VGA RGB Interfejs analogowy z analogową transmisją sygnałów luminancji kolorów podstawowych umożliwia uzyskanie 2 24 @16,7 milionów kolorów. Aby zredukować przesłuchy, sygnały te przesyłane są skrętką dwużyłową z własnymi liniami powrotnymi (Return). Aby dopasować kabel, każda para sygnałów w monitorze jest obciążona rezystorem. Czarny kolor piksela na monitorze odpowiada potencjałowi zerowemu na liniach wszystkich kolorów; pełna jasność każdego koloru odpowiada poziomowi 0,7 V lub 1 V (opcjonalnie). Sygnały synchronizacji, sterowania i stanu przesyłane są na poziomach TTL. Diagramy czasowe Interfejs VGA Analog RGB pokazano na ryc. 2,46.
Ryż. 2.46 Schematy czasowe interfejsu analogowego RGB:
a – skanowanie linii; b – skanowanie kodu; c – obraz ogólny
Na ryc. 2.46 Sygnały RGB są pokazywane warunkowo: pokazane są przedziały czasowe, w których sygnały prowadzą do podświetlenia punktów ekranu, przez resztę czasu wejścia RGB są na siłę blokowane specjalnym napięciem. Wartości przedziałów czasowych a, b, c, d, e, f, g, h określa tryb pracy systemu wideo. Standard VESA DMT (Discrete Monitor Timing 1994–1998) określa dyskretny zakres opcji parametrów dla odpowiedniego trybu wideo. Późniejszy standard VESA GTF (Generalized Timing Formula Standard) określa formuły do określania wszystkich parametrów taktowania w zależności od formatu ekranu w pikselach, zapotrzebowania na dodatkowe widoczne ramki (Overscan Borders), rodzaju skanowania (z przeplotem lub z przeplotem) i liczby klatek na sekundę.
Karty wideo VGA i SVGA wykorzystują małe 15-pinowe złącze DB15. Styki złącza wysyłają sygnały czerwony, zielony, niebieski, czerwony powrót, zielony powrót, niebieski powrót, HSync, VSync, GND oraz sygnały IDO ¸ ID3 lub VESA DDC: SDA, SCL.
Należy pamiętać, że komputery Macintosh również wykorzystują złącze DB15 do podłączenia monitora; część DB15P jest zainstalowana na monitorze, a przypisanie styków jest inne.
Oprócz sygnałów jasności podstawowych kolorów i synchronizacji, interfejs przesyła także dane niezbędne do zautomatyzowania koordynacji parametrów i trybów monitora i komputera. Zainteresowania komputera są reprezentowane przez kartę wideo. Zapewnia identyfikację monitora wymaganą do obsługi PnP i zarządzanie energią monitora.
W celu najprostszej identyfikacji monitora do interfejsu wprowadzono najpierw cztery sygnały logiczne IDO-ID3, za pomocą których karta wideo mogła określić typ podłączonego monitora kompatybilnego z IBM. Jednak z tych sygnałów wykorzystano jedynie sygnał ID1, który określał, czy podłączony był monitor monochromatyczny. Zasadniczo monitor monochromatyczny może zostać rozpoznany przez kartę wideo po braku obciążenia linii czerwonej i niebieskiej.
Dlatego też równoległą identyfikację monitorów zastąpiono szeregową: kanałem interfejsu cyfrowego VESA DDC (Display Data Channel). Kanał ten zbudowany jest w oparciu o interfejsy I 2 C (DDC 2B) lub ACCESS.BUS (DDC 2AB), które wymagają jedynie dwóch sygnałów TTL – SCL i SDA. Parametry identyfikacyjne monitora przesyłane są kanałami DDC.
