Документ может быть передан по каналу связи с одного компьютера на другой за 40 секунд
Обновлено: 21.11.2024
Примеры Раздела 101
Пример 41: Криптографические коммуникации
Это пример, предоставленный Управлением по патентам и товарным знакам США для анализа вопросов приемлемости объекта патента согласно Разделу 101. В частности, этот пример был создан, чтобы помочь объяснить Пересмотренное руководство по приемлемости патентных объектов 2019 г. (2019 PEG). Исходный PDF-документ находится здесь.
Этот пример следует рассматривать в свете предисловия к нему.
Пример 41. Криптографические коммуникации
Фон
Безопасность информации приобретает все большее значение в компьютерных технологиях. Крайне важно, чтобы данные, отправляемые от отправителя к получателю, не могли быть перехвачены и поняты промежуточным источником. Кроме того, должна быть обеспечена аутентификация источника сообщения наряду с проверкой и безопасностью содержимого сообщения. Доступны различные методы криптографического кодирования и декодирования, помогающие удовлетворить эти потребности в безопасности и аутентификации. Однако для многих из них требуется дорогостоящее оборудование для кодирования и декодирования, а также безопасный способ совместного использования закрытого ключа, используемого для шифрования и дешифрования сообщения. Необходимо эффективно выполнять те же самые функции безопасности и аутентификации в системе с открытым ключом, чтобы можно было легко обмениваться информацией между пользователями, которые не знают друг друга и не имеют общего ключа, используемого для шифрования и дешифрования информации.
Чтобы решить эти проблемы, заявители изобрели метод установления криптографической связи с использованием алгоритма для шифрования открытого текста в зашифрованный текст. Изобретение включает по меньшей мере одно устройство кодирования и по меньшей мере одно устройство декодирования, которые представляют собой компьютерные терминалы, и канал связи, в котором устройства кодирования и декодирования соединены с каналом связи. Устройство кодирования реагирует на предварительно закодированное подлежащее передаче сообщение M и ключ кодирования E, чтобы предоставить зашифрованное слово C для передачи на конкретное устройство декодирования. Передаваемое сообщение предварительно кодируется путем преобразования его в числовое представление, которое разбивается на один или несколько блоков MA равной длины. Это предварительное кодирование может быть выполнено любыми обычными средствами. Результирующее сообщение MA представляет собой число, представляющее сообщение, которое должно быть передано, где 0 ≤ MA ≤ n-1, где n — составное число вида n=p*q, где p и q — простые числа. Ключ кодирования E представляет собой пару положительных целых чисел e и n, которые относятся к конкретному устройству декодирования. Устройство кодирования отчетливо кодирует каждое из n возможных сообщений. Преобразование, обеспечиваемое устройством кодирования, описывается соотношением CA=MAe (mod n), где e представляет собой число, взаимно простое с (p-1)*(q-1). Устройство кодирования передает сигнал CA зашифрованного слова в устройство декодирования по каналу связи. Устройство декодирования реагирует на полученное слово зашифрованного текста CA и ключ декодирования для преобразования зашифрованного текста в принятое слово сообщения MA’.
Изобретение улучшает предшествующие методы установления криптографической связи, поскольку при использовании только переменных n и e (которые общеизвестны) открытый текст может быть зашифрован кем угодно. Переменные p и q известны только владельцу ключа дешифрования d и используются для генерации ключа дешифрования (закрытый ключ d ниже не заявлен). Таким образом, безопасность шифра зависит от сложности факторизации больших целых чисел компьютерами, и не существует известного эффективного алгоритма для восстановления открытого текста с учетом зашифрованного текста и общедоступной информации (n, e) (при условии, что p и q достаточно велики). ).
Претензия:
Способ установления криптографической связи между первым компьютерным терминалом и вторым компьютерным терминалом, включающий: • прием сигнала слова открытого текста на первом компьютерном терминале;
• преобразование словесного сигнала открытого текста в один или более словесных сигналов блока сообщений MA;
• кодирование каждого из словесных сигналов блока сообщений MA для получения сигнала зашифрованного слова CA, посредством чего CA=MAe (mod n); • где CA представляет собой число, представляющее закодированную форму слова сообщения MA;
• где MA соответствует числу, представляющему сообщение, и 0 ≤ MA ≤ n-1;
• где n — составное число вида n=p*q; где p и q — простые числа;
• где e — число, взаимно простое с (p-1)*(q-1); и
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.
Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.
модем (от «modulator/demodulator») — любое из класса электронных устройств, которые преобразуют цифровые сигналы данных в модулированные аналоговые сигналы, подходящие для передачи по аналоговые телекоммуникационные цепи. Модем также принимает модулированные сигналы и демодулирует их, восстанавливая цифровой сигнал для использования оборудованием для передачи данных. Таким образом, модемы позволяют установленным телекоммуникационным средствам поддерживать широкий спектр передачи данных, таких как электронная почта между персональными компьютерами, факсимильная передача между факсимильными аппаратами или загрузка аудио-видео файлов с сервера World Wide Web в дом. компьютер.
Большинство модемов поддерживают голосовой диапазон; т. е. они позволяют цифровому оконечному оборудованию обмениваться данными по телефонным каналам, которые спроектированы с учетом узкополосных требований человеческого голоса. Кабельные модемы, с другой стороны, поддерживают передачу данных по гибридным оптоволоконным коаксиальным каналам, которые изначально были разработаны для предоставления широкополосных телевизионных услуг. И голосовые, и кабельные модемы продаются как отдельно стоящие модули размером с книгу, которые подключаются к телефонной или кабельной розетке и порту на персональном компьютере. Кроме того, модемы голосового диапазона устанавливаются в виде печатных плат непосредственно в компьютеры и факсимильные аппараты. Они также доступны в виде небольших устройств размером с карту, которые подключаются к портативным компьютерам.
Компьютеры размещают веб-сайты, состоящие из HTML, и отправляют текстовые сообщения так же просто, как. РЖУ НЕ МОГУ. Взломайте этот тест, и пусть какая-нибудь технология подсчитает ваш результат и раскроет вам его содержание.
Рабочие параметры
Модемы частично взаимодействуют друг с другом, и для этого они должны следовать соответствующим протоколам или операционным стандартам. Мировые стандарты для модемов голосового диапазона устанавливаются рекомендациями серии V, опубликованными Сектором стандартизации электросвязи Международного союза электросвязи (МСЭ). Помимо других функций, эти стандарты устанавливают сигнализацию, с помощью которой модемы инициируют и завершают связь, устанавливают совместимые схемы модуляции и кодирования и достигают одинаковых скоростей передачи. Модемы имеют возможность «откатиться» на более низкие скорости, чтобы приспособиться к более медленным модемам. «Полнодуплексные» стандарты допускают одновременную передачу и прием, что необходимо для интерактивного общения. «Полудуплексные» стандарты также допускают двустороннюю связь, но не одновременно; таких модемов достаточно для факсимильной передачи.
Сигналы данных состоят из нескольких чередований между двумя значениями, представленными двоичными цифрами или битами, 0 и 1. С другой стороны, аналоговые сигналы состоят из изменяющихся во времени волнообразных колебаний значений, очень похожих на тоны человеческий голос. Чтобы представить двоичные данные, флуктуирующие значения аналоговой волны (то есть ее частота, амплитуда и фаза) должны быть изменены или модулированы таким образом, чтобы представить последовательности битов, которые составляют сигнал данных. Модемы используют для этого ряд методов; они отмечены ниже в разделе «Разработка модемов голосового диапазона».
Каждый измененный элемент модулированной несущей (например, сдвиг с одной частоты на другую или сдвиг между двумя фазами) называется бод. В ранних модемах голосового диапазона, начиная с начала 1960-х годов, один бод представлял один бит, так что модем, работающий, например, со скоростью 300 бод в секунду (или, проще говоря, 300 бод), передавал данные со скоростью 300 бит в секунду. В современных модемах бод может представлять собой много битов, так что более точной мерой скорости передачи являются биты или килобиты (тысячи бит) в секунду. В ходе разработки модемы увеличили пропускную способность с 300 бит в секунду (бит/с) до 56 килобит в секунду (кбит/с) и выше. Кабельные модемы достигают пропускной способности в несколько мегабит в секунду (Мбит/с; миллионов бит в секунду). При самых высоких скоростях передачи должны использоваться схемы канального кодирования, чтобы уменьшить ошибки передачи. Кроме того, можно использовать различные схемы исходного кодирования для «сжатия» данных до меньшего количества битов, увеличивая скорость передачи информации без увеличения скорости передачи данных.
