Иванов Ю.И., Югай В.Я. Интерфейсы средств автоматизации

Подождите немного. Документ загружается.

111

Таблица 3.2

Тип

TxD

RxD

Состояние RxD

Режим

Быстродействие,

Мбит/с

Количество

станций

Защита ESD

Ток

потребления, mA

Корпус

MAX3284E 0 1 P - 52 128

±15 кВ

9 6/SOT23

MAX3283E 0 1 P - 52 128

±15 кВ

9 6/SOT23

MAX3281E 0 1 P - 52 128

±15 кВ

9 6/SOT23

MAX3280E 0 1 P - 52 128

±15 кВ

9 5/SOT23

MAX3471 1 1 P H 0.064 64 -

0.0016

8/µMAX

MAX3094E 0 4 O - 10 128 ±15 кВ 2.4

16/PDIP.3

16/SO.150

16/TSSOP

112

Таблица 3.3

Тип

TxD

RxD

Состояние RxD

Режим

Быстродействие,

Мбит/с

Количество

станций

Защита ESD

Ток

потребления, mA

Корпус

MAX3096 0 4 O - 10 128 ±15 кВ 2.4

16/PDIP.300

16/QSOP

16/SO.150

MAX3097 0 3 P - 32 256 ±15 кВ 3.1

16/PDIP.300

16/QSOP

16/SO.150

MAX3098 0 3 P - 32 256 ±15 кВ 3.1

16/PDIP.300

16/QSOP

16/SO.150

MAX3362 1 1 NC H 20 256 - 1.7 8/SOT23

MAX3483

MAX3483E

1 1 O H 0.25 32 ±15 кВ 1

8/PDIP.300

8/SO.150

MAX3485

MAX3485E

1 1 O H 10 32 ±15 кВ 1

8/PDIP.300

8/SO.150

MAX3486

MAX3486E

1 1 O H 2.5 32 ±15 кВ 1

8/PDIP.300

8/SO.150

MAX3488

MAX3488E

1 1 O F 0.25 32 ±15 кВ 1

8/PDIP.300

8/SO.150

MAX3490

MAX3490E

1 1 O F 10 32 ±15 кВ 1

8/PDIP.300

8/SO.150

MAX3491

MAX3491E

1 1 O F 10 12 32 ±15 кВ 1

14/PDIP.300

14/SO.150

113

Последняя группа микросхем со встроенной оптической изоляцией со-

держит четыре семейства микросхем и имеет свои особенности. Все микро-

схемы этой группы выпускаются в относительно больших корпусах, имеют

высокую потребляемую мощность при не очень высоком быстродействии,

нуждаются в значительном количестве внешних элементов и имеют высокую

стоимость (табл. 3.4). Однако наличие средств гальванической

изоляции яв-

ляется весьма важным качеством в многочисленных

Таблица 3.4

Тип

TxD

RxD

Состояние RxD

Режим

Быстродействие,

Мбит/с

Количество

станций

Защита ESD

Ток

потребления, mA

Корпус

MAX1480A 1 1 O H 2.5 32 - 60 28/PDIP.600

MAX1480B 1 1 O H 0.25 32 - 35 28/PDIP.600

MAX1480C 1 1 O H 0.25 32 - 35 28/PDIP.600

MAX1480EA 1 1 O H 2.5 128 ±15 кВ 85 28/PDIP.600

MAX1480EC 1 1 O H 0.016 128 ±15 кВ 55 28/PDIP.600

MAX1490A 1 1 O F 2.5 32 - 100 24/PDIP.600

MAX1490B 1 1 O F 0.25 32 - 65 24/PDIP.600

MAX1490EA 1 1 O F 2.5 32 ±15 кВ 130 24/PDIP.600

MAX1490EB 1 1 O F 0.016 32 ±15 кВ 65 24/PDIP.600

MAX3157 1 1 P

H /

0.25 4 - 25

28/PDIP.600

28/SSOP

MAX3480A 1 1 O H 2.5 32 - 180 28/PDIP.600

MAX3480B 1 1 O H 0.25 128 - 120 28/PDIP.600

114

Рис. 3.9. Схема включения драйверов MAX1480

115

индустриальных применениях. В таких применениях надежная работа ин-

терфейсных средств невозможна без дополнительной защиты, которую и

обеспечивает гальваническая изоляция. Средства гальванической изоляции,

их свойства и особенности применения будут рассмотрены подробнее в главе

Микросхемы семейства MAX1490 предназначены для организации сети

на базе интерфейса RS-422. Микросхема MAX3157 предназначена для

сверхмалых сетей с количеством станций

до 4. Оставшиеся два семейства

MAX1480 и MAX3480 имеют аналогичную внутреннюю структуру и отли-

чаются только напряжением питания и потребляемым током. На рис. 3.9 при-

ведена типовая схема включения микросхем семейства MAX1480.

На рис. 3.10 показана типовая схема включения драйверов

MAX1485/1486, предназначенных для построения интерфейса RS-422. В от-

личие от интерфейса RS-485 в интерфейсе RS-422 шины передаваемых и

принимаемых

данных разделены. Стандартная структура сети на базе интер-

фейса RS-422 показана на рис. 3.11. Применение 4-х проводной линии связи

позволяет в структуре точка-точка (рис. 3.10) реализовать полнодуплексный

режим передачи данных. Но в многоточечной структуре (рис. 3.11) возмож-

ные направления передачи данных строго связаны с тополо-гией связей пе-

редатчиков и приемников. В этой сети

в качестве ведущего (Master) может

выступать только один узел, а все остальные устройства могут быть только

ведомыми (Slave).

