Интерфейс (interface) – совокупность средств и методов взаимодействия между элементами системы.
Стандарт интерфейса определяет
- механические характеристики интерфейса (разъемы и соединители);
- электрические характеристики сигналов (логические уровни);
- функциональные описания интерфейсных схем (протоколы передачи).
Протокол передачи – стандарт, определяющий поведение функциональных блоков при передаче данных. Большинство протоколов передачи работают по принципу ведущий – ведомые (Master – Slave), то есть используют одно ведущее устройство и одно или несколько ведомых устройств.
Передатчик – устройство, передающее информацию в данный момент времени.
Приемник – устройство, принимающее информацию в данный момент времени.
Информационное сообщение – минимальный объем передаваемых данных, достаточный для интерпретации устройством-приемником в системе связи.
Линия связи – совокупность технических устройств и физической среды, обеспечивающая распространение сигналов от передатчика к приёмнику.
Ведущее устройство (Master) – главное устройство в сети, которое может самостоятельно запрашивать данные у ведомых устройств.
Ведомое устройство (Slave) – устройство, которое не может самостоятельно инициировать передачу своих данных, а передает или принимает их только по запросу ведущего устройства сети.
Скорость передачи информации – скорость передачи данных, выраженная в количестве бит, символов или блоков, передаваемых за единицу времени. Обычно единицей измерения скорости передачи является 1 бод = 1 бит/с.
Для того чтобы избежать одновременного появления на линии связи информационных сообщений от нескольких ведомых устройств используется адресация. Каждому ведомому устройству присваивается индивидуальный адрес. Информационное сообщение, направленное от ведущего устройства, содержит адрес того ведомого устройства, которому оно предназначено. Ведомое устройство сравнивает принятый адрес со своим внутренним адресом и только в случае их совпадения реагирует на полученное сообщение и имеет право выставить ответ в линию связи.
Ведущее устройство также может отправить сообщение, адресованное всем ведомым устройствам. Такое сообщение называется широковещательным, и ответ ведомых устройств на широковещательное сообщение, как правило, не предусмотрен. Широковещательное сообщение содержит широковещательный адрес, который не может быть присвоен ни одному из ведомых устройств.
Режимы работы
Различают дуплексный, полудуплексный и симплексный режимы работы приемопередающих устройств.
В режиме дуплекс устройства могут передавать и принимать информацию одновременно.
В режиме полудуплекс устройства могут передавать или принимать информацию в каждый момент времени.
В режиме симплекс передача информации всегда ведется только в одном направлении.
Виды интерфейсов связи
Различают последовательные и параллельные интерфейсы связи.
Параллельный интерфейс — для каждого бита передаваемой группы используется своя сигнальная линия (обычно с двоичным представлением), и все биты группы передаются одновременно за один квант времени.
Последовательный интерфейс использует одну сигнальную линию, и биты группы передаются друг за другом по очереди; на каждый из них отводится свой квант времени (битовый интервал).
В составе микроконтроллеров реализуют различные виды интерфейсов. Наиболее распространенные среди них
- последовательный интерфейс SPI:
- универсальный синхронно-асинхронный последовательный интерфейс USART;
- двухпроводный последовательный интерфейс I2C;
- последовательный интерфейс CAN;
- последовательный интерфейс USB.