Разработка модемов голосового диапазона
Первое поколение
Хотя это и не имеет прямого отношения к цифровой передаче данных, ранние работы Bell System над телефотографическими аппаратами (предшественниками современных факсимильных аппаратов) в 1930-х годах привели к методам преодоления некоторых искажений сигнала, присущих телефонным цепям.Среди этих разработок были методы коррекции для преодоления смазывания факсимильных сигналов, а также методы преобразования факсимильных сигналов в несущий сигнал с частотой 1800 Гц, который можно было передавать по телефонной линии.
Первые попытки разработки цифровых модемов, по-видимому, были связаны с необходимостью передачи данных для ПВО Северной Америки в 1950-х годах. К концу того десятилетия данные передавались со скоростью 750 бит в секунду по обычным телефонным линиям. Первым коммерчески доступным модемом в Соединенных Штатах был модем Bell 103, представленный в 1962 году американской телефонной и телеграфной компанией (AT&T). Bell 103 допускал полнодуплексную передачу данных по обычным телефонным линиям со скоростью передачи данных до 300 бит в секунду. Для отправки и приема двоичных данных по телефонной линии использовались две пары частот (по одной паре для каждого направления). Двоичная 1 сигнализировалась сдвигом на одну частоту пары, а двоичный 0 сигнализировалась сдвигом на другую частоту пары. Этот тип цифровой модуляции известен как частотная манипуляция или FSK. Другой модем, известный как Bell 212, был представлен вскоре после Bell 103. Передавая данные со скоростью 1200 бит или 1,2 килобита в секунду по полнодуплексным телефонным линиям, Bell 212 использовал фазовую манипуляцию. или PSK для модуляции несущего сигнала частотой 1800 Гц. В PSK данные представлены в виде фазовых сдвигов одного несущего сигнала. Таким образом, двоичная 1 может быть отправлена как фазовый сдвиг на ноль градусов, а двоичный 0 может быть отправлена как фазовый сдвиг на 180 градусов.
В период с 1965 по 1980 год были приложены значительные усилия для разработки модемов, обеспечивающих еще более высокую скорость передачи. Эти усилия были сосредоточены на преодолении различных нарушений телефонных линий, которые напрямую ограничивали передачу данных. В 1965 году Роберт Лаки из Bell Laboratories разработал автоматический адаптивный эквалайзер для компенсации смазывания символов данных друг другом из-за несовершенной передачи по телефонной линии. Хотя концепция эквалайзера была хорошо известна и применялась к телефонным линиям и кабелям в течение многих лет, старые эквалайзеры были исправлены и часто настраивались вручную. Появление автоматического эквалайзера позволило передавать данные с высокой скоростью по коммутируемой телефонной сети общего пользования (PSTN) без какого-либо вмешательства человека. Более того, в то время как методы адаптивной коррекции компенсировали несовершенства в пределах номинальной трехкилогерцовой полосы пропускания голосовой цепи, усовершенствованные методы модуляции позволяли передавать данные на еще более высоких скоростях в этой полосе пропускания. Одним из важных методов модуляции была квадратурная амплитудная модуляция, или QAM. В QAM двоичные цифры передаются как дискретные амплитуды двух фаз электромагнитной волны, причем каждая фаза сдвинута на 90 градусов по отношению к другой. Частота несущего сигнала находилась в диапазоне от 1800 до 2400 герц. QAM и адаптивная коррекция позволяли передавать данные со скоростью 9,6 килобит в секунду по четырехпроводным каналам. Затем последовали дальнейшие усовершенствования модемной технологии, так что к 1980 году появились коммерчески доступные модемы первого поколения, способные передавать данные со скоростью 14,4 кбит/с по четырехпроводным выделенным линиям.
В настоящее время между бизнес-сетями по всему миру передаются огромные объемы аналоговых и цифровых данных в форме передачи данных.
В этом руководстве мы рассмотрим, что такое передача данных и почему передача данных на большие расстояния так важна в современном взаимосвязанном мире.
Что такое передача данных?
Передача данных — это передача данных с одного цифрового устройства на другое. Эта передача происходит через двухточечные потоки данных или каналы. Раньше эти каналы могли быть медными проводами, но теперь они, скорее всего, являются частью беспроводной сети.