Аналогичные по параметрам и расположению выводов микросхемы драй-

веров интерфейсов RS-485/RS-422 изготавливают компании Analog Devices

(табл. 3.5) [www.analog.com], Texas Instruments [www.ti.com], National Semi-

conductor [www.national.com], Signal Processing Excellence [www.sipex.com]

и многие другие.

116

Рис. 3.10. MAX1485/1486 – драйверы интерфейса RS422

117

Рис. 3.11. Стандартная структура сети на базе интерфейса RS-422

118

Табл. 3.5

Тип

Быстродействие

(Мбит/с)

TxD

RxD

Режим энергосбе-

режения

Состояние RxD

Напряжение пита-

ния (В)

Ток потребления

(мкА)

ADM4850 0,115 1 1 Yes 0 5 160

ADM4854 0,115 1 1 No n/a 5 160

ADM483 0,250 1 1 Yes 0 5 650

ADM488 0,250 1 1 No n/a 5 74

ADM489 0,250 1 1 No n/a 5 74

ADM483E 0,250 1 1 Yes 0 5 360

ADM2483 0,500 1 1 No n/a 5 n/a

ADM4851 0,500 1 1 Yes 0 5 200

ADM4855 0,500 1 1 No n/a 5 200

ADM4852 2,5 1 1 Yes 0 5 500

ADM4856 2,5 1 1 No n/a 5 500

ADM485 5 1 1 No n/a 5 2200

ADM4853 10 1 1 Yes n/a 5 500

ADM4857 10 1 1 No n/a 5 500

ADM2486 20 1 1 No n/a 5 n/a

ADM3485E 20 1 1 Yes 0 3,3 1200

ADM3491 20 1 1 Yes 0 3,3 1200

ADM1486 30 1 1 No n/a 5 2000

ADM1485 30 1 1 No n/a 5 2200

119

3.2. Интерфейс USB

Многоточечный последовательный интерфейс USB предназначен для со-

пряжения PC с периферийными устройствами. Первая версия протокола ут-

верждена в 1996 г., в настоящее время действует версия 2.0 2000 г. (дополне-

на 3-й скоростью обмена high speed – 480 Мбит/с).

Технические характеристики USB:

• высокая скорость обмена (full-speed signaling bit rate) (12 Мбит/с) с

максимальной длиной кабеля для высокой скорости обмена 5 м;

• низкая скорость обмена (low-speed signaling bit rate) (1.5 Мбит/с) с

максимальной длиной кабеля для низкой скорости обмена 3 м;

• максимальное количество подключенных устройств 127;

• подключение устройств с различными скоростями обмена;

• напряжение питания для периферийных устройств 5 В.

Основные свойства USB:

• поддержка алгоритма plug&play – автоматическое обнаружение под-

ключенных устройств, идентификация, инициализация и образование

различных конфигураций;

• реализация асинхронного и изохронного режима обмена данными с

широким диапазоном скоростей и размеров пакетов данных;

• управление потоком данных и средства обработки ошибок.

Топология шины – древовидная с одним управляющим контроллером

Host USB и остальными ведомыми устройствами Device USB (рис. 3.12).

Вершина топологического дерева – Host USB, остальные уровни-слои содер-

жат концентраторы (hub) и/или устройства Device USB. Соединение устрой

ства Device USB с концентратором – "точка-точка", разветвление шины –

только через концентраторы. Максимальное количество слоев – 7, нижний

слой содержит только Device USB. Верхний слой образован Host USB, сле-

дующий слой содержит корневой концентратор с несколькими USB портами,

к которым могут быть подключены и Device USB, и концентраторы, форми-

рующие следующие слои топологии шины.

Линии связи в интерфейсе USB 4-х проводные: VCC, GND, D+, D–. Дан

ные передаются дифференциальными сигналами по симметричной линии D+,

D– с использованием потенциального кода NRZI. Временные характеристики

дифференциальных сигналов зависят от скорости обмена данными. Ампли-

туда дифференциальных сигналов не менее 200 мВ с допустимым диапазо-

ном синфазной составляющей 0,8-1,5 В. Общий провод GND и провод пита-

ния VCC (5 В) используются для питания устройств, подключенных к шине.

120

Рис. 3.12.Топология интерфейса USB

Host инициирует все передачи данных. Типовой алгоритм обмена (тран-

закции) включает передачу трех пакетов. Первый пакет (token packet) посы-

лает Host, в нем определены тип и направление транзакции, адрес Device

USB. Адресуемое устройство может принять условия транзакции или отверг-

нуть. Передача данных определена термином pipe и может быть двух типов:

поток и сообщение.

Протокол не определяет характер обмена "поток", а зада-

ет алгоритм обмена "сообщение".

Для контроля сообщений используется алгоритм CRC, с раздельными

контрольными полями для управляющего поля и поля данных. Алгоритм

контроля гарантирует обнаружение всех одно- и двукратных ошибок. Разре-

шается троекратное повторение сообщений при обнаружении ошибок.

Протокол USB описывает средства физического уровня (сигналы

, линии

связи, разъемы), канального уровня (процедуры управления и контроля об-

мена данными) и прикладного уровня (алгоритмы взаимодействия с устрой-

ствами, включая инициализацию и "горячее" подключение новых устройств).

уровень 1

Hub1

Host

DeviceHub2

уровень 2

уровень 3

Hubs or Devices

уровень 7

Device