Digitális technika

1. Digitális technika VI.) Buszrendszerek

2. Sínrendszerek lényege, sínprotokoll • Jelvezetékek összetartozó csoportja, amelyen keresztül például egy számítógép egységei adatokat és információkat cserélnek ki egymással. • Attól függően, hogy milyen feladatokat látnak el és milyen adatok áramolnak rajtuk keresztül különböző típusú buszokat különböztetünk meg. Például a memóriacellák kiválasztásához használt buszt címbusznak, míg a kiválasztás után az adatok írását/olvasását lehetővé tevő buszt adatbusznak hívjuk. • A buszok fontos jellemzője szélességük, amely azt mondja meg, hogy hány különálló jelvezetékből áll össze a busz, azaz egyszerre hány bitnyi adat képes azon átáramolni. Ha egy busz például 32-bites, akkor egyszerre 32 bitnyi adatot lehet átvinni. • A buszok másik fontos jellemzője a működési frekvenciájuk amit MHz-ben mérnek. Ez a mérőszám azt mondja meg, hogy az adott buszon egyetlen másodperc alatt hányszor változhat a jelvezetékek állapota az átvitel során. • A busz teljes sávszélességét, azaz azt, hogy adott időegység alatt milyen mennyiségű adat vihető át rajta a buszszélesség és a buszfrekvencia szorzata adja. Például egy 32-bites és 33 MHz-en üzemelő buszon elméletileg 32*33 millió bit, azaz 1056 megabitnyi adat vihető át egyetlen másodperc alatt. • A buszokon az adatok áramlásának szabályait protokollok rögzítik. • A legismertebb PC-s buszrendszerek az ISA, a PCI, PCIe, USB, IEEE 1394.

3. Master (Mester): az adatátvitel kezdeményezője Slave (Szolga): az adatátvitel kiszolgálója Adó (Source, Transmitter): az információ köldője Vevő (Receiver): az adat fogadója Probléma: multimaster-es rendszerben egy időben egyszerre ne tudjon több Master is adatátvitelt kezdeményezni. Ezt a sínprotokollnak kell definiálnia.Sín lefoglalásának folyamata: Arbitráció Sínrendszerek felépítése,a sín használói Master1 Slave1 Master2 Slave2 Slave3 SlaveN

4. Sínrendszer működése Master és Slave közötti adatkommunikáció órajel nélkül történik Master és Slave közötti adatkommunikáció közös órajellel van időzítva Multimaster-as rendszernél az órajel forrását a protokoll definiálja

5. Sín / buszrendszerek Recommended Standard XXX (RSXXX)

6. RS232 • Áramgenerátoros táplálás (20mA → logikai „1”) • Bitek átjátszása fordított sorrendben (LSB-vel kezdik) • Aszinkron átvitel • Full Duplex • Startbitek száma: 1 • Adatbitek száma: 5, 6, 7, 8 • Paritásbit: 1 • Stopbitek száma: 1, 1.5, 2 • Bitsebesség diszkrét érték lehet: 9600 bit/s, 19200 bit/s, stb • Adatsebesség a reszli miatt a fentiek töredéke: 9600 bit/s → 800 B/s RxD TxD RxD TxD

7. RS422 • Szimmetrikus jelek használata

8. RS485 • Továbbfejlesztett RS422 (lehet több adó a sínen)

9. I2C buszrendszer(Inter-Integrated Circuit)

10. I2C rendszer felépítés • Philips • Minden egyes, a sínre kacsolódó elem open collector-os kimenettel rendelkezik. • Minden egyes, a sínre kacsolódó elem saját, egyedi 8-32 bites azonosító címmel rendelkezik. +Ut Master1 MasterN Slave1 SlaveN SCL SDA

11. 1 byte átvitele a buszon

12. S(erial) P(eripheral) I(nterface) buszrendszer

13. SPI buszrendszer Motorola által kifejlesztett full duplex adatkommunikáció Daisy chain SPI konfiguráció SPI architektúra, egyetlen M és S esetén

14. U(niversal) S(erial) B(us)

15. USB • elsősorban PC – periféria összeköttetésre tervezték • egy Masterhez (Host) 127 periféria • Plug and Play • 3 féle szabványleírás: USB 1.0: 1.5 Mbps, 12 Mbps => kihaltUSB 1.1: javítottUSB 2.0: 480 Mbps • többszintű csillag topológia (Host, Hub, Device) • Host biztosít tápfeszültséget (5 V, 500 mA) • szimmetrikus jelvezetékek, 3.3 V-os logikával

16. USB

17. USB működése

18. USB működéseEnumeráció • jelzés a hostnak • 0 cím kiádása • Device Desciptorok lekérdezése • címbeállító utasítás a device – nak

19. USBEgy chip - es IC gyártók • Cypress • Atmel • Microchip • PHILIPS • National • TI • SMSC • Maxim • Altera • Netchip, Agere, Kawasaki, Nutshell, Transdimension, …

21. Ethernet • 1983: IEEE 802.3 szabvány: • Maximálisan 10Mb/s adatátviteli sebesség • Átvitel speciális 50Ω-os koax kábelen • Maximálisan 500 (2500) m-es átvitel • Maximálisan 256 gép fűzhető egy kábelre • 802.4: vezérjeles sín (token bus) • 802.5: vezérjeles gyűrű (token ring) • 1992: 802.3u (gyors Ethernet) • 100Mb/s-os adatátviteli sebesség • Valós idejű adatforgalom továbbítás • Digitális hang közvetítés • 3-as kategóriájú (KAT3) „UTP” kábel (4 db sodrott érpár), vagy optika • Pont-pont közötti összeköttetés (elosztók / kapcsolók alkalmazása) • 1995: 802.3z (gigabites Ethernet) • 1000MB/s-os adatátviteli sebesség • KAT5-ös árnyékolt kábel, vagy optika

22. Az Ethernet (802.3) család • Az Ethernet egy állomása a közvetítő közeggel (kábel) való állandó kapcsolatot kihasználva bele tud hallgatni a csatornába, így ki tudja várni, amíg a csatorna felszabadul, és a saját üzenetét leadhatja anélkül, hogy ezzel más üzenet sérüljön, tehát a torlódás elkerülhető. A csatornát az állomások folyamatosan figyelik, ha ütközést tapasztalnak, akkor zavarni kezdik a csatornát, hogy figyelmeztessék a küldőket, ezután véletlen ideig várnak, majd adni kezdenek. Ha ezek után további ütközések történnek, az eljárás ugyanez, de a véletlenszerű várakozás idejét kétszeresére növelik, így időben szétszórják a versenyhelyzeteket, esélyt adva arra, hogy valaki adni tudjon.