Динамо-машины  Однокристальные микроконтроллеры 

1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63

Сложность такой организации шины состоит главным образом в том, что master-устройства должны решать, кто из них будет работать в данный момент со slave-устройствами. Одновременно на шине может совершать операции только одно master-устройство, остальные обязаны отключаться. В противном случае возникает ситуация, называемая шинным конфликтом. Информация может попросту не дойти до адресата, нарушится работа устройства.

Для того чтобы исключить шинные конфликты, в режиме multi-master должны содержаться процедуры арбитража и синхронизации, устанавливающие порядок работы master-устройств. В книге мы не будем рассматривать этот режим подробно с точки зрения аппаратной реализации, разберемся лишь, как осуществляется арбитраж устройств и их синхронизация. Основное внимание сосредоточим на классическом режиме с одним master-устройством.

История шины 1С в том виде, в котором она представлена сейчас, началась в 1992 году, когда фирмой Philips была выпущена ее первая спецификация версии 1.0. Эта спецификация исключала возможность задания адреса slave-устройства программным способом как наиболее сложную процедуру. Наряду со стандартным режимом скорости передачи данных 100 кбит/с (low-speed) был введен режим быстрой передачи (fast-speed) со скоростью до 400 кбит/с. Появился также режим 10-разрядной адресации.

Версия 2.0, выпущенная в 1998 году, ввела в спецификацию шины быстродействующий режим (Hs-mode) со скоростью передачи до 3,4 Мбит/с. Причем требования предписали вводить обязательную возможность совместимости с режимами low-speed и fast-speed. К моменту появления версии 2.0 шина 1С распространилась по всему миру, став международным стандартом. Было разработано более 1000 интегральных схем, лицензия на официальное использование спецификации приобретена более чем 50 фирмами.

Версия 2.1, датируемая 2000 годом, включает в себя незначительные модификации, не нашедшие отражения в версии 2.0. На момент написания этой книги версия 2.1 является последней действующей версией, выпущенной Philips. Не исключено, что в процессе подготовки книги в печать выйдет очередная модификация. Спешу успокоить читателя - едва ли новая версия будет содержать кардинальные отличия, да и в любом случае совместимосгь сохранится.

Мы не будем вдаваться во все тонкости и хитросплетения названных версий, разберем лишь самые необходимые для практики положения. Желающие подробнее ознакомиться с официальной документацией [4] без труда смогут получить ее с Интернет-сервера фирмы Philips (http: www.semiconductors.philips.com).

Интересно отметить, что фирма Philips особо выделяет в своей документации микросхемы, оснащенные интерфейсом fC. Обложка или первый лист фирменных datasheet обязательно сопровождается значком, показанным на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Фирменный знак интерфейса IC

Полная гамма микросхем с интерфейсом 1С, выпускаемых фирмой, насчитывает в настоящее время более 150 наименований, выполненных с применением как перспективной КМОП-технологии, так и с уже ставшей традиционной - биполярной. Номенклатура продолжает расти, так что следите за новинками!

Определившись с главными положениями шины, перейдем к рассмотрению ее аппаратной реализации. Взгляните на рис. 1.4, отражающий устройство современной автомобильной магнитолы.

Шина

Рис. 1.4. Пример взаимодействия устройств на шине I С

В составе магнитолы обязательно имеется микроконтроллер, выполняющий роль master-устройства, формирующий необходимые сигнальные последовательности, laquo;рассылающий raquo; информацию по slave-устройствам и принимающий от них какие-либо сведения. Остальные устройства, подключенные к шине, как мы уже договорились, будут подчинены микроконтроллеру. По определенному правилу, называемому протоколом, микроконтроллер может laquo;отправить raquo; на индикаторную панель (slave-устройство 1) данные, отражающие, к примеру, уровень громкости, принимаемую частоту радиостанции или хронометраж аудиокассеты. Синтезатор частоты (slave-устройство 2) по команде микроконтроллера перестроит частоту приема, регулятор громкости и тембра (slave-устройство 3) изменит громкость звука и его laquo;окраску raquo;. И так далее...

Каким образом slave-устройства разбираются, что текущая порция информации предназначается кому-то одному и кому именно, об этом мы поговорим, но позже. А сейчас настала пора задать себе важный вопрос: laquo;В чем заключается уникальность такого вида управления устройствами? raquo; Действительно, в чем? Оказывается, управлять всеми подчиненными slave-абонентами можно всего по двум линиям (если не считать третью линию - общий провод схемы). Slave-абонент должен иметь два вывода, которые объединяются с такими же выводами другого slave-устройства, а также с mas-ter-абонептом. Собственно, внешне так и выглядит шина 1С.

Концепция шины настолько проста, что позволяет быстро разрабатывать принципиальную схему устройства, опробовать ее и в случае необходимости laquo;нарастить raquo; конструкцию новыми элементами или удалить ненужные безболезненно для других узлов. Также может быть упрощен метод разработки программного обеспечения, использованы стандартные библиотеки-подпрограммы. Практически все микросхемы с интерфейсом 1С имеют такие характеристики, которые позволяют использовать их в низковольтной портативной аппаратуре с питанием от гальванических элементов. Например, они обладают высокой помехоустойчивостью, низким потреблением тока, широким диапазоном питающего напряжения и слабой зависимостью параметров от температуры окружающей среды.

Обратим внимание на рис. 1.5.