Interfejsy urządzeń
peryferyjnych
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Interfejs szeregowy
" Port komputera, poprzez który przebiega
strumieniowa, asynchroniczna transmisja danych
pomiędzy komputerem a urządzeniami
zewnętrznymi
" Do zamiany ciągu bitów na bajty wykorzystuje tzw.
układ UART, zamieniający transmisję z szeregowej
na równoległą i odwrotnie
" Do tego typu portów nale\
Ä… porty: COM, PS/2, USB
" Porty typu COM pracujÄ… przewa\
nie w standardzie
RS-232C, ale nie jest to jedyny standard portów
szeregowych
© Krzysztof NowaliÅ„ski
RS-232C
" RS-232C (lub rzadziej V 24) to ogólny
standard interfejsu komunikacyjnego dla
połączeń szeregowych, określający protokół
transmisji danych w transmisjach
asynchronicznych.
" Standard ten wprowadzono w 1969 r. w celu
ujednolicenia transmisji danych pomiędzy
ró\
nego typu urzÄ…dzeniami peryferyjnymi
takimi jak drukarka, modem, skaner, tablet
czy myszka a komputerem.
© Krzysztof NowaliÅ„ski
" Standard ten określa charakterystykę linii i sygnałów
u\
ywanych w sterownikach komunikacji szeregowej
gdzie maksymalna dopuszczalna długość kabla
wynosi 150 cm.
" Poprzez interfejs szeregowy dane sÄ… transmitowane
bit po bicie
" RS jest skrótem od Recommended Standard
(Zalecany Standard), a litera C określa trzecią
wersję tego standardu - najczęściej obecnie
u\
ywanÄ….
" RS-232 dopuszcza dwa rodzaje portów
szeregowych: DB-9 i DB-25.
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Kabel DB-9
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Kabel DB-9/DB-25
© Krzysztof NowaliÅ„ski
PS/2
" PS/2 to port komunikacyjny opracowany przez
firmÄ™ IBM
" Jest to rodzaj portu szeregowego przeznaczony
do podłączania klawiatury i myszy
© Krzysztof NowaliÅ„ski
USB
" ZÅ‚Ä…cza te umo\
liwiają przyłączenie rozmaitych akcesoriów;
od myszki i klawiatury poczÄ…wszy a na drukarkach i
skanerach skończywszy. Wszystkie podpięte urządzenia
korzystają z jednego wspólnego przerwania IRQ,
oszczędzając w ten sposób zasoby systemowe naszego
komputera.
" Pod skrótem USB, kryje się nazwa nowoczesnego
standardu uniwersalnej magistrali szeregowej.
" Dotychczasowe rozwiÄ…zania komunikacji PC z peryferiami
poprzez złącze szeregowe w porównaniu z technologią USB
nie zapewniajÄ… du\
ej przepustowości, ani nie dysponują
taką elastycznością. Nowe złącze mo\
e współpracować z
klawiaturami, myszkami, joystickami, drukami, skanerami,
kamerami video itp.
© Krzysztof NowaliÅ„ski
USB
" Port USB umo\
liwia równie\
łączność z urządzeniami
komunikacyjnymi, np. z modemem lub telefonem.
Właśnie transmisja sygnałów telefonicznych nakłada na
USB dodatkowe wymagania. Interfejs musi zapewnić
jednoczesne przesyłanie danych ró\
nego typu, np.
danych dla drukarki w czasie realizacji połączenia
telefonicznego. Transmisja danych mo\
e odbywać się
przy wykorzystaniu ró\
nego, zale\
nego od specyfikacji
danego urządzenia pasma. Większość komputerów ma
dwa gniazda USB, co oznacza, \
e bezpośrednio
mo\
emy podłączyć tylko dwa urządzenia USB.
© Krzysztof NowaliÅ„ski
USB
" Gdy zamierzamy wykorzystać tylko myszkę i klawiaturę,
samo USB oka\
e siÄ™ wystarczajÄ…ce, ale gdy
zamierzamy podłączyć więcej urządzeń peryferyjnych
dwa wejścia oka\
Ä… siÄ™ niewystarczajÄ…ce, dlatego stosuje
siÄ™ tzw. koncentratory (HUB-y), umo\
liwiajÄ…ce
podłączenie do komputera nawet do 127 urządzeń o
zró\
nicowanej funkcjonalności (w praktyce jednak ich
liczba nie powinna przekraczać 6, im więcej urządzeń
podłączymy bowiem do portu USB, tym częściej łącze
mo\
e się "zatykać")
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Kabel USB
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Standardy USB
" Dwa główne standardy USB mocno się ró\
nią, jeśli chodzi o
szybkości transferu:
" STARSZY - Standard USB 1.1 oferuje przepustowości do
12 Mbitów/s.
" NOWSZY - Standard USB 2.0osiąga transfery sięgające
480 Mbitów/s
" UrzÄ…dzenia USB mogÄ… u\
ywać dowolnego z czterech
podprotokołów:
 masowego (ang. bulk)
 kontrolnego (ang. control)
 przerwań (ang. interrupt)
 izochronicznego (ang. isochronous)
" PomagajÄ… one w przydzielaniu "okresu uwagi"
(przepustowości), którego urządzenia wymagają do pracy.
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Standardy USB
" Niezale\
nie od wszystkiego 10% pasma jest zarezerwowane
dla protokołu kontrolnego, który steruje wszystkimi transferami.
UrzÄ…dzenia audio/wideo, takie jak kamery internetowe czy
systemy głośnikowe, działają w trybie izochronicznym ("w
czasie rzeczywistym"), poniewa\
zawsze wymagajÄ… one
minimalnej przepustowości. Większość zewnętrznych urządzeń
pamięci masowej u\
ywa protokołu masowego, zaś klawiatury i
myszy USB korzystają z protokołu przerwań
" Dlatego, gdy podłączymy dwa urządzenia USB u\
ywajÄ…ce
protokołu izochronicznego i zajmujące określoną
przepustowość, zostanie bardzo niewiele pasma dla wszelkich
innych urządzeń.
" Poniewa\
USB u\
ywa zasady "kto pierwszy ten lepszy",
dlatego przy podłączeniu do huba trzech lub czterech
urzÄ…dzenie, mo\
e nam zabraknąć przepustowości
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Interfejs równoległy
" Rodzaj portu przesyłąjącego dane jednocześnie kilkoma
przewodami (ATA, SCSI, LPT)
" Najbardziej znany jest port równoległy LPT (Line Printer
Terminal) inaczej zwany Centronics,
" Jest to złącze komputera osobistego, słu\
Ä…ce
synchronicznej obsłudze transmisji danych po równoległych
przewodach, do urządzeń zewnętrznych takich jak np.
drukarka, skaner, aparat cyfrowy, streamer lub między
dwoma komputerami (długość kabla do 3,5 - 5 m)
" Złącze Centronics jest standardowym złączem jego
parametry określa standard IEEE 1284 i doczekał się kilku
protokołów transmisji danych zwanych SPP, ECP i EPP.
© Krzysztof NowaliÅ„ski
36-pinowy wtyk Centronics
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Tryby działania LPT
" SPP - Standard Parallel Ports - to najstarsza
specyfikacja. Port zapewnia najni\
szy transfer
(150 Kb/s). Komunikacja mo\
e być
dwukierunkowa.
" EPP - Enhanced Parallel Port - najczęściej
stosowany standard. Prędkość odpowiada
prędkości ECP. Port równoległy nie u\
ywa
jednak kanału DMA
" ECP - Enhanced Capabilities Port - port u\
ywa
DMA i oferuje najwy\
sze prędkości (do 3 Mb/s)
© Krzysztof NowaliÅ„ski
FireWire (i.Link, IEEE 1394 )
" IEEE 1394 (FireWire  nazwa handlowa firmy Apple; i.Link(
nazwa handlowa Sony)
" opracowany w roku 1995 dla komputerów osobistych i
cyfrowych urządzeń optycznych zewnętrzny interfejs, za
pomocą którego mo\
na podłączyć do peceta ró\
ne
urzÄ…dzenia peryferyjne
" standard IEEE 1394 obsługuje dwie ró\
ne techniki
transmisji danych: asynchronicznÄ… i izochronicznÄ….
" standard Å‚Ä…cza szeregowego umo\
liwiajÄ…cego szybkÄ…
komunikację i izosynchroniczne usługi w czasie
rzeczywistym
" umo\
liwia transmisję danych z szybkością nawet 400 MB/s,
co jest wielkością wystarczającą do wyświetlania w czasie
rzeczywistym obrazu video.
© Krzysztof NowaliÅ„ski
FireWire (i.Link, IEEE 1394 )
" Do pojedynczego portu IEEE 1394 mo\
na podłączyć
maksymalnie 63 urządzenia zewnętrzne
" Potrzebny jest do tego specjalny kabel sześcio\
yłowy: w
jego skład wchodzą dwie pary oddzielnie ekranowanych
kanałów danych oraz dwa przewody zasilające
" Zadaniem tych ostatnich jest podtrzymywanie transmisji
danych tak\
e w sytuacji, gdy jakieś urządzenie zewnętrzne
jest wyłączone lub nie funkcjonuje prawidłowo
" Istnieje tak\
e mo\
liwość zasilania poszczególnych urządzeń
o niskim poborze mocy za pośrednictwem kabla IEEE 1394
" FireWire jest szeregową magistralą ogólnego
przeznaczenia, jednak jest kojarzona prawie wyłącznie z
kamerami cyfrowymi
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Wtyk FireWire
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Slot USB/FireWire
© Krzysztof NowaliÅ„ski
FireWire
" Nazwa FireWire obejmuje kilka standardów komunikacji
zapewniających transfer rzędu: 100, 200, 400 lub 800
(IEEE-1394b)Mb/s
" standard ten jest znacznie szybszy ni\
USB 2.0
(planowane jest zwiększenie maksymalnej szybkości do
2 Gb/s)
" dÅ‚ugość kabla ograniczona jest do 4½ metra
" FireWire pozwala na bezpośrednią komunikację
urządzeń (np.. Skanera z drukarką) bez pośrednictwa
CPU
" Wspiera Plug-and-Play oraz hot-swap
© Krzysztof NowaliÅ„ski
FireWire
" jest powszechnie u\
ywany do łączenia kamer wideo i urządzeń
pamięci masowej
" wykorzystuje siÄ™ go zamiast popularniejszego USB, z powodu
większej szybkości i dlatego, \
e nie wymaga u\
ycia komputera
" Nie ma równie\
konieczności wysyłania sygnałów potwierdzających
aktywność urządzania po drugiej stronie
" FireWire odmiennie ni\
USB zarzÄ…dza magistralÄ… - nie wymaga
kontrolera magistrali czyli hosta (komputer)
" w standardzie USB na jednej magistrali mo\
e znajdować się tylko
jeden host, jest nim zawsze komputer
" w FireWire urządzenia są równouprawnione, co powoduje, \
e
transmisja mo\
e odbywać się między urządzeniami na magistrali
nawet bez komputera.
" dzięki czemu mo\
liwe jest połączenie przy pomocy tej magistrali
kilku komputerów jak równie\
pozwala urzÄ…dzeniom na
bezpośrednią komunikację, na przykład skanerowi i drukarce, bez
u\
ywania pamięci lub CPU komputera.
© Krzysztof NowaliÅ„ski
IrDA
" IrDA (ang. Infrared Data Association) - grupa kilkudziesięciu
producentów sprytu komputerowego, powstała w celu
stworzenia i kontrolowanie międzynarodowych standardów
transmisji danych w zakresie podczerwieni
" Grupa ta opracowała firmowy system bezprzewodowej
transmisji danych cyfrowych z wykorzystaniem promieniowania
podczerwonego
" Promieniowanie podczerwone  to promieniowanie
elektromagnetyczne mieszczące się w zakresie długości fal
pomiędzy światłem widzialnym i mikrofalami (oznacza to
zakres od 780 nm do 1 mm)
" jego elementy przeznaczone sÄ… przede wszystkim do
tworzenia sieci tymczasowych, w których znajdują się
komputery przenośne
© Krzysztof NowaliÅ„ski
IrDA
" Standard ten charakteryzuje siÄ™:
 prostÄ… i taniÄ… implementacjÄ…
 małym poborem mocy,
 połączeniami bezpośrednimi typu punkt-punkt,
 wydajnym i pewnym transferem danych
" Podstawowe usługi, wymienione w opisie systemu
obejmujÄ…:
 Transfer plików między komputerami
 drukowanie
 dostęp do zasobów sieci przewodowej,
 transmisja danych i mowy między komputerem a telefonem
komórkowym,
 sterowanie urzÄ…dzeniami telekomunikacyjnymi
© Krzysztof NowaliÅ„ski
IrDA
" Warunkiem zastosowania IrDA jest posiadanie co najmniej
dwóch urządzeń, pomiędzy którymi nie ma niczego co by
utrudniało ich wzajemną widoczność. Nale\
y pamiętać, \
e
odległość ograniczona jest do kilku metrów
" Parametry
 Transmisja w podczerwieni: 850 - 900 nm.
 Typ połączenia: punkt-punkt
 Liczba kanałów: jeden - do transmisji danych
 Prędkość transmisji obowiązkowo: 9,6 kb/s (opcjonalnie: 19,2 kb/s,
38,4 kb/s, 57,6 kb/s, 115,2 kb/s (IrDA 1.0 lub 1.1) oraz 0,576 Mb/s,
1,152 Mb/s, 4 Mb/s, 16 Mb/s (IrDA 1.1)
 Urządzenia nawiązują transmisję z prędkością 9600 b/s i negocjują
maksymalną prędkość transmisji
 Zasięg i typ transmisji: do 1 m; (urządzenia muszą się "widzieć )
 Maksymalna liczba aktywnych urządzeń 2 połączenia
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Przykład komunikacja IrDA
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Bluetooth
" Bluetooth (ang. "sinozęby , standard opisany w
specyfikacji IEEE 802.15.1)
" Jest to technologia bezprzewodowej komunikacji
pomiędzy ró\
nymi urzÄ…dzeniami elektronicznymi takimi
jak np. klawiatura, zegarek, komputer, laptop, telefon
komórkowy, słuchawki itp.
" specyfikacja informuje o zasięgu około 10m, choć w
praktyce, w otwartym terenie, mo\
e on wynieść nawet
do 200m.
" Bluetooth u\
ywa fal radiowych w paśmie 2,4 GHz.
" pozwala na połączenie typu punkt - wiele punktów z
prędkością do 1 Mb/s
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Bluetooth
" Bluetooth wykorzystuje przeskoki częstotliwości by
minimalizować efekty interferencji (wzajemnego
zagłuszania się) wywoływane przez urządzenia zgodne
ze standardem IEEE 802.11, kuchenki mikrofalowe i
inne urządzenia radiowe pracujące w częstotliwości 2,4
GHz.
" sygnały Bluetooth nie muszą się wzajemnie widzieć,
poniewa\
przenikają przez większość barier fizycznych
w zasięgu 10 metrów terenie zabudowanym
" ustanowienie połączenia anga\
uje u\
ytkownika i
wymaga znajomości dokładnej nazwy urządzenia, gdy\

Bluetooth wykrywa w swoim sÄ…siedztwie wszystkie
urządzenia, które mają włączony moduł BT
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Przykład komunikacji Bluetooth
© Krzysztof NowaliÅ„ski
Przykłady urządzeń Bluetooth
© Krzysztof NowaliÅ„ski