентов.

Интерфейс CAN — полудуплексный интерфейс с максимальной скоростью передачи данных 1 Мбит/с. Так же как и в RS-485 и RS-422, для передачи сигнала используется дифференциальная пара. CAN отличается очень высокой помехоустойчивостью канала и многоуровневой проверкой на ошибки, благодаря чему вероятность возникновения их почти равна нулю. Используется для организации сетей, где в первую очередь требуется надёжность связи. Так же как и в RS-485, в CAN может быть несколько передатчиков. Интерфейс USB отличается очень высокой скоростью передачи данных, особенно в последних версиях (USB 2.0 — 480 Мбит/с, USB 3.0 — 4,8 Гбит/с). Но слишком маленькая дальность действия ограничивает его повсеместное применение (порядка 5 метров). При использовании USB можно создать сеть типа: точка-точка.

Также применяются и другие типы интерфейсов. Нельзя однозначно сказать, какой именно интерфейс является лучшим. В каждой ситуации наиболее целесообразным может быть использование разных типов подключения.

А теперь расмотрим внутрение компьютерных интерфейсы для передачи данных.

Как ноутбуки, так и стационарные компьютеры оснащены огромным количеством разъемов. Разобраться в них новичку не всегда легко. Прилагающиеся руководства, как правило, не содержат полную информацию о предназначении всех слотов. Мы предлагаем вам обширную статью с наглядными иллюстрациями, чтобы раз и навсегда разобраться с проблемой разъемов.

Справедливости ради хочется заметить, что подключить устройство в неправильный разъем очень сложно. Все они разные не только по назначению, но и по форме, поэтому ошибочное подключение периферии практически исключено. Подключать устройство наугад все же не стоит. У каждого пользователя ПК должны быть хотя бы элементарные знания о разъемах в его компьютере.

Все интерфейсы по своему расположению делятся на два типа:

— внешние;

— внутренние.

Обратим внимание на внутренние интерфейсы, которые находятся непосредственно в корпусе ПК.

Внутренние интерфейсы

1. SATA

Это усовершенствованная версия устаревшего ATA. С помощью SATA подключают к материнской плате накопители, например, жесткий диск. Как правило, это внутренний интерфейс, но иногда его выводят наружу.

2. ATA/133 (Parallel ATA, UltraDMA/133 или E-IDE).

3. AGP.

Специальная шина, с помощью которой подключают видеокарту. AGP считается устаревшей версией, на смену которой вышла PCIe. Тем не менее, этот интерфейс достаточно распространен, так как под него было выпущено огромное количество платформ. У интерфейса есть несколько версий, последняя из которых – AGP 8x – имеет пропускную способность в 2,1 Гбайт/с.

4. PCI и PCI-x.

Стандартные параллельные шины, с помощью которых подключаются сетевые и звуковые карты, модемы, платы захвата видео. Наибольшим спросом среди пользователей пользуется шина PCI 2.1 с пропускной способностью до 133 Мбит/с. У PCI-X эта способность намного выше, поэтому ее используют на материнских платах рабочих станций и серверов.

5. PCIe.

С шинами, описанными в пятом пункте, ее связывает только похожее название. Это не параллельный, а последовательный интерфейс. С помощью него можно подключить графические и другие виды карт. PCIe обеспечивает пропускную способность в два раза выше, чем AGP. Это самая последняя среди шин для графических карт.

6. Разъемы питания для AMD следующие: Socket 462, Socket 754, Socket 939.

Переходим к внешним интерфейсам.

Внешние интерфейсы

1. USB разъем.

С помощью разъема Universal Serial Bus можно подключить много дополнительных устройств: клавиатуру, мышь, камеру, принтер. Интерфейс бывает трех видов:

В) mini-USB (цифровые камеры, внешние жесткие диски и др.).

Эти разъемы имеют разное цветовое кодирование в зависимости от типа принимаемого сигнала (звук, видео, яркость и т.д.).

3. PS/2.

4. DVI.

Слот для монитора, передающий цифровые сигналы.

5. VGA.

С помощью разъема Video Graphics Array подключают монитор. Он предназначен для передачи информации синего, зеленого и красного цветов.

6. RJ45 для LAN и ISDN.

Сетевой порт, использующийся для подключения к Ethernet.

7. RJ11.

Порт, который служит для подключения модема. Похож на RJ45, но с меньшим количеством контактов.

8. HDMI.

Это мультимедийный цифровой разъем, который предназначен для сигналов HDTV с максимальным разрешением 1920х1080. В него встроен механизм по защите авторских прав (DRM). Интересно, что длина HDMI кабеля не может превышать пятнадцати метров.

9. SCART.

Это комбинированный разъем, который сочетает такие сигналы: RGB, S-Video и аналоговое стерео.

Читайте также: