Правильная ссылка на эту страницу
http://az-design.ru/Support/HardWare/WDC/D19790118Elc036.shtml

БИС для управления передачей данных согласно всем трем протоколам с битовой ориентацией

Миронек (В.Meronek)
Фирма Western Digital Corp. (Ньюпорт-Бич, шт.Калифорния)

В.Meronek. Data-link control chip supports all three bit-oriented protocols, pp.137—142.

Подробно описывается первая БИС управления передачей данных, полностью отвечающая требованиям всех трех протоколов с битовой ориентацией, — изделие SD1933 фирмы Western Digital Corp. БИС выполняет широкий набор функций управления на синхронных линиях передачи данных на передаче и приеме и предназначена для применения в сетях связи различного назначения.

При передаче данных, как и при любом другом виде связи, для правильного приема и расшифровки сообщения необходимо соблюдать определенные правила — в неявной или явной форме. В случае передачи данных расширение функциональных возможностей и увеличение сложности аппаратуры и быстрый рост стоимости средств программного обеспечения вызвали разработку более эффективных сводов правил или протоколов. Поэтому в недавно предложенных протоколах для управления передачей данных осуществлен переход от символьной ориентации к битовой.

В протоколах с битовой ориентацией для определения различных частей сообщения вместо управляющих символов используется положение этих частей, вследствие чего увеличивается пропускная способность и сильно упрощается реализация. К тому же последние протоколы обеспечивают более совершенные методы контроля ошибок, прозрачность данных и возможность работы в режиме полного дуплекса.

Изделие SD1933 фирмы Western Digital Corp. (и его вариант, который вскоре будет выпускаться фирмой National Semiconductor Corp.) — первая БИС для управления передачей данных в полном соответствии со всеми тремя протоколами с битовой ориентацией: протоколом управления синхронной линией передачи данных (СУПД) фирмы IBM, протоколом высокоуровневого управления линией передачи данных (ВУПД) Международной организации стандартов и усовершенствованной процедурой управления передачей данных (УПУПД) Американского национального института стандартов, которая почти идентична ВУПД (см. врезку «Множество протоколов» и статью «Интегральные схемы управления линиями передачи данных», Электроника, 1978, №12, с.24—36).

БИС SD1933 формирует управляющие модемами сигналы для управления всей линией передачи данных. Она служит интерфейсом между цифровой системой с параллельным вводом-выводом и каналом передачи данных в последовательной форме. Чтобы понять, как это делается, необходимо рассмотреть процесс передачи основного блока информации — кадра — согласно трем протоколам с битовой ориентацией.

Кадр, с обоих концов ограниченный флаговыми последовательностями, содержит адресное, управляющее и информационное поля и последовательность проверки кадра (ППК) (рис.1). Флаговая последовательность имеет вид 01111110.

Наглядное представление кадра. Существуют два режима адресования: режим основного адреса, при котором используется один адресный байт (8 бит) и который может быть индивидуальным, групповым или глобальным; режим расширенного адреса (только в протоколах УПУПД и ВУПД), при котором длина поля равна одному или нескольким байтам. В последнем случае, если первый (2°) бит адресного байта является нулем, то следующий байт является продолжением адресного поля. Это поле заканчивается установкой 1 в первом бите последнего байта. Таким образом, адресное поле может быть расширено до любого числа байтов.

Управляющее поле, предназначенное для кодирования команд и ответов, необходимых для управления линией передачи данных, имеет длину один (во всех трех протоколах) или два (УПУПД и ВУПД) байта. Существуют три типа управляющего поля: супервизорное (контрольное) поле, используемое для передачи состояния готовности или занятости и, возможно, для оповещения об ошибках в последовательности кадра; поле передачи информации, используемое для передачи упорядоченной последовательности информационных кадров; поле с неупорядоченной последовательностью (ненумерованных) кадров, используемое для управления линией передачи данных, т.е. инициализации или включения в работу вторичных станций, а также для управления режимом ответа вторичных станций и оповещения о процедурных ошибках.

Передача информации. Кадр состоит из групп или полей байтов, которые содержат всю необходимую информацию управления передачей данных, а также собствен
Рис.1. Передача информации. Кадр состоит из групп или полей байтов, которые содержат всю необходимую информацию управления передачей данных, а также собственно данные. Он всегда ограничивается флаговыми последовательностями. Флаги не содержат информации, они действуют как стартовый и столовый сигналы.

Последовательность проверки кадра обеспечивает обнаружение ошибок. В ней используется 16-бит алгоритм проверки ошибок МККТТ для выполнения циклической проверки избыточности на адресном, управляющем и информационном полях. В передатчике сначала все 16 бит ППК устанавливаются на 1. Затем двоичное значение подлежащего передаче отрезка сообщения умножается и делится на соответствующие полиномы. Целая часть частного далее отбрасывается, а дополнение остатка передается в канал. В приемнике производятся аналогичные вычислительные операции над каждым принимаемым кадром, включая и ППК. Если ошибок нет, то ППК приемника равна F0B8 (в шестнадцатеричной системе счисления).

Информационное поле может быть любой длины, в том числе и нулевой. Таким образом, минимальная длина кадра, не считая флаговых последовательностей, равна 32 бит. При использовании протокола СУПД длина информационного поля должна быть целым кратным 8 бит; как следствие, БИС SD1933 может формировать и принимать остаточный байт длиной от одного до семи бит.

Преждевременное прерывание кадра. Помимо флаговых последовательностей, имеют значение и две другие битовые последовательности, являющиеся важными характеристиками всех трех протоколов с битовой ориентацией. Передающая станция может закончить кадр посылкой комбинации преждевременного останова — последовательности из 7—14 единиц. Тогда приемная станция не примет этот кадр и может не посылать другого кадра до тех пор, пока она не получит команды от первичной станции.

Третья битовая последовательность запускает предусмотренную тремя протоколами «холостую» комбинацию, обозначающую отсутствие нагрузки в линии. Это состояние наступает, когда станция примет 15 и более единиц подряд. Линия остается в этом состоянии до тех пор, пока не будет обнаружен нуль.

Другим атрибутом этих протоколов является введение и исключение нуля, чем обеспечивается прозрачность данных. В пределах между двумя флагами кадра нуль автоматически вводится в процессе передачи после пяти единиц и исключается на приеме. Поэтому ни одна битовая последовательность в кадре не может быть ошибочно расшифрована как флаговая, холостая или как комбинация преждевременного останова кадра.

Кроме того, протокол СУПД предусматривает шлейфный режим, называемый эстафетным. В этом режиме каждая вторичная станция становится ретранслятором. Передачи первичной станции ретранслируются от станции к станции и затем обратно на первичную станцию. Любая вторичная станция, найдя свой адрес в адресном поле кадра, захватывает этот кадр для обработки. Все принимаемые кадры ретранслируются далее на следующую по ходу шлейфа станцию.


Рис.2. Общий вид и структурная схема БИС SD1933. Архитектура этой БИС управления передачей данных формируется на кристалле размером 7,62*7,62 мм (вверху). Внутренние соединения (внизу) используют 40 наружных штырьков для сопряжения параллельной цифровой системы с последовательным синхронным каналом передачи данных.

Если вторичная станция примет комбинацию эстафетной передачи (0, за которым следуют 7 или более единиц подряд), она может прекратить ретрансляцию и начать передачу своей информации по линии. По окончании такой передачи она посылает эстафетную комбинацию, выключает свой передатчик и опять становится ретранслятором.

Функционирование. БИС SD1933 выполняет все функции, требуемые протоколами СУПД, УПУПД и ВУПД (см. табл.). Схема изготовляется по n-канальной МОП-технологии; в ней используется один источник питания напряжением 5 В. По всем своим входам и выходам она совместима со схемами ТТЛ. БИС выпускается в 40-штырьковых корпусах с двухрядным расположением штырьков.

БИС SD1933 работает в режиме полного дуплекса с тактовой частотой 1,5 МГц, а БИС SD1933-03 — с частотой 2,05 МГц. Ее основными сигналами считывания и записи являются: сигнал включения БИС (CS), сигнал включения считывания (RE), сигнал включения записи (WE), сигнал включения адресного регистра (А0—А2) и сигнал доступа к данным (DAL0—DAL7).

Операции считывания и записи инициируются подачей сигналов на соответствующие линии. Например, операция записи инициируется подачей 3-битового адреса на линии А2—А0. Затем должны быть включены сигналы включения БИС и записи. Далее информация с линий доступа к данным вводится в регистры при выключении сигнала CS или WE. Операция считывания инициируется подачей на линии А2—А0 адреса соот- вететвующего регистра. Затем должны быть включены сигналы CS и RE. Тогда информация, находящаяся на линиях доступа к данным, будет достоверной и останется таковой до выключения сигнала CS или RE.