Как мы знаем, методы передачи данных могут относиться как к аналоговым, так и к цифровым данным, но в этом руководстве мы сосредоточимся на цифровой модуляции. Этот метод модуляции фокусируется на кодировании и декодировании цифровых сигналов с помощью двух основных методов параллельной и последовательной передачи.
Эффективность передачи данных во многом зависит от амплитуды и скорости передачи несущего канала. Объем данных, переданных в течение заданного периода времени, – это скорость передачи данных, которая указывает, можно ли использовать сеть для задач, требующих сложных приложений, интенсивно использующих данные.
Перегрузка сети, задержка, состояние сервера и недостаточная инфраструктура могут привести к тому, что скорость передачи данных станет ниже номинала, что повлияет на общую эффективность бизнеса. Высокая скорость передачи данных необходима для обработки сложных задач, таких как онлайн-трансляция и передача больших файлов.
Важность сетей доставки контента при передаче данных
Для высококачественной доставки веб-сайтов и приложений в максимально возможное количество мест по всему миру требуются инфраструктура и опыт для обеспечения доставки с малой задержкой, высокой надежностью и высокой скоростью передачи данных.
Профессиональные сети доставки контента предлагают ряд преимуществ, в том числе бесперебойную и безопасную доставку контента конечным пользователям, независимо от их местонахождения. Сети доставки контента, такие как CDNetworks, снижают нагрузку на центральный сервер компании, используя сложную систему узлов, стратегически расположенных по всему миру, для доставки контента за счет более эффективного использования сетевых ресурсов.
Более высокая скорость преобразования данных улучшает взаимодействие с пользователем и повышает надежность. Узких мест — признаков того, что объем данных, поступающих в сетевой ресурс, слишком много для того, чтобы он мог их обработать, — можно избежать за счет использования интеллектуальной маршрутизации с использованием адаптивных мер для поиска наилучших и наиболее эффективных путей в случае перегрузки сети.
Для получения дополнительной информации о CDN прочитайте наше последнее руководство: Как работают сети доставки контента
Быстрая передача данных
Скорость передачи
Высокая скорость передачи данных важна для любого бизнеса. Чтобы определить, насколько быстро данные передаются из одного сетевого местоположения в другое, данные измеряются с использованием скорости передачи в битах в секунду (бит/с). Пропускная способность относится к максимальному объему данных, которые могут быть переданы в течение заданного периода времени. Одно из самых многообещающих нововведений, реализованных в контентных сетевых сервисах, – терабит в секунду. Это было невообразимо вплоть до начала десятилетия и может привести к обмену данными между устройствами практически в режиме реального времени.
CDNetworks предлагает пропускную способность 50 Тбит/с для обеспечения высококачественной передачи данных для доставки мультимедиа и другого контента большой емкости. CDNetworks передает и объединяет данные, используя несколько путей для увеличения скорости передачи данных.
Большие данные
По данным отраслевых аналитиков, из-за роста использования мобильных устройств, социальных сетей и различных датчиков объем данных, используемых ежегодно, увеличился на 40 % по сравнению с прошлым годом.
Больше, чем когда-либо, высокоскоростная инфраструктура передачи данных необходима компаниям в каждой отрасли для обработки постоянно растущего объема контента, передаваемого из одной точки в другую.
Почему передача данных так важна для бизнеса
На предприятия ежедневно обрушиваются большие объемы данных, которые становятся все более сложными.
Сети доставки контента внедрили новые и усовершенствованные технологии для увеличения скорости передачи данных с помощью протоколов для защиты исходного качества данных.
Коммуникационный порт позволяет фильтру обмениваться данными с внешней цифровой системой.
Связанные термины:
Скачать в формате PDF
Об этой странице
Разработка Bluetooth для Linux
Установка линейной дисциплины поверх RFCOMM TTY
Поскольку файлы устройств RFCOMM являются телетайпами, вы можете настроить дисциплины линий выше уровня RFCOMM. Именно так работает PPP. Точно так же, как драйвер Bluetooth устанавливает линейную дисциплину выше последовательного драйвера, PPP устанавливает линейную дисциплину выше драйвера Bluetooth. Весь ключ к использованию RFCOMM заключается в понимании этого принципа. Любое приложение, которое работает через TTY, будет работать через RFCOMM TTY, как только будет установлено базовое соединение RFCOMM. Любой процесс может установить это соединение — это не обязательно должен быть процесс, который будет использовать TTY для передачи данных.
Другие микроконтроллеры PIC
12.4 Последовательные порты
Последовательные коммуникационные порты позволяют PIC связываться с другими микроконтроллерами или обмениваться данными с главным контроллером через одно соединение. Последовательные соединения также могут быть выполнены с внешними запоминающими устройствами и датчиками. В PIC доступно несколько протоколов:
USART (универсальный синхронный асинхронный приемник-передатчик)
SPI (последовательный периферийный интерфейс)
I 2 C (интегральная схема)
LIN (локальная сеть межсоединений)
CAN (локальная сеть контроллера)
USB (универсальная последовательная шина)
12.4.1 USART
RS232 — это протокол асинхронной связи, ранее использовавшийся в последовательном (COM) порту ПК для подключения периферийных устройств, таких как мышь, до разработки USB. Это низкая скорость, но ее легко понять, и она уже много лет используется для прямой связи между компьютерами, терминалами и другими системами. Он также до сих пор используется для загрузки программ в модуль программатора PIC MPSTART.
«Асинхронный» означает, что с данными не предоставляется отдельный тактовый сигнал, поэтому правильный прием данных зависит от того, что отправитель и получатель работают с одинаковой скоростью, а прием синхронизируется с использованием стартового бита для каждого байта.Последовательные данные отправляются и принимаются в виде отдельных байтов с помощью пары сдвиговых регистров (рис. 12.7, а). После того, как каждый бит смещен из регистра отправки в строку, он должен быть одновременно сдвинут в регистр приемника. Другими словами, приемник должен производить выборку строки в течение времени, пока присутствует передаваемый бит. Затем он должен взять следующую выборку через соответствующий интервал, который зависит от скорости передачи данных.
Рисунок 12.7. Операция USART: (a) работа со сдвиговым регистром; (б) сигнал последовательных данных
Скорость передачи устанавливает этот временной интервал, и существует набор стандартных скоростей от 300 до 115 200 бит в секунду. Отправитель и получатель должны быть инициализированы для работы с одинаковой скоростью передачи данных. При типичной скорости 19 200 бод (около 20 кбит/с) временной интервал бита составляет около 50 мкс. Сигнал показан на рис. 12.7 (б). Линия высока, когда неактивна; начало байта обозначается спадающим фронтом начального бита. Затем приемник производит выборку строки с требуемым интервалом для чтения каждого бита, и выборка повторно запускается в начале каждого байта.
Когда USART работает в асинхронном режиме ( рис. 12.8 ), существует отдельный путь данных для отправки (TX) и приема (RX). За один раз по последовательной линии передается один байт данных со стартовым, стоповым и необязательным битами контроля ошибок (четности). При обнаружении ошибки может быть запрошена повторная передача. Также доступен синхронный режим, когда вывод TX используется для передачи тактового сигнала (CK). Он отправляется вместе с сигналом данных для синхронизации приемника, что делает процесс более надежным. В этом режиме устройство по-прежнему может отправлять и получать данные, но только в одном направлении за раз.
Рисунок 12.8. USART-подключения
Сигнал данных RS232, создаваемый PIC USART, выводится на уровне TTL (транзисторно-транзисторная логика). Большинство терминалов, таких как ПК, создают сигнал, который передается при более высоком биполярном напряжении, обычно ± 12 В, что позволяет сигналу распространяться дальше по линии (примерно до 100 м). Если PIC должен связываться с таким терминалом, сигнал должен быть пропущен через формирователь линии, который повысит напряжение и сдвинет уровень по мере необходимости.
12.4.2 Шина SPI
Система SPI использует три контакта на каждом системном устройстве:
Последовательный вывод данных (SDO)
Последовательные данные в (SDI)
Последовательные часы (SCK).
Рисунок 12.9. Связь через последовательный периферийный интерфейс (SPI): (a) соединения SPI; (б) SPI-сигналы
12.4.3 Шина I 2 C
Системе I 2 C (произносится как квадратный глаз) требуется только два контакта на каждом системном устройстве:
Серийные данные (SDA)
Последовательные часы (SCL).
Эта система также использует синхронную связь ведущий-ведомый, но с программной, а не с аппаратной системой адресации ( рис. 12.10 ). Как и в сети, адрес назначения передается в той же строке (SDA) перед данными. Можно использовать 7- или 10-битный адрес (до 1023 ведомых устройств), который должен быть предварительно запрограммирован в адресном регистре каждого ведомого устройства. Затем ведомое устройство получает сообщения только со своим собственным адресом. Часы могут работать на частоте до 1 МГц. I 2 C подходит для связи между отдельными платами микроконтроллеров, поскольку аппаратные соединения для выбора ведомых устройств не требуются. Сравните с SPI, аппаратно проще, но программно сложнее. Обратите внимание, что на аппаратной диаграмме линии подтянуты до +5 В, что дает активный низкий уровень проводной операции ИЛИ на последовательной шине и линии синхронизации.
Рисунок 12.10. Шина Inter-IC (I 2 C): (a) соединения с ПК; (б) сигналы ПК
12.4.4 Шина LIN
Шина LIN представляет собой смесь протоколов I 2 C и RS232 ( рис. 12.11 ). Интерфейс PIC обозначен как EUSART (расширенный USART), чтобы указать, что он поддерживает эту дополнительную опцию шины. Это протокол с одним ведущим и несколькими подчиненными, использующий один двунаправленный сигнальный провод, работающий при напряжении 9–18 В (12 В), с приемопередатчиками выходной шины с открытым коллектором и нагрузочными резисторами. Приемопередатчики подключаются к контактам TX и RX в соответствии с RS232. Данные и управляющие байты передаются в асинхронном режиме со стартовыми и стоповыми битами так же, как в RS232, но отправляются в виде блоков сообщений с синхронизацией, идентификатором и до 8 байтов данных и заканчиваются байтом проверки ошибки так же, как и в случае RS232. сетевой фрейм данных. Он в первую очередь предназначен для автомобильных систем, где требуется достаточно простой и надежный протокол для интеграции распределенных контроллеров в сеть. Подробности см. в примечаниях по применению Microchip AN729.
Рисунок 12.11. Сеть контроллера LIN: (a) аппаратные соединения; (б) сигнал
12.4.5 Шина CAN
Система CAN ( рис. 12.12 ) также предназначена для передачи сигналов в средах с электрическими помехами, таких как управление автомобилем, с использованием драйверов дифференциального тока, работающих на 5 В. Это система с несколькими ведущими устройствами, что означает, что любая из систем узлы (электронные блоки управления) могут отправить сообщение в любое время. Он состоит из кадра данных, содержащего биты идентификатора, до 8 байтов данных, биты проверки ошибок и подтверждения. Коллизии разрешаются каждым сообщением, имеющим код приоритета в своем коде идентификатора. Шина CAN в настоящее время доступна только в некоторых высокопроизводительных устройствах серии PIC 18.
Рисунок 12.12. Система шины CAN
12.4.6 Ethernet и USB
Более подробная информация об этих коммуникационных интерфейсах представлена в статье этого автора Interfacing PIC Microcontrollers: Embedded Design by Interactive Simulation (Newnes 2006).
Вопрос 12
Обобщите основные различия между микроконтроллерами серий PIC 10, 12, 16 и 18. (16)
Назовите два преимущества внутрисхемного последовательного программирования. (4)
Из таблицы флэш-микроконтроллеров PIC ( Таблица 12.2 ) выберите по минимальной стоимости и названию: (a)
устройство с восемью аналоговыми входами в самом маленьком корпусе
устройство, которое может управлять двумя выходами двигателя ШИМ, имеет EEPROM, работает на частоте 40 МГц и может быть запрограммировано на C. (4)
Объясните существенную разницу между операциями захвата и сравнения таймеров. (3)
Опишите существенную разницу между адресацией SPI и I 2 C. У кого более сложные требования к оборудованию? (3)
Ответы на страницах 424–425. (Всего 30 баллов)
Занятия 12
Загрузите техническое описание и изучите сводную страницу для PIC 12F675, 16F690 и 18F8720. Кратко опишите особенности каждого из них и предложите типичное приложение для каждого устройства.
Робот имеет четыре оси, которыми управляет микроконтроллер PIC. Каждый из них оснащен двигателем с ШИМ-управлением скоростью и инкрементным энкодером с тремя цифровыми выходами, обеспечивающими обратную связь по положению. Блок EEPROM необходим для хранения до 128 запрограммированных позиций, требующих 16-битного кода для каждой оси для каждой позиции. Выберите на веб-сайте Microchip наиболее подходящий чип, который можно использовать в качестве контроллера для системы позиционирования робота. Загрузите лист технических данных и нарисуйте блок-схему системы, указав контакты, которые должны быть подключены к двигателям и энкодерам. Обрисуйте, как контроллер будет перемещать робота между запрограммированными позициями. При необходимости вернитесь к главе 11.
Нарисуйте блок-схему альтернативной реализации контроллера робота в упражнении 2 выше, используя отдельный контроллер для каждой оси, подключенный к главному контроллеру SPI. Выберите подходящие микросхемы для главного и подчиненного контроллеров и перечислите необходимые соединения. Сравните стоимость каждой системы и предложите преимущества системы ведущий-ведомый по сравнению с решением с одним контроллером, предложенным в Упражнении 2.
RS-232
Уильям Бьюкенен, бакалавр наук (с отличием), CEng, PhD, компьютерные автобусы, 2000 г.
13.2.4 Разъемы ПК
Все ПК имеют по крайней мере один порт последовательной связи. Первичный порт называется COM1 :, а вторичный — COM2 :. В связи RS-232 используются два типа разъемов: 25-контактный и 9-контактный D-типа. Большинство модемных ПК используют либо 9-контактный разъем для основного (COM1 :) последовательного порта и 25-контактный разъем для вторичного последовательного порта (COM2 :), либо используют два 9-контактных разъема для последовательных портов. Последовательный порт можно отличить от параллельного порта тем, что 25-контактный параллельный порт ( LPT1 :) представляет собой 25-контактный разъем «мама» на ПК и разъем «папа» на кабеле. 25-контактный последовательный разъем представляет собой штекер на ПК и гнездо на кабеле. Различные типы разъемов могут вызвать проблемы при подключении устройств. Таким образом, переходник с 25 на 9 контактов является полезным приспособлением, особенно для подключения последовательной мыши к 25-контактному разъему.
Архитектура компьютера
Последовательный порт и параллельный порт
Как правило, в компьютере есть два типа коммуникационных портов: последовательные порты и параллельные порты. Последовательный порт — это интерфейс, через который периферийные устройства могут быть подключены в качестве канала связи с использованием последовательного (битового) протокола. Обычно последовательная мышь подключается к COMI (коммуникационный порт 1). Наиболее распространенным типом последовательного порта является 25-контактный разъем D-типа, передающий сигналы RS-232. Разъемы меньшего размера (например, 9-контактный D-типа) с подмножеством RS-232 часто используются на персональных компьютерах.Последовательный порт обычно подключается к интегральной схеме, называемой UART, которая выполняет преобразование между последовательными и параллельными данными.
Параллельный порт — это интерфейс для параллельного обмена данными между периферийными устройствами компьютера. Данные передаются внутрь и наружу параллельно, то есть по более чем одному проводу. Параллельный порт переносит 1 бит по каждому проводу, таким образом увеличивая скорость передачи, достигаемую по одному проводу. Обычно на порту есть некоторые управляющие сигналы, которые указывают, когда данные готовы к отправке или получению. Наиболее распространенным типом параллельного порта является порт принтера (например, порт Centronics, который передает 8 бит за раз). Диски также подключаются через специальные параллельные порты (например, SCSI или IDE).
Последовательная связь RS232
Изменение настройки COM-порта на адаптере USB-to-RS232
Предположим, что программа-адаптер назначила USB порт COM с большим номером, например COM11, и предположим, что ваше программное обеспечение не видит COM-порт выше COM4; Что вы делаете? Дважды щелкните список USB в диспетчере устройств, чтобы открыть окно его свойств. Вторая вкладка в окне «Свойства» должна быть «Настройки порта». Нажмите «Настройки порта», чтобы открыть эту вкладку. Внизу этой вкладки находится кнопка «Вперед». Нажмите кнопку «Дополнительно». Откроется другой экран с раскрывающимся меню, в котором вы можете выбрать любой открытый COM-порт для вашего USB-устройства. Выберите COM-порт, который вы хотите использовать, и нажмите OK. Полностью выйдите из панели управления.
Периферийные интерфейсы C
Сравнение каналов связи
Теперь мы можем сравнить доступные коммуникационные порты PIC MCU, чтобы выбрать наиболее подходящий для любого конкретного приложения. В Таблице 3.10 приведены основные характеристики. Как мы видели, доступны три последовательных интерфейса связи плюс параллельный подчиненный порт.
