હાર્ડવેર ઇન્ટરફેસ

ઇન્ટરફેસ (પરસ્પર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા) એ માઇક્રોપ્રોસેસર સિસ્ટમમાં ઘટકો અને સહભાગીઓ વચ્ચેનું જોડાણ છે.

વી માઇક્રોપ્રોસેસર સિસ્ટમ સમાવે છે: હાર્ડવેર, સોફ્ટવેર અને લોકો... તેથી, નીચેના પ્રકારનાં ઇન્ટરફેસને અલગ પાડવામાં આવે છે:

• હાર્ડવેર ઈન્ટરફેસ;

• સોફ્ટવેર ઈન્ટરફેસ;

• વપરાશકર્તા ઈન્ટરફેસ.

ઑપરેટિંગ સિસ્ટમ (જો કોઈ હોય તો) દ્વારા પ્રદાન કરેલ પ્રોગ્રામિંગ ઇન્ટરફેસ. સૌથી સામાન્ય યુઝર ઈન્ટરફેસ એ ગ્રાફિકલ ઈન્ટરફેસ છે (ઉદાહરણ તરીકે, માઈક્રોસોફ્ટ ઓફિસ વર્ડ એડિટરમાં આઈકોન અથવા કમાન્ડ બટનો સાથેનું કમ્પ્યુટર ડેસ્કટોપ) અને જોયસ્ટિક ઈન્ટરફેસ, જ્યાં આપણે મેનુઓ (ઉદાહરણ તરીકે, મોબાઈલ ફોન) દ્વારા નેવિગેટ કરીને આપણને જોઈતો આદેશ પસંદ કરીએ છીએ. , પ્રોગ્રામેબલ કંટ્રોલર્સ) , જે GUI નો એક પ્રકાર પણ છે.

હાર્ડવેર ઈન્ટરફેસ એ બસો, કનેક્ટર્સ, મેચિંગ ઉપકરણો, અલ્ગોરિધમ્સ અને પ્રોટોકોલની સિસ્ટમ છે જે માઇક્રોપ્રોસેસર સિસ્ટમના તમામ ભાગો વચ્ચે સંચાર પ્રદાન કરે છે. સિસ્ટમની કામગીરી અને વિશ્વસનીયતા ઇન્ટરફેસની લાક્ષણિકતાઓ પર આધારિત છે.

એમ્બેડેડ માઇક્રોપ્રોસેસર સિસ્ટમ્સમાં, હાર્ડવેર ઇન્ટરફેસ CPU ઑફલોડ નિયંત્રકો દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે.કંટ્રોલર તે મોનિટરિંગ અને કંટ્રોલ ફંક્શન કરવા માટે રચાયેલ એક વિશિષ્ટ માઇક્રોકિરકીટ છે. નિયંત્રક ઉપકરણના સંચાલનનું સંચાલન કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, હાર્ડ ડિસ્ક, રેન્ડમ એક્સેસ મેમરી, કીબોર્ડ, અને MS માં અન્ય સહભાગીઓ સાથે આ ઉપકરણનું જોડાણ સુનિશ્ચિત કરે છે.

ટાયરને પુલ દ્વારા નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે... જટિલ MSમાં, ઉદાહરણ તરીકે, પર્સનલ કોમ્પ્યુટર, કેન્દ્રીય સ્થાન પર «ચિપસેટ» (ચિપસેટ) દ્વારા કબજો લેવામાં આવે છે - પુલ અને નિયંત્રકોનો સમૂહ. ચિપસેટમાં બે મુખ્ય ચિપ્સ હોય છે, જેને પરંપરાગત રીતે દક્ષિણ પુલ અને ઉત્તર પુલ (આકૃતિ 1) કહેવામાં આવે છે. નોર્થબ્રિજ સિસ્ટમ બસ, મેમરી બસ, એજીપી (એક્સિલરેટેડ ગ્રાફિક્સ પોર્ટ)ને સેવા આપે છે અને તે કમ્પ્યુટરનું મુખ્ય નિયંત્રક છે. દક્ષિણ પુલ બાહ્ય ઉપકરણો સાથે કામ કરે છે (PCI બસ — પેરિફેરલ ઉપકરણોને જોડવા માટે I/O બસ).

આકૃતિ 1 — પર્સનલ કોમ્પ્યુટર (PC) માં ડેટા એક્સચેન્જ સંસ્થાઓ

પ્રોસેસર અને બાહ્ય ઉપકરણો વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાનું સંગઠન તેમની મહાન વિવિધતાને કારણે સૌથી મુશ્કેલ છે.

સમાંતર ઇન્ટરફેસની લાક્ષણિકતા એ છે કે તેઓ બિટ્સને ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે અલગ સિગ્નલ લાઇનનો ઉપયોગ કરે છે અને બિટ્સ એકસાથે ટ્રાન્સમિટ થાય છે. ક્લાસિક સમાંતર ઇન્ટરફેસ એ LPT પોર્ટ છે.

સીરીયલ ડેટા ટ્રાન્સમિશન ઇન્ટરફેસ સિંગલ સિગ્નલ લાઇનનો ઉપયોગ કરે છે જેના પર માહિતીના બિટ્સ ક્રમિક રીતે એક પછી એક પ્રસારિત થાય છે.

સૌથી સરળ સીરીયલ ઈન્ટરફેસ, જે કોમ્પ્યુટર અને ઔદ્યોગિક સિસ્ટમ બંનેમાં વ્યાપક બની ગયું છે, તે RS-232 સ્ટાન્ડર્ડ છે, જે COM — પોર્ટ દ્વારા લાગુ કરવામાં આવે છે... ઔદ્યોગિક ઓટોમેશનમાં, તેનો વ્યાપકપણે RS-485 ઉપયોગ થાય છે.

યુએસબી (યુનિવર્સલ સીરીયલ બસ) બસ સેલ ફોન અને કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ સહિત તમારા કમ્પ્યુટર સાથે વિવિધ પ્રકારના પેરિફેરલ ઉપકરણોને જોડે છે.

પ્રથમ ઇન્ટરફેસ સ્પષ્ટીકરણને યુએસબી 1.0 કહેવામાં આવે છે, યુએસબી 2.0 સ્પષ્ટીકરણ હાલમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે, આધુનિક ઉપકરણો યુએસબી 3.0 સ્પષ્ટીકરણ સાથે જોડાયેલા છે.

યુએસબી 2.0 સ્ટાન્ડર્ડ ચાર લાઇન ધરાવે છે: ડેટા રિસેપ્શન અને ટ્રાન્સમિશન, +5 વી પાવર સપ્લાય અને કેસ. આ ઉપરાંત, યુએસબી 3.0 વધુ ચાર સંચાર રેખાઓ (2 પ્રાપ્ત કરવા માટે અને બે ટ્રાન્સમિટ કરવા માટે) અને એક કેસ ઉમેરે છે.

યુએસબી બસ ઊંચી બેન્ડવિડ્થ ધરાવે છે (યુએસબી 2.0 480 એમબીપીએસ સુધીનો મહત્તમ ડેટા ટ્રાન્સફર રેટ પ્રદાન કરે છે, યુએસબી 3.0 - 5.0 જીબીપીએસ સુધી) અને માત્ર ડેટા ટ્રાન્સફર જ નહીં, પણ ઓછી શક્તિવાળા બાહ્ય ઉપકરણો (મહત્તમ વર્તમાન) માટે પાવર સપ્લાય પણ પ્રદાન કરે છે. યુએસબી બસની પાવર લાઇન દ્વારા વપરાશનું ઉપકરણ, યુએસબી 2.0 માટે 500 એમએ અને યુએસબી 3.0 માટે 900 એમએથી વધુ ન હોવું જોઈએ), જે બાહ્ય પાવર સપ્લાયની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે.

વાયરલેસ (વાયરલેસ) ઈન્ટરફેસ તમને કોમ્યુનિકેશન કેબલથી દૂર જવા દે છે, જે કેબલની સરખામણીમાં નાના કદના, કદ અને વજનના ઉપકરણો માટે ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે. વાયરલેસ ઇન્ટરફેસનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો ઇન્ફ્રારેડ (IrDA) અને રેડિયો ફ્રીક્વન્સી રેન્જ (બ્લુટુથ, યુએસબી વાયરલેસ).

ઇન્ફ્રારેડ IrDA ઇન્ટરફેસ 1 મીટર સુધીના અંતરે બે ઉપકરણો વચ્ચે વાયરલેસ સંચારની મંજૂરી આપે છે. ઇન્ફ્રારેડ કમ્યુનિકેશન - IR (ઇન્ફ્રારેડ) કનેક્શન - સ્વાસ્થ્ય માટે સલામત, રેડિયો ફ્રીક્વન્સી રેન્જમાં દખલ કરતું નથી અને ટ્રાન્સમિશનની ગોપનીયતાને સુનિશ્ચિત કરે છે. ઇન્ફ્રારેડ કિરણો દિવાલોમાંથી પસાર થતા નથી, તેથી સ્વાગત વિસ્તાર નાના, સરળતાથી નિયંત્રિત કરી શકાય તેવા વિસ્તાર સુધી મર્યાદિત છે.

બ્લુટુથ (બ્લુ ટૂથ) એ ઓછા-પાવર રેડિયો ઈન્ટરફેસ છે (ટ્રાન્સમીટર પાવર લગભગ 1 mW) ટૂંકા અંતર પર રીઅલ-ટાઇમ ડેટા ટ્રાન્સમિશન પ્રદાન કરતા વ્યક્તિગત નેટવર્કને ગોઠવવા માટે. દરેક બ્લૂટૂથ ઉપકરણમાં 2.4 GHz રેડિયો ટ્રાન્સમીટર અને રીસીવર હોય છે. રેડિયો ઈન્ટરફેસની શ્રેણી લગભગ 100 મીટર છે — પ્રમાણભૂત ઘરને આવરી લેવા માટે.

વાયરલેસ યુએસબી (યુએસબી વાયરલેસ) — ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ સાથે ટૂંકા અંતરનું રેડિયો ઈન્ટરફેસ: 3 મીટર સુધીના અંતરે 480 Mbps અને 10 મીટર સુધીના અંતરે 110 Mbps. તે ફ્રીક્વન્સી રેન્જ 3.1 - 10.6 GHz માં કામ કરે છે.

RS-232 (RS — Recommended Standard) ઈન્ટરફેસ બે ઉપકરણોને જોડે છે — એક કમ્પ્યુટર અને ડેટા ટ્રાન્સફર ઉપકરણ. ટ્રાન્સમિશન સ્પીડ 115 Kbps (મહત્તમ), ટ્રાન્સમિશન અંતર 15 મીટર (મહત્તમ) છે, કનેક્શન સ્કીમ પોઇન્ટ-ટુ-પોઇન્ટ છે.

આ ઇન્ટરફેસમાંથી સિગ્નલો (3 … 15) V ના વોલ્ટેજ ડ્રોપ દ્વારા પ્રસારિત થાય છે, તેથી RS-232 કોમ્યુનિકેશન લાઇનની લંબાઈ, નિયમ પ્રમાણે, ઓછી અવાજની પ્રતિરક્ષાને કારણે કેટલાક મીટરના અંતર સુધી મર્યાદિત છે. તે મોટાભાગે ઔદ્યોગિક સાધનોમાં વપરાય છે, વ્યક્તિગત કમ્પ્યુટરમાં તેનો ઉપયોગ "માઉસ" પ્રકારના મેનિપ્યુલેટર, મોડેમને કનેક્ટ કરવા માટે થાય છે. RS-232 ઈન્ટરફેસ સામાન્ય રીતે નેટવર્કીંગને મંજૂરી આપતું નથી કારણ કે તે માત્ર 2 ઉપકરણોને જોડે છે.

આકૃતિ 2 — DB9 પ્રકાર RS-232 કનેક્ટર

RS-485 ઇન્ટરફેસ એ દ્વિ-માર્ગી ડેટા ટ્રાન્સમિશન માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતું હાઇ-સ્પીડ, એન્ટિ-જેમિંગ ઔદ્યોગિક સીરીયલ ઇન્ટરફેસ છે. ઔદ્યોગિક ડિઝાઇનમાં લગભગ તમામ આધુનિક કમ્પ્યુટર્સ, મોટાભાગના સેન્સર અને ડ્રાઇવ્સમાં RS-485 ઇન્ટરફેસના એક અથવા બીજા અમલીકરણનો સમાવેશ થાય છે.

ડેટા ટ્રાન્સમિશન અને રિસેપ્શન માટે વાયરની એક ટ્વિસ્ટેડ જોડી (ટ્વિસ્ટેડ જોડી) પૂરતી છે.વિભેદક સંકેતોનો ઉપયોગ કરીને ડેટા ટ્રાન્સમિશન હાથ ધરવામાં આવે છે (મૂળ સિગ્નલ એક વાયર પર જાય છે, અને તેની વિપરીત નકલ બીજી પર છે.). વાયર વચ્ચેની એક ધ્રુવીયતાના વોલ્ટેજ તફાવતનો અર્થ તાર્કિક છે, બીજી ધ્રુવીયતાનો તફાવત શૂન્ય છે.

બાહ્ય દખલગીરીની હાજરીમાં, નજીકના વાયરમાં નળ સમાન હોય છે, અને સિગ્નલ એ વાયરમાં સંભવિત તફાવત હોવાથી, સિગ્નલનું સ્તર યથાવત રહે છે. આ ઉચ્ચ અવાજની પ્રતિરક્ષા અને 1 કિમી સુધીની કોમ્યુનિકેશન લાઇનની કુલ લંબાઈ પૂરી પાડે છે (અને વિશેષ ઉપકરણોના ઉપયોગથી - પુનરાવર્તકો).

RS-485 ઇન્ટરફેસ અર્ધ-ડુપ્લેક્સ મોડમાં બે-વાયર કમ્યુનિકેશન લાઇન પર ઘણા ઉપકરણો વચ્ચે ડેટા એક્સચેન્જ પૂરું પાડે છે (સમય-અલગ વાયરની એક જોડીમાંથી રિસેપ્શન અને ટ્રાન્સમિશન પાસ). તે પ્રક્રિયા નિયંત્રણ સિસ્ટમો બનાવવા માટે ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ઈથરનેટ (ઈથર — ઈથર) — ડેટા ટ્રાન્સમિશન ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ મોટાભાગના સ્થાનિક કમ્પ્યુટર નેટવર્કમાં થાય છે. આ ઈન્ટરફેસ IEE 802.3 સ્ટાન્ડર્ડ પર આધારિત છે.જ્યારે RS-485 ઈન્ટરફેસને એક-થી-ઘણા ધોરણે ગણી શકાય, ઈથરનેટ ઘણા-થી-ઘણા ધોરણે કામ કરે છે.

બીટ રેટ અને ટ્રાન્સમિશન માધ્યમના આધારે ઘણા વિકલ્પો છે:

• ઇથરનેટ - 10 Mbps

• ઝડપી ઈથરનેટ - 100 Mbps

• ગીગાબીટ ઈથરનેટ - 1 Gbps

• 10 ગીગાબીટ ઈથરનેટ

કોએક્સિયલ કેબલ, ટ્વિસ્ટેડ જોડી (ઓછી કિંમત, ઉચ્ચ અવાજ પ્રતિરક્ષા) અને ઓપ્ટિકલ કેબલ (લાંબી રેખાઓ અને હાઇ-સ્પીડ કોમ્યુનિકેશન ચેનલો) નો ઉપયોગ ટ્રાન્સમિશન મીડિયા તરીકે થાય છે.

ટ્વિસ્ટેડ પેર (ટ્વિસ્ટેડ પેર) — કોમ્યુનિકેશન કેબલનો એક પ્રકાર, અવાહક વાયરની એક અથવા વધુ જોડી એકસાથે ટ્વિસ્ટેડ હોય છે અને પ્લાસ્ટિક આવરણથી ઢંકાયેલી હોય છે.

ઉદાહરણ તરીકે, FTP કેબલ (ટ્વિસ્ટેડ જોડી — સામાન્ય ફોઇલ શિલ્ડ સાથેની ટ્વિસ્ટેડ જોડી અને પ્રેરિત પ્રવાહોને ડ્રેઇન કરવા માટે કોપર કંડક્ટર), 4 જોડી (ઘન), શ્રેણી 5e (આકૃતિ 3). કેબલનો હેતુ ઇમારતો, સ્ટ્રક્ચર્સમાં સ્થિર ઇન્સ્ટોલેશન અને સ્ટ્રક્ચર્ડ કેબલ સિસ્ટમ્સમાં કામ કરવા માટે છે. 100 મેગાહર્ટઝની ઉપલી મર્યાદા સાથે આવર્તન શ્રેણીમાં કાર્યરત એપ્લિકેશનો માટે રચાયેલ છે.

આકૃતિ 3 — ટ્વિસ્ટેડ જોડી: 1 — બાહ્ય આવરણ, 2 — ફોઈલ શિલ્ડ, 3 — ડ્રેઇન વાયર, 4 — રક્ષણાત્મક ફિલ્મ, 5 — ટ્વિસ્ટેડ જોડી

ભૌતિક સ્તરે, ઇથરનેટ પ્રોટોકોલ માઇક્રોપ્રોસેસર સિસ્ટમ્સ અને હબમાં જડિત નેટવર્ક કાર્ડ્સના સ્વરૂપમાં લાગુ કરવામાં આવે છે જે સિસ્ટમોને એકબીજા સાથે જોડે છે.

ઔદ્યોગિક નેટવર્ક્સ (પ્રોફિનેટ, ઈથરનેટ/આઈપી, ઈથરકેટ, ઈથરનેટ પાવરલિંક) ઈથરનેટના આધારે બનાવવામાં આવ્યા છે, જે અગાઉ વિકસિત નેટવર્ક પ્રોફીબસ, ડિવાઈસનેટ, કેનોપેન વગેરે સાથે સફળતાપૂર્વક સ્પર્ધા કરે છે.