Функции БИС управления синхронной передачи данных

Передатчик

Приемник

Введение нуля

Исключение нуля

Формирование последовательности цки

Проверка последовательности цки

Формирование комбинации прерывания

Обнаружение прерванного кадра

Передача остаточного байта

Обнаружение остаточного байта

Передача с переменной длиной байта

Прием при переменной длине байта

Эстафетный шлейфный режим передачи

Эстафетный шлейфный режим передачи

Кодирование кодом БВНИ

Декодирование БВНИ-кода

Формирование флаговой последовательности комбинации

Обнаружение холостой комбинации

 

Обнаружение неправильного кадра

 

Сравнение адресов

 

Удлинение (расширение) адреса

Управление системой осуществляется посредством командных регистров, а контроль — посредством регистров состояния и прерывания (рис.3). Командные регистры полностью определяют, что передатчик передаст в канал: тип информации (преждевременный останов, флаг, ППК или данные), число бит в байте и число бит в остаточном байте. Точно так же они сообщают приемнику типы кадров, которые надлежит искать, число бит в байте, а также производить ли сравнение адресов и следить ли за расширенным адресом.

Командный регистр 1

17

16

15

14

13

12

11

10

Включить приемник

Включить передатчик

Команда передатчику

Команда передатчику 0

Длина байта передатчика 1

Длина байта передатчика 0

Готовность терминала

Различные выходные сигналы

Командный регистр 2

27

26

25

24

23

22

21

20

Число управляющих байтов

Сравнение адресов

Расширенный адрес

Длина байта приемника 1

Длина байта приемника 0

Режим эстафетной передачи

Само-проверка

Автофлаг

Командный регистр 3

37

36

35

34

33

32

31

30

Не используется

Не используется

Не используется

Не используется

Не используется

Длина остаточного байта передатчика 2

Длина остаточного байта передатчика 1

Длина остаточного байта передатчика 0

Регистр состояния

7

6

5

4

3

2

1

0

Кольцевой индикаторный регистр

Обнаружение несущей

Готовность модема

Различные входные сигналы

Принимаемая холостая комбинация

Преждевременно прерванный кадр, неправильный кадр или длина остаточного кадра приемника 2

Выход из нормы или длина остаточного кадра приемника 1

Ошибка ЦКИ или длина остаточного кадра приемника 0

Регистр прерываний

7

6

5

4

3

2

1

0

Окончание принимаемого сообщения, нет ошибок

Окончание принимаемого сообщения, есть ошибки

Работа передатчика завершена, нет ошибок

Работа передатчика завершена, есть ошибки

Смена модема

Приглашение к приему данных приемника

Приглашение к передаче данных передатчика

Заявка на прерывание

Рис.3. Регистры. БИС SD1933 осуществляет управление системой посредством командных регистров и контроля при помощи регистров состояния и прерывания. К функциям командного регистра относится определение типа подлежащей передаче и приему информации и число бит на байт.

Контроль сигналов. Регистры состояния и прерывания (останова) осуществляют функцию контроля. Регистр состояния индицирует прием прерванного или неправильного кадра, холостой комбинации и тому подобное. Регистр прерывания индицирует прием сигналов окончания обобщения и завершения передачи кадра. Он также контролирует состояние сигналов прерывания.

БИС SD1933 может непосредственно работать с различными модемами, так как обладает полным набором сигналов сопряжения с модемами в дополнительном коде: сигнал готовности модема к работе (DSR), сигнал кольцевого индикаторного регистра (RI), сигнал обнаружения несущей (CD), сигнал незанятости канала (CTS), сигнал приглашения к передаче (RTS) и сигнал готовности к работе терминала (DTR). Если сигналы DSR, RI и CD изменяют свое состояние (последние два, если так запрограммированы), то формируется сигнал прерывания. Сигналы RI и CD могут программироваться на прерывание по фронту, срезу или по тому и другому. Источник прерывания определяется в результате считывания содержимого регистров прерывания и состояния. Выходной сигнал DTR устанавливается одним битом в командном регистре, а сигнал RTS — включением передатчика.

Дополнительные варианты. Когда выбран инвертированный код без возвращения к нулю (т.е. переход или смена полярности сигнала происходит при передаче 0 и не происходит при передаче 1), передатчик кодирует передаваемую информацию кодом БВНИ, прежде чем вывести ее в канал. Аналогично, приемник подготовлен к приему информации, кодированной кодом БВНИ, и декодирует ее, прежде чем будут собраны вместе информационные байты.