Таблица 3.10. Сравнение коммуникационных портов PIC
1 Это расчетная скорость с использованием неоптимизированного кода C для управления шиной. Если бы использовался оптимизированный код на ассемблере, это можно было бы значительно улучшить. 2 Дальность передачи в UART увеличивается за счет использования линейных драйверов для увеличения напряжения сигнала для преодоления импеданса линии и помех. Передача данных с уровнями сигнала TTL в других каналах ограничивает расстояние в пределах одной и той же подсистемы (платы, блока или объединительной платы). Для больших расстояний и многоузловой работы требуется локальный сетевой интерфейс, обеспечивающий синхронную передачу данных с неограниченной программной адресацией и исправлением ошибок. 3 Система SPI может быть расширена дополнительным декодированием адресов и линейными драйверами по мере необходимости, но у этого варианта есть практические ограничения, и I 2 C или сетевое взаимодействие, вероятно, были бы более эффективными.
Теоретически параллельный порт должен быть самым быстрым, поскольку за один раз можно передать 8 бит. PSP можно использовать для создания многопроцессорной системы с общей шиной данных, подключенной к тому же порту на других MCU, при этом один ведущий управляет системой адресации и выбирает подчиненный MCU. Одним из примеров такой многопроцессорной системы является робот с отдельным контроллером для каждого двигателя. Главный контроллер отправляет данные ведомым двигателям для установки положения, скорости или ускорения этой оси. Скорость передачи данных может иметь решающее значение для оптимальной работы системы, поэтому в этом случае предпочтение может отдаваться параллельному соединению. Это возможно, если физическое расстояние между контроллером и двигателями не слишком велико.
Для последовательной передачи данных скорость (бит в секунду) увеличивается по мере перехода от UART через I 2 C к SPI. Помимо того, что SPI является самым быстрым, он также относительно прост в реализации. Он может работать в режиме Multimaster, но требует выбора аппаратного ведомого устройства. I 2 C требует всего два провода и работает как мини-сеть, поэтому может быть более эффективным для больших систем. Однако программное обеспечение является более сложным и сопряжено со значительными накладными расходами при адресации. UART — это простой способ соединения одного ведущего и ведомого устройств, который позволяет увеличить расстояние связи за счет использования линейных драйверов. С другой стороны, он не поддерживает какую-либо многопроцессорную или шинную систему.
Простые проекты микроконтроллеров PIC32
Использование интерфейса USB–RS232
Поскольку некоторые ПК и микроконтроллеры в настоящее время не имеют последовательных портов связи, некоторые производители предлагают интерфейсы USB–RS232, которые обеспечивают возможность последовательного порта для USB-устройств на вашем ПК или микроконтроллере. Например, последняя версия платы LV-32MX V6 имеет 2 порта USB с возможностями RS232. Большинство этих портов разработаны с использованием микросхем Future Technology Devices International Ltd (FTDI), которые позволяют соединять два USB-устройства вместе, а затем обмениваться данными с использованием стандартных протоколов RS232. Фактическое имя последовательного порта, предоставленное микросхемой FTDI, можно найти в разделе «Порты» диспетчера устройств на панели управления.
ИКТ для мониторинга опасности землетрясений и раннего оповещения
(i) SMS-сообщение через операторов мобильной связи
Беспроводная связь доступна для всех пяти сейсмических станций Танзании, которые оснащены коммуникационным портом для простого подключения к другим системам. Чтобы использовать эту опцию, на сейсмической станции будет установлен обычный приемник мобильного телефона и компьютер для настройки- установить и контролировать линию связи между регистрирующим сейсмометром и передающей мобильной телефонной станцией, где последняя будет подключена к записывающему компьютеру в UDSM через второй принимающий мобильный телефон. Компьютер будет настроен на установление соединения в заданное время для загрузки записанной информации, а затем загрузить ее в мобильный телефон, который передаст ее в центр UDSM в виде службы простых сообщений (SMS) (Heaton, (1985), Charny , (10 января 2005 г.) .
Настройка этого решения показана на рис. 3 ниже.
Рис. 3: . Использование операторов мобильной связи для передачи сейсмических данных в UDSM
Дневные эксплуатационные расходы для этого метода очень низкие, это обычная почасовая плата за загрузку записанных данных, взимаемая операторами мобильной связи.
Читайте также: