БІЛЕТ № 13№1 Пристрої лазерного принтера.
1. Генератор лазера 2. Обертове дзеркало 3. Лазерний промінь 4. Валики, що подають папір 5. Валик, що подає тонер 6. Фотопровідний циліндр 7. Вузол фіксації зображення
Серцем лазерного принтера є фотопровідний циліндр (organic photoconduction cartridge), що часто називають друкуючим барабаном. За допомогою барабана виробляється перенос зображення на папір. Він являє собою металевий циліндр, покритий тонкою плівкою фотопровідного напівпровідника, звичайно оксидом чи цинку чим або подібним. Поверхні цього покриття можна додати позитивний чи негативний заряд, що зберігається на поверхні, але тільки доти, поки барабан не освітлений. Якщо яку або частина барабана проекспонувать, то покриття здобуває провідність і заряд стече з освітленої ділянки, утворивши незаряджену зону. Даний момент дуже важливий для розуміння принципу роботи лазерного принтера. Наступною важливою його частиною є лазер і презиційно оптико-механічна система, що переміщає промінь. Малогабаритний лазер генерує тонкий світловий промінь, що відбивається від обертового дзеркала (як правило, шестигранного) розряджає позитивно заряджену поверхню барабана. Щоб вийшло зображення, лазер включається і виключається керуючим мікро контролером. Обертове дзеркало розвертає промінь у рядок на поверхні друкуючого барабана. Усе це разом створює на його поверхні рядок схованого зображення, у якому ті ділянки, що повинні бути чорними, мають один заряд, а білі протилежний. Після формування рядка зображення, спеціальний презиційний кроковий двигун повертає барабан так, щоб можна було формувати наступну рядок. Цей зсув дорівнює здатності принтера, що дозволяє, і звичайно складає 1/300, 1/600 дюйма. Цей етап друку нагадує побудова зображення на екрані телевізійного монітора. Але яким образом на поверхні барабана з'являється заряд, необхідний для створення зображення? Для цього служить тонкий чи дріт сітка, називаний " коронирующим проводом". Але чому " коронирующий"? Справа в тім, що на цей провід подається висока напруга, що викликає виникнення світної іонізованої області довкола нього, що і називається короною і додає барабану необхідний статичний заряд. Отже, на барабані сформоване зображення начебто статичного заряду і незаряджених ділянок. Що далі? Далі барабан проходить повз валик, що подає зі спеціального контейнера чорний барвний порошок тонер. Часточки тонера, заряджені позитивно, прилипають тільки до нейтральних ділянок, відштовхуючи від позитивно заряджених. Це схоже на те, як на екрані телевізора збирається пил. Невелике зауваження: тут мова йде про принтери типу Hewlett Packard LazerJet. Однак існує й інший метод формування зображення. Він використовується в принтерах Epson і інших подібних, що використовують двигун фірми Ricon. У цих принтерах розряджаються ділянки, що повинні бути білими. У цьому випадку тонер, заряджений негативно притягається до позитивно заряджених ділянок барабана. Відбитки, виготовлені на таких принтерах, мають ледь уловимі розходження в якості: при використанні першого способу досягається передача деталей, а при роботі з другим більш якісні чорні області. Наступним етапом є перенос тонера (а, виходить, і зображення) на папір. Папір витягається з лотка, що подає, і за допомогою системи валиків переміщається до друкуючого барабану. Перед самим барабаном паперу повідомляється статистичний заряд за допомогою ще одного коронирующего проводу, подібного тому, що використовується для підготовки барабана до експонування. Потім папір притискається до поверхні барабана. Заряди різної полярності, накопичені на поверхні папера і на поверхні барабана, викликають перенос часток тонера на папір і їхній надійне прилипання до останнього. Після переносу тонера папір залишає поверхню барабана. При цьому валики продовжують переміщати папір до вихідного лотка принтера. Наступним ланкою принтера, що зустрічає папір із зображенням на цьому шляху, є вузол фіксації зображення. Тонер містить речовину, здатну легко плавиться. Звичайно це який-небудь чи полімер смола. При нагріванні