Характеристики и способы реализации распространенных стандартных интерфейсов.

Интерфейс RS-232-C, EIA-232-D, или EIA-232-E. Последовательный интерфейс с несимметричными линиями (используется общий обратный провод SG – сигнальное заземление), предназначенный для передачи данных на небольшие расстояния (Рис. 4.3). Был разработан для стыковки терминалов передачи данных (DTE) с оборудованием каналов данных (DCE). В соответствии с основным стандартом допускается скорость передачи данных до 19200 бит/с при длине линии до 50 футов (15 м). Современные реализации в персональных компьютерах обычно обеспечивают работу на скоростях до 115200 бит/с. Данные передаются в асинхронном режиме: сначала формируется стартовый импульс, за которым следует от 5 до 8 информационных, а завершает передачу стоповый импульс. Логическая единица передается отрицательным напряжением от -25 В до -3 В, а логический ноль – положительным от +3 В до +25 В.

Рис. 4.3

Интерфейс USB (Universal Serial Bus - Универсальный Последовательный Интерфейс) предназначен для подключения периферийных устройств к персональному компьютеру. Позволяет производить обмен информацией с периферийными устройствами на четырех скоростях:

• Низкая скорость (Low Speed) - 1,5 Мбит/с;
• Полная скорость (Full Speed) - 12 Мбит/с;
• Высокая скорость (High Speed) - 480 Мбит/с;
• Сверхвысокая скорость (Super speed) - до 10 Гбит/с.

Для подключения периферийных устройств на скоростях вплоть до высокой, используется 4-жильный кабель: питание +5 В, сигнальные провода D+ и D-, общий провод. В версии для сверхвысокой скорости число жил увеличено до 8 добавлением двух высокоскоростных сигнальных линий.
Интерфейс USB соединяет между собой хост (host) и устройства (рис. 3.2). Хост находится внутри персонального компьютера и управляет работой всего интерфейса. Для того, чтобы к одному порту USB можно было подключать более одного устройства, применяются хабы (hub - устройство, обеспечивающее подключение к интерфейсу других устройств). Корневой хаб (root hub) находится внутри компьютера и подключен непосредственно к хосту. В интерфейсе USB используется специальный термин "функция" - это логически законченное устройств, выполняющее какую-либо специфическую функцию. Топология интерфейса USB представляет собой набор из 7 уровней (tier): на первом уровне находится хост и корневой хаб, а на последнем - только функции. Устройство, в состав которого входит хаб и одна или несколько функций, называется составным (compaund device).
Порт хаба или функции, подключаемый к хабу более высокого уровня, называется восходящим портом (upstream port), а порт хаба, подключаемый к хабу более низкого уровня или к функции называется нисходящим портом (downstream port).

Рис. 3.2

Все передачи данных по интерфейсу иницируются хостом. Данные передаются в виде пакетов.

В интерфейсе USB используются несколько типов пересылок информации.

Управляющая пересылка (control transfer) используется для конфигурации устройства, а также для других специфических для конкретного устройства целей.

Потоковая пересылка (bulk transfer) используется для передачи относительно большого объема информации.

Пересылка с прерыванием (iterrupt transfer) испольуется для передачи относительно небольшого объема информации, для которого важна своевременная его пересылка. Имеет ограниченную длительность и повышенный приоритет относительно других типов пересылок.

Изохронная пересылка (isochronous transfer) также называется потоковой пересылкой реального времени. Информация, передаваемая в такой пересылке, требует реального масштаба времени при ее создании, пересылке и приеме.

Интерфейс локальной вычислительной сети Ethernet / IEEE802.3

Стандарт Ethernet был разработан в 70-х годах в исследовательском центре PARC корпорации XEROX.
В некоторых работах отмечается, что "Ethernet" - марка, зарегистрированная XEROX.
Затем он был доработан совместно DEC, Intel и XEROX и впервые опубликован как " Blue Book Standart" для Ethernet1 в 1980 г.. Этот стандарт получил дальнейшее развитие и в 1985 г. вышел новый - Ethernet2. IEEE 802.3 был одобрен в 1985 году для стандартизации комитетом по LAN IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) и вышел под заголовком: "IEEE 802.3 Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications."
Этот стандарт устанавливает общие правила по передаче данных в локальных сетях.

Каждый физический уровень IEEE 802.3 имеет название, которое отражает его характеристики.
Например: 10Base5
10 - скорость локальной сети в Мегабитах в секунду
Base = baseband или Broad = broadband
5 - длина сегмента в сотнях метров (в данном случае 500)

Быстрый Ethernet (Fast Ethernet, 100 Мбит/с)

100BASE-T — общий термин для обозначения стандартов, использующих в качестве среды передачи данных витую пару. Длина сегмента до 100 метров. Включает в себя стандарты 100BASE-TX, 100BASE-T4 и 100BASE-T2.

100BASE-TX, IEEE 802.3u — развитие стандарта 10BASE-T для использования в сетях топологии "звезда". Задействована витая пара категории 5, фактически используются только две неэкранированные пары проводников, поддерживается дуплексная передача данных, расстояние до 100 м.

Гигабит Ethernet (Gigabit Ethernet, 1 Гбит/с)

1000BASE-T, IEEE 802.3ab — стандарт, использующий витую пару категорий 5e. В передаче данных участвуют все 4 пары. Скорость передачи данных — 250 Мбит/с по одной паре.Используется метод кодирования PAM5, частота основной гармоники 62,5 М Гц.

1000BASE-SX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий многомодовое оптоволокно. Дальность прохождения сигнала без повторителя до 550 метров.

1000BASE-LX, IEEE 802.3z — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Дальность прохождения сигнала без повторителя до 80 километров.

1000BASE-LH (Long Haul) — стандарт, использующий одномодовое оптоволокно. Дальность прохождения сигнала без повторителя до 100 километров.

10 Гигабит Ethernet

Новый стандарт 10 Гигабит Ethernet включает в себя семь стандартов физической среды для LAN, MAN и WAN. В настоящее время он описывается поправкой IEEE 802.3ae и должен войти в следующую ревизию стандарта IEEE 802.3.