НИФ «Спецтехавтоматизация» ЛАБОРАТОРИЯ  ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ
Настоящий документ определяет основные принципы и порядок обмена информацией между процессорными устройствами с помощью четырехпроводной линии последовательной связи, устанавливает требования к электрическим сигналам и логике обмена информацией.
СП ИЭС 04 / 21.10.98.

1. Основные принципы

1.1. В основу работы линии последовательной связи ЭХО-1 положен принцип передачи информации в последовательном коде, соответствующий международному стандарту RS232 в сокращенном варианте (вариант "0-модема") в режиме передачи-приема 8 бит с наличием девятого признакового бита начала команды (традиционно он используется для контроля паритета) и одним стоповым битом.

1.2. Линия ЭХО-1 может применяться для обмена информацией между двумя отдельными процессорными устройствами, либо в информационной сети, построенной по магистральному или радиальному принципу.

1.3. Инициатором обмена на линии может выступать только одно устройство (ведущий). Количество потребителей информации (ведомых) может составлять от одного до шестнадцати.

1.4. Передача информации по линии осуществляется по принципу "запрос-ответ", т.е. при нормально выполняющемся протоколе обмена, ведомый должен передать в линию связи в качестве ответа одну или несколько информационных посылок на каждую, адресованную к нему команду.

1.5. Передача команд, данных и другой информации выполняется восьмиразрядными байтами.

2. Требования к интерфейсам и электрическим сигналам

2.1. Информация по линии ЭХО-1 передается в цифровом виде с кодированием логических уровней уровнями напряжения (тока).

2.2. Для передачи электрических сигналов по линии применяются две пары проводников, гальванически развязанных друг относительно друга. Питание пар проводников осуществляется со стороны одного из устройств - головного устройства. Как правило, головное устройство является ведущим на линии связи. По одной паре проводников передается информация от ведущего к ведомым, а по второй паре - в обратном направлении. Взаимный электрический контакт пар проводников допускается только на конце линии, который подключается к головному устройству.

2.3. Рекомендуемые к применению наименования проводников линии ЭХО-1:

ТХ1 - сигнальный провод для передачи информации от головного устройства к потребителям;

ТХ0 - обратный провод для передачи информации от головного устройства к потребителям;

RХ1 - сигнальный провод для передачи информации от потребителей к головному устройству;

RХ0 - обратный провод для передачи информации от потребителей к головному устройству.

2.4. Головное устройство устанавливает уровень напряжения на проводе ТХ1 относительно провода ТХ0:

+3...+12В для состояния логического нуля;

-3...-12В для состояния логической единицы. Нагрузочная способность выхода ТХ1-ТХ0 в интерфейсе головного устройства должна составлять не менее 10 мА при работе с одним потребителем, и не менее чем Nґ10 мА при работе на магистраль с N потребителями.

2.5. Головное устройство должно обеспечивать отбор тока с провода RX1 величиной 3...10 мА при уровне напряжения на проводе RX1 относительно корпуса головного устройства +3...+12В для состояния логического нуля. Уровень логической единицы на этом проводе составляет -3...312 В. Провод RX0 может использоваться для передачи напряжения питания на интерфейсы ведомых устройств.

2.6. Сопротивление интерфейса потребителя между входными контактами, подключаемыми к проводникам TX1-TX0, должно быть активным и составлять не менее 3 кОм. При напряжениях на линии TX1-TX0, оговоренных в пункте 2.4, интерфейс потребителя должен правильно идентифицировать соответствующий логический уровень входного сигнала.

2.7. Часть интерфейса потребителя, подключаемая к проводникам RX1-RX0, может представлять собой токовый ключ, управляемый логическим сигналом, со следующими электрическими характеристиками:

при управляющем уровне логической единицы ключ должен быть закрыт и иметь сопротивление не менее 100 кОм. Электрическая прочность ключа должна составлять не менее 30 В.

при управляющем уровне логического нуля ключ должен обеспечивать коммутацию тока не менее 10 мА, который вытекает из проводника RX0 и втекает в проводник RX1, при падении напряжения на ключе не более 1 В.

3. Временные характеристики сигналов

3.1. Передача информации по линии ЭХО-1 осуществляется посылками с информационной емкостью 8 бит (один байт), поэтому в дальнейшем под передачей одного байта будет подразумеваться передача одной информационной посылки, содержащей кроме передаваемого байта стартовый и стоповый импульсы и бит паритета.

3.2. Структура сигнала, с помощью которого передается байт информации, представлены на рис. 1.

Рис. 1. Диаграмма изменения напряжения на линии при передаче одного байта информации.

Обозначения на рисунке:
В - cтартовый импульс;
Dn - информационные биты;
Р - признаковый бит начала команды;
S - стоповый бит;
t - время передачи одного бита.

3.3. Исходное состояние прямой и обратной линии передачи соответствует уровню логической единицы.

3.4. В соответствии со стандартом интерфейса RS232 передача информационной посылки осуществляется в последовательном коде. Началу передачи предшествует стартовый импульс с уровнем логического нуля, после которого передаются восемь информационных бит в прямом коде начиная с младшего разряда D0, и заканчивая старшим - D7. После старшего информационного разряда передается признаковый бит начала команды и один стоповый бит, которому соответствует уровень логической единицы.

3.5. Длительность временного интервала t, в течении которого передается уровень одного бита информации определяется набором стандартных скоростей передачи интерфейса RS232.

3.6. В исключительных и обоснованных случаях допускается применение нестандартных скоростей передачи.

4. Форматы команд и данных

полный формат, который применяется для обеспечения максимальной достоверности передачи информации;

укороченный формат для обеспечения максимальной скорости обмена данными.

4.1. Формат команды ЭХО-1А.

4.1.1. Каждый сеанс обмена информацией (передача одной команды или одного блока данных) начинается с передачи служебного байта начала команды, отличительной особенностью которого является установленный в единицу девятый бит. Все последующие байты команды (данных) содержат девятый бит нулевого уровня.

4.1.2. Старшая тетрада служебного байта представляет собой номер (адрес) устройства, которому предназначается (адресуется) команда. Младшая тетрада этого же байта содержит информацию о длине команды, т.е. количестве байт в команде без учета служебного (первого) байта и байта контрольной суммы, который передается в конце каждой посылки.

4.1.3. После передачи служебного байта ведущее устройство высылает на линию байт кода команды и, при необходимости, от одного до четырнадцати байт параметров команды или данных, если передача последних предусмотрена форматом данной команды.

4.1.4. Каждая информационная посылка завершается байтом контрольной суммы, которая подсчитывается путем арифметического сложения всех предшествующих байт посылки, включая служебный, без учета признака переноса и передается в дополнительном коде (рис. 2).

Рис. 2. Обычный формат команды.

Некоторые типы команд могут иметь расширенный формат. В этом случае сразу после команды обычного формата, который описан в п.п. 4.1.1. ...4.1.4., в линию передачи высылается блок данных с контрольной суммой в конце. Длина блока данных указывается в начале блока (1 байт). Контрольная сумма блока данных подсчитывается по тому же принципу, что и контрольная сумма команды обычного формата, т.е. арифметическим сложением без учета признака переноса всех байт блока, включая первый байт с информацией о длине блока данных. Все байты блока данных имеют признаковые биты начала команды нулевого уровня. Формат команды представлен на рис. 3.

Рис. 3. Обычный формат команды.

4.2. Формат команды ЭХО-1Б.

Данный формат команды отличается от формата ЭХО-1А тем, что команды передаваемые ведущим устройством, в конце посылки не содержат байта контрольной суммы.

Формат ЭХО-1Б допускает применение команды "Запрос адресата", которая отличается от других команд нулевой длиной, т.е. содержит только первый служебный байт, младшая тетрада которого равна нулю. По этой команде ведомым устройством может передаваться информация в соответствии с заранее оговоренным протоколом обмена.

4.3. Формат ответа и блока данных.

На каждую команду ведущего адресат передает в линию ответ, который должны быть представлен в формате, представленном на рис. 4. Количество байт данных в ответной посылке нормального формата может составлять от одного до пятнадцати.

Рис. 4. Формат передачи ответа нормальной длины.

Для пересылки блока данных, длина которого превышает пятнадцать байт, может применяться удлиненный формат данных, который отличается от обычного тем, что следом за ответом обычного формата, в линию передачи высылается блок данных увеличенной длины с контрольной суммой в конце блока. Все байты блока передаются со сброшенным битом паритета, а длина блока указывается в его начале (рис. 5).

Рис. 5. Удлиненный формат передачи данных.

При передаче многобайтных чисел первым в линию связи высылается байт старших разрядов.

При работе с форматом команд ЭХО-1б ответы ведомых устройств не содержат байты контрольных сумм.

5. Прочие условия (временные характеристики сеанса обмена)

5.1. При приеме адресованной к устройству серии информационных посылок устройство должно ожидать прием каждого последующего байта в течение тайм-аута, длительность которого должна быть не менее двух длительностей передачи одного байта.

5.2. Тайм-аут, в течение которого ведущее устройство ожидает начало ответа от адресата, определяется техническими особенностями системы процессорных устройств и может задаваться в каждом конкретном случае на основании требований аппаратных средств.

5.3. При возникновении ошибки или нарушении обмена ведущее устройство должно выполнить два повторных запроса адресата. Если правильный ответ не будет получен подряд на три запроса данного адресата, принимается решение о нарушении обмена (связи).

5.4. При разработке протоколов обмена рекомендуется использовать некоторые унифицированные коды команд, приведенные в Приложение 1, Приложение 2 и Приложение 3, а также унифицированные коды ответов, приведенные в Приложение 4.

Приложение 1

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ УНИФИЦИРОВАННЫЕ КОМАНДЫ УПРАВЛЕНИЯ.

Команды типа "принять": 000ХХХХХ

Приложение 2

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ УНИФИЦИРОВАННЫЕ КОМАНДЫ УПРАВЛЕНИЯ.

Приложение 3

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ УНИФИЦИРОВАННЫЕ КОМАНДЫ УПРАВЛЕНИЯ.

Команды типа "выполнить": 010ХХХХХ

Приложение 4

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ УНИФИЦИРОВАННЫЕ КОДЫ ОТВЕТОВ.