Для работы в режиме IX БИС SD1933 необходима синхронизация по фазе тактового и информационного сигналов, чтобы обеспечить целостность канала связи. При работе БИС в режиме 32Х для обеспечения синхронизации используется цифровая система ФАПЧ, что позволяет подключаться и к асинхронным модемам. Однако, для работы системы ФАПЧ необходимо наличие переходов в сигнале. Введение и исключение нулей гарантирует наличие переходов в длинных последовательностях единиц в пределах кадра. Для обеспечения переходов в длинных последовательностях нулей необходимо использовать вариант кода БВНИ.

Вариант с комбинацией окончания информационного блока позволяет легко осуществлять перенос блоков запомненной информации путем непосредственного доступа к ЗУ. Включенная в конце информационного блока она вызывает автоматическую передачу последовательности проверки кадра и флаговой комбинации.

Включение БИС в работу. В типичном случае применения данной БИС в системе связи (рис.4), какой, например, может встретиться в деятельности фирмы, занимающейся фондовыми операциями на бирже, когда центральный процессор и его периферийные устройства размещаются в ее главной конторе. Терминалы размещаются также и в удаленных конторах и соединяются с центральным процессором через устройства управления передачей данных. Эти терминалы сообщают информацию о текущем курсе акций, регистрируют поручения клиентов на покупку и продажу акций, финансовые отчеты фирм, а также учетную и отчетную информацию самой брокерской фирмы.


Рис.4. Размещение устройств управления. В основной системе передачи данных для брокерской фирмы (а) выпускаемая фирмой Western Digital БИС SD1933 управления передачей данных используется для соединения микропроцессора с каждым модемом на линии связи (б). Из других приложений можно назвать соединение с периферийными терминалами агентов и кассовых аппаратов.

Подобная система имеет достаточно общий характер, так что ее можно использовать весьма широко. Например, центральный процессор и удаленные терминалы могут быть размещены соответственно в агентствах и билетных кассах аэрофлота, в центральных бюро и местных агентствах по туризму, в центральных конторах банков и их филиалах или в универсальных магазинах и на отдельных кассовых аппаратах.

Центральный процессор выполняет высокоуровневые задачи по обработке данных, такие, как отчетность, бухгалтерский учет, а также работает с устройствами ввода и вывода типа терминала на ЭЛТ, строчного печатающего устройства, перфокартного считывателя или магнитного диска. Обычно большой объем обработки данных связан с передачей данных на концентратор и приемом данных от концентратора. Передача больших блоков данных на удаленные терминалы через концентратор освобождает центральный процессор от функций ввода-вывода, связанных с затратой времени, для других задач обработки данных.

Концентратор обрабатывает данные и придает им определенный формат, позволяя тем самым более упорядоченно и эффективно передавать информацию между центральным процессором и устройством управления передачей данных. Он модифицируется для каждой области применения, с тем чтобы обеспечить ему возможность преобразовывать данные, получаемые от устройства управления, в формат, приемлемый для центрального процессора, и наоборот. К числу других функций концентратора относятся установка системы приоритетов для каналов устройства управления, перерывы обработки и сохранение информации до того момента времени, когда центральный процессор будет готов ее принять.

Устройства управления передачей данных сопрягают удаленные терминалы через модемы (если необходимо) с концентратором данных. Для управления восемью входами-выходами информации в последовательной форме в каждом устройстве управления используется микропроцессор. В каждом устройстве ввода-вывода содержится плата печатного монтажа с 40-штырьковым гнездом, заполненным БИС, рассчитанной для работы по протоколу СУПД или ДСПД. Переключатель в корпусе типа DIP на каждой плате печатного монтажа программирует ее на ожидание передачи по соответствующему протоколу.

Дочерние статьи:

Множество протоколов

Словарь терминов по управлению передачей данных

Выходные данные:

Журнал "Электроника" том 52, No.02 (554), 1979г - пер. с англ. М.: Мир, 1979, стр.54

Electronics Vol.52 No.2 January 18, 1979 A McGraw-Hill Publication

В.Meronek. Data-link control chip supports all three bit-oriented protocols, pp.137—142.

Раздел: МЕТОДЫ, СХЕМЫ, АППАРАТУРА

Тема:     Техника связи





Дата последнего изменения:
Thursday, 21-Aug-2014 09:10:44 MSK


Постоянный адрес статьи:
http://az-design.ru/Support/HardWare/WDC/D19790118Elc036.shtml