до 200-220 градусів і підвищенні тиску порошок розплавляється і намертво з'єднується з поверхнею папера. Аркуші які тільки що вийшли з принтера теплі, а занадто нетерплячий користувач, що вистачає листок, що з'явився, ризикує обпекти пальці. Далі папір протаскується до вихідного лотка. При цьому, якщо аркуші виводяться прямо, верхнім у стопі відбитків виявляється останній лист. Багато принтерів, однак, перевертають папір обличчям униз, складаючи стопу в правильному порядку, тобто верхнім буде перший лист, нижнім останній. Відбиток готовий, залишилася не розглянутої остання важлива позиція очищення барабана. При переносі зображення на папір не всі часточки тонера прилипають до неї і невелика кількість їх залишається на барабані. Для цього на нього подається електричний заряд, барабан очищається і готовий до друку наступного листа. Важливим є пристрій керування, як правило, мікро контролер на базі мікропроцесора. Контролер обслуговує порти, оперативну пам'ять, здійснює діагностику принтера, видає повідомлення на панель керування, эмулирует різні стандарти підключення і, звичайно, видає десятки сигналів, керуючих усіма вузлами принтера. №2 Fast Ethernet (Швидкий Ethernet) — термін, що описує набір стандартів Ethernet для пакетної передачі даних з номінальною швидкістю 100 Мбіт/с, що в 10 разів швидше за початкову для Ethernet швидкість у 10 Мбіт/с. Він визначений 1995 року в документі IEEE 802.3u. На сьогодні існують швидші в 10 (Gigabit Ethernet) і 100 (10 Gigabit Ethernet) разів стандарти технології Ethernet. Фізичний рівень технології Fast Ethernet Всі відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet зосереджені на фізичному рівні. Рівні MAC і LLC у Fast Ethernet залишилися абсолютно тими ж, і їх описують колишні глави стандартів 802.3 і 802.2. Тому, розглядаючи технологію Fast Ethernet, тут описуються тільки кілька варіантів її фізичного рівня. Відмінності технології Fast Ethernet від Ethernet Більш складна структура фізичного рівня технології Fast Ethernet викликана тим, що в ній використовуються три варіанти кабельних систем: волоконно-оптичний багатомодовий кабель, використовуються два волокна; кручена пари категорії 5, використовуються дві пари; кручена пари категорії 3, використовуються чотири пари. Коаксіальний кабель, що дав світу першу мережу Ethernet, у число дозволених середовищ передачі даних нової технології Fast Ethernet не потрапив. Це загальна тенденція багатьох нових технологій, оскільки на невеликих відстанях кручена пара категорії 5 дозволяє передавати дані з тією же швидкістю, що і коаксіальний кабель, але мережа виходить більш дешевою і зручною в експлуатації. На великих відстанях оптичне волокно володіє набагато більш широкою смугою пропущення, чим коаксіал, а вартість мережі виходить ненабагато вище, особливо якщо врахувати високі витрати на пошук і усунення несправностей у великій кабельній коаксіальній системі. Відмова від коаксіального кабелю привела до того, що мережі Fast Ethernet завжди мають ієрархічну деревоподібну структуру, побудовану на концентраторах, як і мережі l0-Base-T/l0Base-F. Основною відмінністю конфігурацій мереж Fast Ethernet є скорочення діаметра мережі приблизно до 200 м, що порозумівається зменшенням часу передачі кадру мінімальної довжини в 10 разів за рахунок збільшення швидкості передачі в 10 разів у порівнянні з 10-мегабітним Ethernet. Проте ця обставина не дуже перешкоджає побудові великих мереж на технології Fast Ethernet. Справа в тому, що середина 90-х років відзначена не тільки широким розповсюдженням недорогих високошвидкісних технологій, але і бурхливим розвитком локальних мереж на основі комутаторів. При використанні комутаторів протокол Fast Ethernet може працювати в повнодуплексному режимі, у який немає обмеження на загальну довжину мережі, а залишаються тільки обмеження на довжину фізичних сегментів, що з'єднують сусідні пристрої (адаптер — комутатор чи комутатор — комутатор). Тому при створенні магістралей локальних мереж великої довжини технологія Fast Ethernet також активно застосовується, але тільки в повнодуплексному варіанті, разом з комутаторами. У даному розділі розглядається напівдуплексний варіант роботи технології Fast Ethernet, що цілком відповідає визначенню методу доступу, описаному в стандарті 802.3. У порівнянні з варіантами фізичної реалізації Ethernet (а їх нараховується шість), у Fast Ethernet відмінності кожного варіанта від інших глибше — міняється як кількість провідників, так і методи кодування. А тому що фізичні варіанти Fast Ethernet створювалися одночасно, а не еволюційно, як для мереж Ethernet, то малась можливість детально визначити ті підрівні фізичного рівня, що не змінюються від варіанта до варіанта, і ті підрівні, що специфічні для кожного варіанта фізичного середовища. Офіційний стандарт 802.3u встановив три різних специфікації для фізичного рівня Fast Ethernet і дав їм такі назви: l00Base-TX для двопарного кабелю на неекранованій кручений парі UTP категорії 5 чи екранованій кручений парі STP Type 1; 100Base-T4 для кабелю з чотирьох пар на неекранованій кручений парі UTP категорії 3, 4 чи 5; l00Base-FX для багатомодового оптоволоконого кабелю, використовуються два волокна. Структура фізичного рівня Fast Ethernet Для всіх трьох стандартів справедливі такі твердження і характеристики: Формати кадрів технології Fast Ethernet не відрізняються від форматів кадрів технологій 10-мегабітного Ethernet. Міжкадровий інтервал (IPG) дорівнює 0, 96 мкс, а бітовий інтервал дорівнює 10 нс. Усі тимчасові параметри алгоритму доступу (інтервал відстрочки, час передачі кадру мінімальної довжини тощо), вимірюються в бітових інтервалах, залишилися старими, тому зміни в розділи стандарту, що стосуються рівня MAC, не вносилися. Ознакою вільного стану середовища є передача по ньому символу Idle відповідного надлишкового коду (а не відсутність сигналів, як у стандартах Ethernet 10 Мбіт/с). Фізичний рівень включає три елементи: рівень узгодження (reconciliation sublayer); незалежний від середовища інтерфейс (Media Independent Interface, МП); пристрій фізичного рівня (Physical layer device, PHY). Рівень узгодження потрібний для того, щоб рівень MAC, розрахований на інтерфейс AUI, зміг працювати з фізичним рівнем через інтерфейс МІІ. Пристрій фізичного рівня (PHY) складається, у свою чергу, з декількох підрівнів: підрівня логічного кодування даних, що перетворює поступаючі від рівня MAC байти в символи коду 4В/5В чи 8В/6Т (обидва коди використовуються в технології Fast Ethernet); підрівня фізичного приєднання і підрівня залежності від фізичного середовища (PMD), що забезпечують формування сигналів відповідно до методу фізичного кодування, наприклад NRZI чи MLT-3; підрівня автопереговорів, що дозволяє двом взаємодіючим портам автоматично вибрати найбільш ефективний режим роботи, наприклад, напівдуплексний чи повнодуплексний (цей підрівень є факультативним). Інтерфейс МІІ підтримує незалежний від фізичного середовища спосіб обміну даними між підрівнем MAC і підрівнем PHY. Цей інтерфейс аналогічний по призначенню інтерфейсу AUI класичного Ethernet за винятком того, що інтерфейс AUI розташовувався між підрівнем фізичного кодування сигналу (для будь-яких варіантів кабелю використовувався однаковий метод фізичного кодування — манчестерський код) і підрівнем фізичного приєднання до середовища, а інтерфейс МІІ розташовується між підрівнем MAC і підрівнями кодування сигналу, яких у стандарті Fast Ethernet три — FX, ТХ і Т4. Роз'єм МІІ на відміну від рз'єму AUI має 40 контактів, максимальна довжина кабелю МІІ складає один метр. Сигнали, передані по інтерфейсі МП, мають амплітуду 5 В. Фізичний рівень 100Base-FX — багатомодове оптоволокно, два волокна. Ця специфікація визначає роботу протоколу Fast Ethernet по багатомодовому оптоволокну в напівдуплексному і повнодуплексному режимах на основі добре перевіреної схеми кодування FDDI. Як і в стандарті FDDI, кожен вузол з'єднується з мережею двома оптичними волокнами, що йдуть від приймача (Rx) і від передавача (Тх). Між специфікаціями l00Base-FX і l00Base-TX є багато загального, тому загальні для двох специфікацій властивості будуть даватися під узагальненою назвою l00Base-FX/TX. У той час як Ethernet зі швидкістю передачі 10 Мбіт/с використовує манчестерське кодування для представлення даних при передачі по кабелю, у стандарті Fast Ethernet визначений інший метод кодування — 4В/5В. Цей метод уже показав свою ефективність у стандарті FDDI і без змін перенесений у специфікацію l00Base-FX/TX. При цьому методі кожні 4 біти даних підрівня MAC (що звуться символами) представляються 5 бітами. Надлишковий біт дозволяє застосувати потенційні коди при представленні кожного з п'яти біт у виді електричних чи оптичних імпульсів. Існування заборонених комбінацій символів дозволяє відбраковувати помилкові символи, що підвищує стійкість роботи мереж з l00Base-FX/TX. Для відділення кадру Ethernet від символів Idle використовується комбінація символів Start Delimiter (пара символів J (11000) і К (10001) коду 4В/5В, а після завершення кадру перед першим символом Idle вставляється символ Т. Неперервний потік даних специфікації 100Base-FX/TX Після перетворення 4-бітових порцій кодів MAC у 5-бітові порції фізичного рівня їх необхідно представити у вигляді оптичних чи електричних сигналів у кабелі, що з'єднує вузли мережі. Специфікації l00Base-FX і l00Base-TX використовують для цього різні методи фізичного кодування — NRZI і MLT-3 відповідно (як і в технології FDDI при роботі через оптоволокно і кручену пару). Фізичний рівень 100Bose-TX — кручена пара UTP Cat 5 чи STP Type 1, дві пари. Як середовище передачі даних специфікація l00Base-TX використовує кабель UTP категорії 5 чи кабель STP Type 1. Максимальна довжина кабелю в обох випадках — 100 м. Основні відмінності від специфікації l00Base-FX — використання методу MLT-3 для передачі сигналів 5-бітових порцій коду 4В/5В по крученій парі, а також наявність функції автопереговорів (Auto-negotiation) для вибору режиму роботи порту. Схема автопереговорів дозволяє двом з'єднаним фізично пристроям, що підтримують кілька стандартів фізичного рівня, які відрізняються бітовою швидкістю і кількістю кручених пар, вибрати найбільш вигідний режим роботи. Звичайно процедура автопереговорів відбувається при приєднанні мережного адаптера, що може працювати на швидкостях 10 і 100 Мбіт/с, до концентратора чи комутатора. Описана нижче схема Auto-negotiation сьогодні є стандартом технології l00Base-T. До цього виробники застосовували різні власні схеми автоматичного визначення швидкості роботи взаємодіючих портів, які не були сумісні. Прийняту як стандарт схему Auto-negotiation запропонувала спочатку компанія National Semiconductor за назвою NWay. Всього в наш час[Коли? ] визначено 5 різних режимів роботи, що можуть підтримувати пристрої l00Base-TX чи 100Base-T4 на кручених парах: l0Base-T — 2 пари категорії 3; l0Base-T full-duplex — 2 пари категорії 3; l00Base-TX — 2 пари категорії 5 (чи Type 1A STP); 100Base-T4 — 4 пари категорії 3; l00Base-TX full-duplex — 2 пари категорії 5 (чи Type 1A STP). Режим l0Base-T має найнижчий пріоритет у переговорному процесі, а повнодуплексний режим 100Base-T4 — найвищий. Переговорний процес відбувається при включенні живлення пристрою, а також може бути ініційований у будь-який момент модулем керування пристрою. Пристрій, що почав процес auto-negotiation, посилає своєму партнеру пачку спеціальних імпульсів Fast Link Pulse burst (FLP), у якому міститься 8-бітне слово, що кодує запропонований режим взаємодії, починаючи із самим пріоритетним, який підтримується даним вузлом. Якщо вузол-партнер підтримує функцію auto-negotuiation і також може підтримувати запропонований режим, він відповідає пачкою імпульсів FLP, у якій підтверджує даний режим, і на цьому переговори закінчуються. Якщо ж вузол-партнер може підтримувати менш пріоритетний режим, то він вказує його у відповіді, і цей режим вибирається як робочий. Таким чином, завжди вибирається найбільш пріоритетний загальний режим вузлів. Вузол, що підтримує тільки технологію l0Base-T, кожні 16 мс посилає манчестерські імпульси для перевірки цілісності лінії, що зв'язує його із сусіднім вузлом. Такий вузол не розуміє запит FLP, що робить йому вузол з функцією Auto-negotiation, і продовжує посилати свої імпульси. Вузол, що одержав у відповідь на запит FLP тільки імпульси перевірки цілісності лінії, розуміє, що його партнер може працювати тільки по стандарті l0Base-T, і встановлює цей режим роботи і для себе. Фізичний рівень 100Bose-T4 — кручена пара UTP Cat 3, чотири пари. Специфікація 100Base-T4 була розроблена для того, щоб можна було використовувати для високошвидкісного Ethernet наявну проводку на кручений парі категорії 3. Ця специфікація дозволяє підвищити загальну пропускну здатність за рахунок одночасної передачі потоків біт по всіх 4 парах кабелю. Специфікація 100Base-T4 з'явилася пізніше інших специфікацій фізичного рівня Fast Ethernet. Розробники цієї технології в першу чергу хотіли створити фізичні специфікації, найбільш близькі до специфікацій l0Base-T і l0Base-F, що працювали на двох лініях передачі даних: двох парах чи двох волокнах. Для реалізації роботи з двох кручених пар довелося перейти на більш якісний кабель категорії 5. У той же час розробники конкуруючої технології l00VG-AnyLAN зробили ставку на роботу з крученою парою категорії 3; сама головна перевага складалася не стільки у вартості, а в тому, що вона була вже прокладена в великій кількості будинків. Тому після випуску специфікацій l00Base-TX і l00Base-FX розробники технології Fast Ethernet реалізували свій варіант фізичного рівня для крученої пари категорії 3. Замість кодування 4В/5В в цьому методі використовується кодування 8В/6Т, що має більш вузький спектр сигналу і при швидкості 33 Мбіт/с укладається в смугу 16 Мгц крученої пари категорії 3 (при кодуванні 4В/5В спектр сигналу в цю смугу не вкладається). Кожні 8 біт інформації рівня MAC кодуються 6-ю трійковими цифрами (ternary symbols), тобто цифрами, що мають три стани. Кожна трійкова цифра має тривалість 40 нс. Група з 6-ти трійкових цифр потім передається на одну з трьох передавальних кручених пар, незалежно і послідовно. Четверта пара завжди використовується для прослуховування несучої частоти з метою виявлення колізії. Швидкість передачі даних по кожній із трьох передавальних пар дорівнює 33, 3 Мбіт/с, тому загальна швидкість протоколу 100Base-T4 складає 100 Мбіт/с. У той же час через прийнятий спосіб кодування швидкість зміни сигналу на кожній парі дорівнює всього 25 Мбод, що і дозволяє використовувати кручену пару категорії 3. На мал. показане з'єднання порту MDI мережного адаптера 100Base-T4 з портом MDI-X концентратора (приставка Х говорить про те, що в цього роз'єму приймача і передавача міняються парами кабелю в порівнянні з роз'ємами мережного адаптера, що дозволяє простіше з'єднувати пари проводів у кабелі — без перехрещування). Пари 1-2 завжди потрібні для передачі даних від порту MDI до порту MDI-X, пари 3-6 для прийому даних портом MDI від порту MDI-X, а пари 4-5 і 7-8 є двонаправленими і використовуються як для прийому, так і для передачі, в залежності від потреби. Gigabit Ethernet (GbE) — термін, що описує набір технологій для передачі пакетів Ethernet зі швидкістю 1 Гбіт/с. Він визначений в документі IEEE 802.3-2005. [ред.] Історія В результаті дослідження зроблених в корпорації Xerox на початку 1970-х років, Ethernet став найбільш широко використовуваним на фізичному і канальному рівні протокол сьогодні. В Fast Ethernet швидкість збільшилася з 10 до 100 мегабіт в секунду (Мбіт/с). Gigabit Ethernet була наступним кроком, збільшуючи швидкість до 1000 Мбіт/с. Первинний стандарт на Gigabit Ethernet є стандартизованою в IEEE в червні 1998 року, як IEEE 802.3z. 802.3z зазвичай називаються 1000Base-X, де X-посилання на -CX, -SX, -LX або (нестандартних)-ZX. IEEE 802.3ab, ратифікований у 1999 році, визначає Gigabit Ethernet передачі неекранованної витої пари (UTP) категорії 5, 5e або 6 кабелів і став відомий як 1000Base-T. При ратифікації 802.3ab, Gigabit Ethernet стала настільною технікою, для організації якої можуть використовувати існуючий мідній кабельної інфраструктури. Спочатку, Gigabit Ethernet була використана для розгортання магістральних мереж зв'язку високої пропускної здатності. У 2000 році в Apple Power Mac G4 і PowerBook G4 були першими в масовому виробництві персональних комп'ютерів з 1000Base-T з'єднанням. І швидко стали використовувати в інших комп'ютерах. З того часу, швидше 10 Gigabit Ethernet стандарти стали доступні, IEEE ратифікував волокна на основі стандарту в 2002 році, і вита пара стандарту в 2006 році. За станом на квітень 2009 року, Gigabit НІС (1000Base-T) включені у багатьох споживачів рівень комп'ютерних систем, однак у більшості систем не можуть використовувати Ethernet-мережі в повній швидкості через інші проблеми, такі, як затримка, зчитування і запис з диску, або повільніші посилання в загальній мережі. [ред.] Резюме Існують чотири різних фізичних шари стандартів для Gigabit Ethernet, використовуючи оптоволокні (1000Base-X) кабель, вита пара (1000Base-T), або збалансований мідний кабель (1000Base-CX). В IEEE 802.3z стандарт включає 1000Base-SX для передачі багатомодові волокна, 1000Base-LX для передачі одномодові волокна, і майже застарілих 1000Base-CX для передачі збалансованим мідним кабелем. Ці стандарти використовують 8b/10b кодування, який розширює канал на 25%, з 1000 Мбіт / с до 1250 Мбіт / с для забезпечення DC збалансований сигнал. Символи надіслано з допомогою NRZ. IEEE 802.3ab, який визначає широко використовуються 1000Base-T тип інтерфейсу, що використовує іншу схему кодування, з тим щоб тримати швидкість як можна більш низькому рівні, що дозволило передачі по витій парі. Ethernet перша миля пізніше додано 1000BASE-LX10 і -BX10.
№3 Протокол І2С Найбільш популярний протокол для мережі мікроконтролерів - І2С, що призначений для зв'язку пристроїв у багатопроцесорних системах. Цей стандарт був розроблений компанією Philips наприкінці 70-х років, як метод реалізації інтерфейсу між мікропроцесорами і периферійними пристроями, що не вимагає прокладки численних ліній для передачі між пристроями всіх розрядів адреси, даних і сигналів керування. Протокол І2С дозволяє розділяти мережні ресурси між декількома ведучими процесорами («multimastering»). Шина І2С містить дві лінії: лінія SDA, що слугує для передачі даних, і лінія SCL, по якій передається синхросигнал, використовуваний для стробування даних. Обидві лінії підключені через резистори до шини живлення («підтягнуті» до високого рівня потенціалу), що дозволяє декільком пристроям керувати їхнім станом шляхом з'єднання за схемою «монтажне І». Шина І2С для керування стереосистемою може мати вид, показаний на рис. 11.
Рисунок 11. Приклад І2С мережі Двопровідна лінія використовується для визначення початку передачі даних, а також для передачі самих даних. Щоб почати передачу даних, шина переводиться в стартовий стан. При відсутності переданих даних шина знаходиться в стані (пасивному), що очікує («idle»). При цьому на обох лініях сигнали не надходять, і на них встановлений високий рівень сигналу (потенціал Vcc). Щоб ініціювати передачу даних, " ведучий" пристрій, запитує керування шиною, установлює низький рівень спочатку на лінії SDA, а потім на лінії SCL (стартовий стан). У процесі пересилання даних такий стан шини є неробочим, тому що прийом переданих даних виробляється тільки при високому (активному) рівні синхросигналу на лінії SCL. Щоб закінчити передачу даних виконуються зворотні дії: на лінії SCL встановлюється високий рівень сигналу, а потім у такий же стан переводиться лінія даних SDA (рис. 12).
Рисунок 12 Форма сигналів на шині І2С Дані передаються синхронним способом, причому першим посилається старший біт (рис. 2.40). Після передачі 8 біт ведучий пристрій переводить лінію даних у " 0" стан, що плаває, очікуючи підтвердження прийому даних від відомого пристрою. Таким підтвердженням є установка відомим пристроєм низького рівня сигналу на лінії SDA. Після біта підтвердження на обох лініях встановлюється низький рівень. Потім виробляється пересилання наступного байта, чи шина переводиться в стан кінця передачі. Це означає, що передача завершена, і приймач може готуватися до наступного запиту даних.
Рисунок 13. Передача байту по шині І2С Існує дві максимальні швидкості передачі даних по шині І2С: «стандартний режим» ~ до 100 Кбіт/с і «швидкий режим» - до 400 Кбіт/с (рис. 2.41).
Рисунок 14. Тимчасова діаграма сигналів на шині І2С Формат команди, що надходить від ведучого пристрою до відомого, показаний на рис. 15. Адреса одержувача містить 7 біт. Існує незатверджений («вільний») стандарт, відповідно до якого чотири старших біти використовуються для вказівки типу пристрою, а наступні три біти використовуються для вибору одного з восьми пристроїв цього типу чи служать для більш точного визначення типу пристрою. Тому що цей стандарт не є обов'язковим, то деякі пристрої вимагають вказівки в якості трьох останніх адресних біт визначених кодів, тоді як інші, наприклад мікросхеми пам'яті EEPROM використовують ці біти для вибору адресата усередині пристрою. Існує також 10-розрядний стандарт для передачі адреси, у якому перші 4 біти містять 1, а біт, що випливає має значення 0, останні 2 біти є старшими бітами адреси, а завершальні 8 біт адреси передаються в наступному байті. Усе це означає, що дуже важливо розподілити адреси між пристроями, підключеними до шини. Перші чотири біти адреси звичайно служать для визначення типу обираних пристроїв у відповідності з наступним угодою: 0000 - Зарезервована адреса 0010 - Синтезатор голосу 0011 - Аудіо - інтерфейс 0100 - Звуковий генератор 0111 - Жидкокристалічний чи світлодіодний дисплей 1000 - Відео — інтерфейс 1001 - аналогово-цифровий і цифро-аналоговий інтерфейси 1010 - Послідовна пам'ять 1100 - Керування радіоприймачем 1101 - Годинник/календар 1111 - Зарезервовано для використання 10-розрядної адреси
Рисунок 15. Формат передачі даних по шині І2С Перш, ніж закінчити обговорення протоколу І2С, варто звернути увагу на наступні обставини. У деяких пристроях потрібна повторна посилка стартового біта, щоб скинути приймаючий пристрій у вихідний стан для прийому наступної команди. Наприклад, при читанні з EEPROM-пам'яті з послідовною вибіркою перша команда посилає адресу осередку, з якого виробляється зчитування, а друга команда виконує читання даних по цій адресі. Варто також звернути увагу на можливість ініціювання процесу передачі даних декількома ведучими мікроконтролерами («multimastering»). Це може привести до виникнення колізій, коли два пристрої намагаються керувати шиною одночасно. Якщо один мікроконтролер взяв керування шиною, тобто встановив стартовий стан, до того, як інший спробує зробити теж саме, то це не викликає проблем. Проблема виникає, коли кілька пристроїв ініціюють стартовий стан одночасно, і потрібно зробити арбітраж їхніх запитів. На практиці здійснити арбітраж у цьому випадку досить просто. Під час передачі даних обидва передавачі точно синхронізують тактові імпульси. Якщо при передачі адреси біт, що повинний мати значення „1”, насправді приймає значення „0”, то це вказує на те що шина зайнята іншим пристроєм. У цьому випадку ведучий пристрій відключається від шини і чекає, коли наступить стан «кінець передачі», після якого повторює запит. Можливо, це важко зрозуміти по приведеному описі. У наступному розділі «Протокол CAN» буде показано, як теж саме відбувається з використанням асинхронної шини CAN, що має багато загального із шиною І2С. Протокол І2С може бути легко реалізований програмним шляхом. Але при цьому швидкий режим не може бути реалізований через перевантаження процесора, навіть стандартний режим 100 Кбіт/с може виявитися занадто швидким для деяких мікроконтролерів. Програмна реалізація щонайкраще підходить тоді, коли в мережі мається тільки один ведучий пристрій. У цьому випадку немає необхідності синхронізуватися з іншими пристроями чи приймати повідомлення від інших ведучих пристроїв, що працюють із занадто великою швидкістю, що не забезпечується при програмній реалізації.
|
