Как да свържете външенустройство към компютър
PLC технологии. Част 3
В последната част на статията (в началото вижте EC10, 11) се разглеждат съвременните технологии за високоскоростно предаване на данни през електрически мрежи, насърчавани от международни и европейски асоциации и съюзи (OPERA, UPA, HD-PLC), както и информация за съществуващите стандарти (ITU, IEEE). И въпреки че към днешна дата няма единен стандарт, оборудването, базирано на тези усъвършенствани PLC технологии, все повече се използва в много високоскоростни комуникационни приложения.
Разширено захранване през Ethernet - PoE+
PLC технологии. Част 2
Тази част от статията (в началото вижте EC10) обсъжда предимствата и недостатъците на съвременните технологии за високоскоростен пренос на данни през електрическите мрежи. Тези напреднали технологии се насърчават активно от международни и европейски асоциации и съюзи - HomePlug Powerline Alliance, OPERA, UPA, HD-PLC и др. Особено внимание се обръща на спецификационния пакет HomePlug.
Реклама на нашите партньори
Статията предоставя основните начини за сдвояване на външни устройства с компютър. Дадено е кратко описание на всеки интерфейс, посочени са неговите силни и слаби страни.
Асинхронен сериен порт Вероятно най-лесният начин за свързване на външно устройство към компютър е да използвате серийния порт. Добре е, защото е напълно интегриран в операционната система (ОС) и за свързване на устройството обикновено са необходими само три проводника. Освен това протоколът за обмен е доста лесен за разбиране. Важен факт е, че има много документация и софтуерни инструменти, които улесняват работата със сериен порт. Трябва да се отбележи, че много микроконтролери имат едно илиповече вграден сериен интерфейс (UART), съвместим с PC интерфейс. За съжаление, много съвременни компютри нямат сериен порт като такъв. Въпреки това, ако е необходимо, можете да използвате сериен към Ethernet или USB адаптери, показани на фигури 1 и 2. Тези малки вериги са лесни за използване и не изискват допълнителни драйвери. Сериен към Ethernet адаптери (сериен сървър) са по-сложни и скъпи, но предлагат повече функционалност. Например, серийните сървъри осигуряват електрическа изолация на сигналите, така че няколко различни интерфейса могат да бъдат реализирани на една и съща верига, вкл. безжичен.
Ориз. 1. UM232R сериен към USB адаптер (производител - FTDI)
Ориз. 2. NE-4110 сериен към Ethernet адаптер (производител - Moxa)
Друг вариант за реализиране на сериен порт е чрез Bluetooth. Този метод е малко по-сложен от предишните, но тъй като сигналът се предава по безжичен канал, неговата сигурност се повишава. Ако вашият компютър няма вграден Bluetooth предавател, можете да използвате външен USB адаптер. Имайте предвид, че в този случай е необходимо да поставите само Bluetooth модула на серийния изход на MK на свързаното устройство. Ще е необходимо да се направят допълнения към софтуерната част, която реализира връзката по Bluetooth протокола. И така, серийният порт е най-лесният за използване, дори когато е свързан чрез адаптер. Въпреки това, серийните портове имат голям недостатък - ниска скорост. Ако проектът не изисква прехвърляне на голямо количество данни или команди, това може да се игнорира. По-добре при по-високи скоростиизползвайте алтернативни портове.
Паралелен порт
Подобно на серийния порт, паралелният порт в момента не съществува в чистата си форма. Паралелните с USB адаптери също не се използват широко. Компютърът обикновено има портове за разширение, които позволяват паралелен трансфер на данни, но той ще се различава от двупосочния обмен през класическия паралелен интерфейс. Освен това няма много ръководства за работа с този порт, което създава допълнителни затруднения. За прехвърляне на голямо количество данни е по-добре да използвате USB, Ethernet FireWire, звукова карта или карта за разширение. Предимството на FireWire и USB е, че драйверите за тяхната работа вече са инсталирани на компютъра. Например за USB устройства трябва само да зададете правилно класа. В някои случаи обаче това не е толкова лесно да се направи, тъй като са необходими промени в софтуерната част. Ethernet е добра алтернатива. Свързването на устройство към порта е лесно, всичко, от което се нуждаете, е прост контролер (от Realtek, National Semiconductor, Microchip и др.). Етернет работата изисква микроконтролер с голям набор от ресурси, особено RAM. Програмирането също е малко по-сложно. Всички тези проблеми обаче са описани подробно в много налични източници, което свежда до минимум усилията на разработчика.
Звукова карта
Звуковата карта осигурява дуплексна комуникация и има няколко канала (обикновено 2 или 6). Най-важното предимство на звуковата карта пред интерфейсите, които разгледахме, е нейната аналогова форма на сигнала и възможността за работа с напрежение. Този порт е много удобен за работа с устройства, които не съдържат микроконтролер. Серийните протоколи могат да бъдат емулирани с помощта на звукова карта. Входовекартите ви позволяват да четете напрежението, дори и малко, ако използвате входа на микрофона. Сред недостатъците на работата със звукова карта е ниското ниво на изходните сигнали. Те трябва да бъдат допълнително укрепени. Освен това не всички видове звукови карти поддържат работа с постоянни сигнали. Също така, когато избирате този метод на сдвояване, трябва да се уверите, че честотният диапазон на картата е достатъчен.
Синхронният двупосочен PS/2 порт може да се използва както за управление на външно устройство, така и за четене на данни от него. Протоколът за обмен е изключително прост, но е много по-удобно да се внедри в хардуера чрез SPI изхода на MK, а не в софтуера. По подразбиране компютърът разпознава данните от PS/2 порта като сигнал от клавиатура или мишка. Следователно, за да работите с устройството, е необходимо да използвате мишка или клавиатура или, обратно, чрез изпращане на съответните команди от външно устройство можете да управлявате курсора или да пишете. Тази функция ви позволява да правите доста оригинални устройства.
Заключение
Разгледахме основните начини за свързване на външно устройство към компютър, но не споменахме основния. Често устройството може да бъде направено автономно, тоест да се отърве от необходимостта да се сдвоява с компютър. Има много миниатюрни процесорни карти (или SBC - single board computer) с вградени I/O портове и поддържащи работа с Windows CE или Linux. Фигура 3 показва външния вид на едноплатков компютър. Основната цел на тези карти е да управляват малки устройства. По този начин в повечето случаи е по-лесно и по-изгодно да използвате такава карта, чиято конфигурация няма да отнеме повече от 5 минути, отколкото да разберете програмирането на конкретен порт за дълго време.