Dane identyfikacyjne monitora przechowywane są w pamięci nieulotnej monitora. Struktura bloku parametrów EDID (Extended Display Identification Data) jest taka sama dla każdej implementacji DDC: nagłówek (wskaźnik rozpoczęcia strumienia EDID); identyfikator produktu (nadawany przez producenta); wersja EDID; podstawowe parametry i możliwości wyświetlania; ustawić parametry synchronizacji; deskryptory parametrów synchronizacji; flaga rozszerzenia; suma kontrolna
Aby rozszerzyć możliwości karty graficznej, głównie w zakresie przetwarzania wideo, wiele kart graficznych posiada wewnętrzny interfejs do przesyłania informacji o pikselach synchronicznie z regeneracją ekranu. Interfejs ten służy do podłączenia karty graficznej z kartami nakładek wideo (video blasterami) i dekoderami MPEG. Złącze karty graficznej jest podłączone do tego samego złącza karty graficznej za pomocą płaskiego kabla taśmowego.
Adaptery VGA miały 26-pinowe złącze krawędziowe Pomocnicze złącze wideo VGA z podziałką lameli 0,1”. Następnie została ujednolicona Złącze funkcyjne VESA(VFC) (tabela 8.17), w którym przeznaczenie sygnałów jest prawie takie samo, ale wykorzystuje dwurzędowe złącze pinowe. To złącze adaptera graficznego VGA i SVGA umożliwia odbieranie strumienia bajtów danych zeskanowanych pikseli, gdy adapter działa w rozdzielczości do 640x480 pikselix256 kolorów. Zwykle interfejs działa na wyjściu i jest synchronizowany z generatorem karty graficznej. Jednakże ustawiając niski sygnał włączenia danych, karta graficzna może zmusić kartę graficzną do akceptowania pikseli; sygnał Sync Enable przełącza kartę graficzną na odbiór sygnałów synchronizacji poziomej i ramki; Sygnał PCLK Enable przełącza kartę graficzną na działanie z zewnętrznym sygnałem zegara pikseli.
Tabela 8.17. Złącze VFC
| Sygnał | Kontakt | Kontakt | Sygnał |
| GND | Dane 0 | ||
| GND | Dane 1 | ||
| GND | Dane 2 | ||
| Włącz dane | Dane 3 | ||
| Synchronizuj. włączać | Dane 4 | ||
| Włącz PCLK | Dane 5 | ||
| (Vcc) | Dane 6 | ||
| GND | Dane 7 | ||
| GND | PCLK | ||
| GND | PUSTY | ||
| GND | HSYNC | ||
| (Vcc) | VSYNC | ||
| (GND) | GND |
Dla trybów do 1024×768 z głębią kolorów High Color i True Color dostępne jest złącze VAFC - Złącze zaawansowanych funkcji VESA(Tabela 8.18) - dwurzędowy, o rozstawie 0,05" i odległości między rzędami 0,1". Ma głębokość bitową 16/32 bitów i przy maksymalnej częstotliwości punktu 37,5 MHz zapewnia szybkość przepływu danych 150 MB/s. 16-bitowa wersja VAFC wykorzystuje pierwsze 56 pinów, podczas gdy wersja 32-bitowa wykorzystuje wszystkie 80 pinów złącza. Dopuszczalna długość kabla wynosi 7". W tym interfejsie sygnały GRDY i VRDY wskazują gotowość (zdolność do generowania danych pikselowych) odpowiednio karty graficznej i systemu wideo, a kierunek przesyłania danych sterowany jest sygnałem EVID# .
Tabela 8.18. Złącze VAFC
| Kontakt | Sygnał | Zamiar | Kontakt | Sygnał | Zamiar |
| RSRV0 | Zarezerwować | GND | Grunt | ||
| RSRV1 | Zarezerwować | GND | Grunt | ||
| GENCLK | Wejście Genclocka | GND | Grunt | ||
| PRZESUNIĘCIE0 | Przesunięcie pikseli 2 | GND | Grunt | ||
| PRZESUNIĘCIE1 | Przesunięcie pikseli 1 | GND | Grunt | ||
| FSTAT | Stan bufora FIFO | GND | Grunt | ||
| VRDY | Wideo gotowe | GND | Grunt | ||
| GRDY | Grafika gotowa | GND | Grunt | ||
| PUSTY# | Wygaszanie | GND | Grunt | ||
| VSYNC | Synchronizacja pionowa | GND | Grunt | ||
| HSYNC | Synchronizacja pozioma | GND | Grunt | ||
| EGEN# | Włącz genclock | GND | Grunt | ||
| VCLK | Zegar danych graficznych | GND | Grunt | ||
| RSRV2 | Zarezerwować | GND | Grunt | ||
| DCLK (PCLK) | Zegar danych wideo (piksel). | GND | Grunt | ||
| DOWÓD # | Sterowanie kierunkiem danych wideo | GND | Grunt | ||
| P0 | Dane wideo 0 | P1 | Dane wideo 1 | ||
| GND | Grunt | P2 | Dane wideo 2 | ||
| P3 | Dane wideo 3 | GND | Grunt | ||
| P4 | Dane wideo 4 | P5 | Dane wideo 5 | ||
| GND | Grunt | P6 | Dane wideo 6 | ||
| P7 | Dane wideo 7 | GND | Grunt | ||
| P8 | Dane wideo 8 | P9 | Dane wideo 9 | ||
| GND | Grunt | P10 | Dane wideo 10 | ||
| P11 | Dane wideo 11 | GND | Grunt | ||
| P12 | Dane wideo 12 | P13 | Dane wideo 13 | ||
| GND | Grunt | P14 | Dane wideo 14 | ||
| P15 | Dane wideo 15 | GND | Grunt | ||
| P16 | Dane wideo 16 | P17 | Dane wideo 17 | ||
| GND | Grunt | P18 | Dane wideo 18 | ||
| P19 | Dane wideo 19 | GND | Grunt | ||
| P20 | Dane wideo 20 | P21 | Dane wideo 21 | ||
| GND | Grunt | P22 | Dane wideo 22 | ||
| P23 | Dane wideo 23 | GND | Grunt | ||
| P24 | Dane wideo 24 | P25 | Dane wideo 25 | ||
| GND | Grunt | P26 | Dane wideo 26 | ||
| P27 | Dane wideo 27 | GND | Grunt | ||
| P28 | Dane wideo 28 | P29 | Dane wideo 29 | ||
| GND | Grunt | P30 | Dane wideo 30 | ||
| P31 | Dane wideo 31 | GND | Grunt |
Oprócz tych standardów dostępna jest także specjalna wewnętrzna 32-bitowa magistrala do wymiany danych pomiędzy urządzeniami multimedialnymi - Kanał medialny VESA(Kanał maszyny wirtualnej). Ta magistrala (kanał), w odróżnieniu od omówionych powyżej interfejsów typu punkt-punkt, koncentruje się na rozgłoszeniowym przesyłaniu danych pomiędzy kilkoma abonentami.
Interfejsy wideo
W tradycyjnej technologii nadawania telewizji kolorowej sygnał wideo przenosi bezpośrednio informację o chwilowej wartości jasności (zawiera także impulsy synchronizujące o ujemnej polaryzacji), a informacja o kolorze przekazywana jest w formie modulowanej na dodatkowych częstotliwościach. Zapewnia to kompatybilność odbiornika czarno-białego, który ignoruje informacje o kolorze, z kanałem transmitującym kolor. Jednakże sposób kodowania informacji o kolorze i częstotliwość skanowania są różne w systemach PAL, SECAM i NTSC. W technologii wideo stosowane są różne interfejsy niskiej częstotliwości (nie uwzględnia się tu ścieżki częstotliwości radiowej).
W interfejsie Wideo kompozytowe Pełny standardowy sygnał wideo o napięciu międzyszczytowym około 1,5 V jest przesyłany kablem koncentrycznym (75 omów). Do podłączenia służą koncentryczne złącza RCA („dzwonki”). Interfejs ten jest typowy dla domowych magnetowidów, kamer analogowych i telewizorów. W komputerze PC ten interfejs jest używany jako dodatkowy interfejs wyjściowy karta graficzna oraz jako interfejs wejściowy w urządzeniach do przechwytywania wideo.
Interfejs S-Video(Separate Video) wykorzystuje oddzielne linie sygnałowe: Y dla kanału luminancji i synchronizacji (luminancja + synchronizacja, zwykły czarno-biały sygnał wideo) i C dla sygnału koloru. Linia C przenosi częstotliwość podnośnej modulowaną sygnałami różnicy kolorów (sygnał impulsowy). Sygnał Y ma wahanie 1 V, sygnał C w standardzie NTSC ma wahanie 0,286 V, w PAL/SECAM - 0,3 V. Obie linie muszą być zakończone terminatorem 75 omów. Standardowe 4-pinowe złącze mini-DIN S-Video (ryc. 8.14, A) służy jako interfejs dla wysokiej jakości systemów wideo, jego nazwy są synonimami S-VHS I T/C. Ten interfejs komputera PC może być również używany jako wejście i dodatkowe wyjście; zapewnia więcej wysoka jakość transmisja obrazów wideo. Czasami używane są również 7-pinowe złącza mini-DIN; ich zewnętrzne 4 piny mają ten sam cel, a 3 wewnętrzne piny służą do różnych celów (może być również sygnał złożony). Wyjście S-Video można łatwo przekonwertować na sygnał dla wejścia kompozytowego (ryc. 8.14, B); obwód ten nie zapewnia odpowiedniego dopasowania impedancji, ale zapewnia akceptowalną jakość obrazu. Odwrotna konwersja tego obwodu jest znacznie gorsza, ponieważ na sygnał luminancji będą miały wpływ zakłócenia w postaci sygnału chrominancji.
Ryż. 8.14. Interfejs S-Video: A- złącze, B- konwersja na sygnał kompozytowy
Zapewniona jest najwyższa jakość transmisji profesjonalny(studio) Interfejs YUV(profesjonalne wideo), wykorzystując trzy linie sygnałowe: tutaj sygnały różnicy kolorów U i V są przesyłane w formie niemodulowanej.
Interfejsy urządzeń audio
Karta dźwiękowa posiada zestaw złączy do podłączenia zewnętrznych sygnałów audio, analogowych i cyfrowych, a także interfejs MIDI do komunikacji z elektronicznymi instrumentami muzycznymi. Cyfrowe dane audio mogą być także przesyłane poprzez uniwersalne magistrale USB i Fire Wire (patrz rozdział 4.2).
Interfejsy analogowe umożliwiają podłączenie standardowego sprzętu AGD, mikrofonu i analogowego wyjścia CD-ROM. Większość kart konsumenckich wykorzystuje małe złącza dla sygnałów analogowych - „mini-jack” o średnicy 3,5 mm, mono i stereo. Złącza te są uniwersalne (stosowane w sprzęcie gospodarstwa domowego), ale mają bardzo niskiej jakości styki - są źródłem szumów (szeleści i trzaski), a czasami po prostu tracą kontakt. Ich pełnowymiarowe 6-milimetrowe „krewni”, typowe dla sprzętu profesjonalnego, są bardzo wysokiej jakości, jednak ze względu na duże wymiary nie są stosowane w kartach dźwiękowych. Niektóre wysokiej jakości karty kierują sygnały wejścia i wyjścia liniowego do par gniazd RCA, które zapewniają bardzo dobry kontakt, szczególnie w wersji pozłacanej. Potocznie takie złącza, często stosowane w domowych magnetowidach, nazywane są „dzwonkami” lub „tulipanami”.
Układ obwodów na mini-jack jest ujednolicony: lewy kanał znajduje się na styku centralnym, ekran (masa) znajduje się na cylindrze zewnętrznym, prawy kanał na cylindrze pośrednim. Jeśli gniazdo stereo zostanie podłączone do gniazda mono i odwrotnie, sygnał będzie przesyłany tylko przez lewy kanał. Wszelkie połączenia w systemach stereo wykonujemy kablami „prostymi” (styki złącza łączymy „jeden do jednego”). Nie ma jednego podejścia do łączenia kanałów centralnego i niskich w systemie 6-głośnikowym - może być to konieczne kabel krosowany. Nieprawidłowe podłączenie będzie zauważalne poprzez „pisk” głośnik niskotonowy(subwoofer) i „buczenie” głośnika centralnego.
Podłączenie urządzeń do karty dźwiękowej poprzez złącza zewnętrzne zwykle nie sprawia problemów - są one zunifikowane i wystarczy znać przeznaczenie złączy zaznaczonych na tylnym panelu.
♦ Wyrysować- wejście liniowe z magnetofonu, tunera, odtwarzacza, syntezatora itp. Czułość wynosi około 0,1–0,3 V.
♦ Zakreślać- wyjście sygnału liniowego do zewnętrznego wzmacniacza lub magnetofonu, poziom sygnału około 0,1–0,3 V.
♦ Wyjście głośnika- dostęp do systemy głośnikowe lub słuchawki. Nie zaleca się podłączania do niego zewnętrznego wzmacniacza mocy, ponieważ zniekształcenia są tutaj większe niż na wyjściu liniowym.
♦ Wejście mikrofonowe- wejście mikrofonowe, czułość 3-10 mV. Wejście to jest zwykle monofoniczne, ale czasami stosuje się gniazdo trzypinowe (jak w stereo), z dodatkowym pinem (w miejscu prawego kanału) przeznaczonym do zasilania mikrofonu elektretowego.
Podłączanie urządzeń wewnętrznych do wejść analogowych może być bardziej kłopotliwe. W tym celu stosuje się złącza czteropinowe, różniące się zarówno rozstawem pinów, jak i przeznaczeniem. Aby podłączyć CD-ROM, często umieszcza się obok siebie dwa lub nawet trzy złącza ze stykami sygnałowymi połączonymi równolegle, ale może to nie pomóc, jeśli kabel ma inny układ sygnału. Można to zaoszczędzić, przestawiając styki na złączu kabla, w celu wciśnięcia igłą występu mocującego styku. Następnie styk można pociągnąć w stronę kabla i przenieść do innego gniazda. Rodzaj i możliwości lokalizacji styków sygnałowych wejść audio pokazano na rys. 8.15. Dla uzupełnienia obrazu dodamy, że złącze może mieć wypust po przeciwnej stronie (z powodu błędu montera kabla lub zgodnie z wewnętrzną normą jego producenta). Zadanie połączenia nadal nie jest beznadziejne, ponieważ wymaga prawidłowego umieszczenia tylko dwóch styków sygnałowych, a wspólne styki przewodów wyróżniają się tym, że są podłączone do magistrali na płytce i do ekranu na kablu. Położenie lewego i prawego kanału płyty audio CD w większości przypadków nie jest aż tak istotne.
Ryż. 8.15. Złącza audio
Interfejsy cyfrowe
S/PDIF(Format interfejsu cyfrowego Sony/Philips) – cyfrowy interfejs szeregowy (i formaty danych) służący do przesyłania sygnałów audio pomiędzy blokami domowego cyfrowego sprzętu audio (DAT, CD-ROM itp.). Interfejs ten jest uproszczoną wersją interfejsu studyjnego AES/EBU (Audio Engineers Society/European Broadcast Union). Interfejs AES/EBU wykorzystuje symetryczny dwużyłowy kabel ekranowany o impedancji 110 Ohm, złącza XLR, poziom sygnału - 3-10 V, długość kabla - do 12 m.
Interfejs S/PDIF wykorzystuje kabel koncentryczny 15 Ohm, złącza RCA lub BNC, poziom sygnału wynosi 0,5–1 V, długość kabla do 2 m. W kartach dźwiękowych wewnętrzne złącza S/PDIF są prostsze – tak tylko para pinów (jak zworki) na płycie z odpowiadającą im częścią na kablu. W nowych zastosowano te same uproszczone złącza Napędy CD-ROM z wyjściem S/PDIF. „Standardowy” obwód nadajnika S/PDIF zawiera separację transformator impulsowy(1:1), dzięki czemu podłączone urządzenia są izolowane galwanicznie. Istnieją również uproszczone opcje, bez transformatora izolującego. Podczas podłączania urządzeń z niestandardowymi interfejsami mogą pojawić się problemy z powodu niedopasowanych poziomów sygnału. W takim przypadku sygnał może być niestabilny (dźwięk zostanie przerwany) lub w ogóle nie zostać odebrany. Problemy te można rozwiązać za pomocą improwizowanych środków - instalując dodatkowe kondycjonery sygnału.
Oprócz wersji elektrycznej dostępna jest także optyczna wersja interfejsu S/PDIF – Toslink, standard EIAJ CP-1201 – z emiterami podczerwieni (660 nm). Zastosowanie optyki pozwala na pełną izolację galwaniczną urządzeń, co jest niezbędne do zmniejszenia poziomu zakłóceń. W przypadku światłowodu plastikowego (POF) długość kabla nie przekracza 1,5 m, w przypadku włókna szklanego - 3 m W Internecie dostępnych jest wiele schematów konwersji interfejsu, z których jeden pokazano na ryc. 8.16. Tutaj pierwszy falownik via informacja zwrotna doprowadzony przekrój liniowy charakterystyka przenoszenia, dzięki czemu mała sygnał wejściowy powoduje jego przełączenie. Układ wyposażony jest w układ HCT74U04 (6 falowników); Zamiast diody LED można zastosować firmowy transceiver Toslink; należy go podłączyć bez rezystora balastowego (220 omów) bezpośrednio do wyjścia falownika (rezystor znajduje się w transiwerze).
Ryż. 8.16. Obwód konwertera interfejsu elektrycznego na optyczny S/PDIF (Toslink)
Poprzez interfejs S/PDIF informacja przesyłana jest klatka po ramce w kodzie szeregowym, zapewniając synchronizację i monitorowanie niezawodności transmisji (kody Reeda-Solomona). Ramka zawiera wskaźnik formatu danych - PCM lub non-PCM, który pozwala ten interfejs przesyłaj spakowane dane cyfrowe (na przykład MPEG dla AC-3). Jest też bit ochrony przed kopiowaniem, flaga preemfazy i kilka innych danych serwisowych. W trybie PCM próbki każdego kanału mogą mieć szerokość 16, 20 lub 24 bitów, częstotliwość próbkowania określa częstotliwość sygnał cyfrowy. Odbiornik S/PDIF sam określa częstotliwość próbkowania na podstawie odbieranego sygnału; najczęściej używane częstotliwości to 32, 44,1 i 48 kHz.
Oprócz tych interfejsów sprzęt studyjny wykorzystuje interfejsy ADAT i TDIF, które są dostępne tylko w drogich, profesjonalnych kartach dźwiękowych. Aby wymieniać dane z Napędy DVD Wykorzystywany jest cyfrowy interfejs szeregowy I2S.
Interfejs MIDI
Interfejs cyfrowy instrumentu muzycznego MIDI(Musical Instrument Digital Interface) to szeregowy interfejs asynchroniczny o częstotliwości transmisji 31,25 Kb/s. Interfejs ten, opracowany w 1983 roku, stał się de facto standardem dla łączenia komputerów, syntezatorów, urządzeń nagrywających i odtwarzających, mikserów, urządzeń do efektów specjalnych i innego sprzętu do muzyki elektronicznej. Obecnie zarówno drogie syntezatory, jak i tanie klawiatury muzyczne posiadają interfejs MIDI, który można wykorzystać jako komputerowe urządzenia wejściowe. Za pomocą interfejsu MIDI urządzenia wymieniają między sobą komunikaty, co zostało pokrótce opisane w książce. W jednym interfejsie można zorganizować do 16 kanałów logicznych, z których każdy może sterować własnym instrumentem.
W interfejs fizyczny ma zastosowanie pętla prądowa 5 mA(ewentualnie do 10 mA) z izolacją galwaniczną (transoptor). obwód wejściowy. Zero logiczne odpowiada obecności prądu, jedynka logiczna (a reszta) odpowiada brakowi prądu (w „klasycznej” telekomunikacyjnej pętli prądowej jest odwrotnie).
Interfejs definiuje trzy typy portów: Wejście MIDI, wyjście MIDI I Przejście MIDI .
Port wejściowy Wejście MIDI jest wejściem interfejsu „pętli prądowej”, odizolowanym galwanicznie od odbiornika transoptorem o prędkości nie gorszej niż 2 μs. Urządzenie śledzi przepływ informacji na tym wejściu i reaguje na kierowane do niego polecenia i dane.
Port wyjściowy Wyjście MIDI reprezentuje wyjście źródła prądu galwanicznie połączonego z obwodem urządzenia. Rezystory ograniczające chronią obwody wyjściowe przed uszkodzeniem w wyniku zwarcia do masy lub źródła 5 V. Strumień informacji z tego urządzenia jest dostarczany na wyjście. Jeśli urządzenie jest specjalnie skonfigurowane, strumień ten może również zawierać przetłumaczony strumień wejściowy, ale nie jest to typowe.
Port przelotowy MIDI-Thru służy jedynie do przekazywania strumienia wejściowego; jego właściwości elektryczne są podobne do wyjściowych. Jego obecność nie jest wymagana dla wszystkich urządzeń.
Stosowane złącza to 5-pinowe złącza DIN, powszechnie stosowane w domowym sprzęcie audio; schemat kabla połączeniowego pokazano na ryc. 8.17.
Ryż. 8.17. Kable połączeniowe MIDI
Zewnętrzny port MIDI (z sygnałami TTL) jest zwykle podłączony do nieużywanych pinów (12 i 15) złącza adaptera do gier (DB-15S). Aby jednak podłączyć standardowe urządzenia MIDI, potrzebujesz adapter, realizujący interfejs „pętli prądowej” (interfejs TTL na złączu karty). Adapter jest zwykle wbudowany w specjalny kabel, którego schemat pokazano na ryc. 8.18. Niektóre modele komputerów PC mają wbudowane adaptery i standardowe 5-pinowe złącza MIDI.
Ryż. 8.18. Opcja schematu kabla adaptera MIDI
Programowy port MIDI jest zazwyczaj kompatybilny z MPU-401 UART. MPU-401 Roland to pierwsza powszechnie stosowana karta rozszerzeń dla komputerów PC z interfejsem MIDI. MPU oznacza MIDI Processing Unit – urządzenie służące do przetwarzania komunikatów MIDI. Kontroler ten, oprócz asynchronicznego portu szeregowego (UART), implementuje interfejs fizyczny MIDI posiadało zaawansowany sprzęt do używania komputera PC jako sekwencera. Kontroler MPU-401 obsługiwał prosty tryb pracy - tryb UART, który korzystał tylko z dwukierunkowego portu asynchronicznego; W nowoczesnych kartach dźwiękowych kompatybilność z MPU-401 obsługiwana jest tylko w tym trybie.
W przestrzeni we/wy MPU-401 zajmuje dwa sąsiednie adresy MPU (zwykle 330h) i MPU+1.
♦ Port DATA (adres MPU+0) - rejestracja i odczyt bajtów przesyłanych i odbieranych poprzez interfejs MIDI. W trybie inteligentnym dane pomocnicze z MPU (niezwiązane ze strumieniem MIDI) są również odczytywane przez ten sam port.
♦ Port STATUS/COMMAND (adres MPU+1) - odczyt stanu/zapis komend (zapis - tylko dla tryb inteligentny). W bajcie stanu zdefiniowane są następujące bity:
Bit 7 - DSR (Data Set Ready) - gotowość (DSR=0) odebranych danych do odczytu (bit ustawiany jest na jeden, gdy z rejestru danych zostaną odczytane wszystkie odebrane bajty);
Bit 6 - DRR (Data Read Ready) - gotowość (DRR=0) UART-u do zapisu danych lub rejestru poleceń (warunek gotowości do zapisu nie wystąpi, jeśli odbiornik będzie posiadał nieprzeczytany bajt danych).
Po włączeniu zasilania „prawdziwa” karta MPU-401 instalowana jest w trybie inteligentnym, z którego można ją przełączyć w tryb UART poleceniem o kodzie 3Fh. Reset programowy MPU-401 (ponowny powrót do trybu inteligentnego) odbywa się za pomocą komendy RESET (kod FFh), MPU odpowie na tę komendę potwierdzeniem ACK (FEh). Bajt potwierdzający jest pobierany z rejestru danych; MPU nie zaakceptuje następnego polecenia, dopóki nie zostanie ono dostarczone. MPU nie odpowiada na polecenie o kodzie 3Fh z potwierdzeniem (niektóre emulatory również reagują na to polecenie).
Wprowadzanie danych można przeprowadzić poprzez programowe odpytywanie bitu DSR lub przez przerwania. Przerwania sprzętowe z MPU w trybie UART są generowane po otrzymaniu bajtu. Procedura obsługi przerwań musi odczytać wszystkie odebrane bajty, sprawdzając przed wyjściem, czy DSR = 1 (w przeciwnym razie odebrane bajty mogą zostać utracone).
Wyjście danych włączone przez bit DRR, przerwania gotowości wyjścia nie są generowane.
Kompatybilny z MPU-401, spotykany w większości nowoczesnych kart dźwiękowych z interfejsem MIDI, oznacza obecność transiwera, który jest programowo kompatybilny z MPU-401 w trybie UART; Funkcje trybu inteligentnego zazwyczaj nie są obsługiwane.
Na niektórych płyty główne Stosowane są kontrolery interfejsu LSI, w których tryb UART używany dla portu COM można przełączyć na tryb portu MIDI poprzez konfigurację poprzez BIOS SETUP.
Za pomocą magistrali USB można podłączyć do komputera dużą liczbę urządzeń MIDI. W tym celu firma Roland produkuje na przykład 64-kanałowy procesor S-MPU64, który oprócz magistrali USB posiada 4 wejściowe i 4 wyjściowe porty MIDI. Oprogramowanie umożliwia połączenie do 4 jednostek na jednej magistrali USB, co zwiększa liczbę kanałów do 256.
Interfejs karty córki
Wiele modeli kart dźwiękowych posiada wewnętrzne złącze interfejsu umożliwiające podłączenie karty-córki do syntezatora MIDI (złącze płyty rozszerzeń). Złącze (tabela 8.19) karty głównej wyprowadza sygnał portu MIDI (TTL, a także złącze joysticka) i sygnał resetu sprzętowego syntezatora, a z karty-córki odbierany jest sygnał stereofoniczny sygnał analogowy, który trafia do głównego miksera kart. Na szynach zasilających masa analogowa (AG) jest oddzielona od masy cyfrowej (DG). Dodatkowo można wykorzystać wejście MIDI (również TTL). Złącze może być również oznaczone jako złącze WT (Wavetable), złącze Waveblaster.
Tabela 8.19. Przypisanie pinów złącza karty córki
Podłączenie karty-córki jest równoznaczne z podłączeniem zewnętrznego syntezatora do wyjścia MIDI karta dźwiękowa. Jeżeli karta dźwiękowa nie posiada złącza umożliwiającego podłączenie karty córki, wówczas kartę córkę można podłączyć do zewnętrznego złącza joysticka/MIDI oraz do wejść analogowych karty dźwiękowej. Oczywiście do karty córki musi zostać doprowadzone zasilanie, a także sygnał resetu sprzętowego.
Wykład 6. Interfejsy i karty graficzne
Interfejsy wyświetlacza.
Adaptery wyświetlacza.
Parametry systemu wideo.
Literatura: 1. Hooke. M. Sprzęt komputerowy IBM. Piotr, 2005, s. 23. 510-545.
1.1. Ogólna charakterystyka interfejsy wyświetlacza.
W tradycyjnych technikach nadawania telewizji kolorowej (PAL, SECAM lub NTSC) sygnał wideo przenosi bezpośrednio informację o chwilowej wartości jasności fn, a informacja o kolorze jest przesyłana w formie modulowanej na dodatkowych częstotliwościach fd. Zapewnia to kompatybilność obrazu czarno-białego odbiornik ignorujący informacje o kolorze, z kanałem transmisji koloru.
f d1 =4,43 MHz f n =4,5 MHz f d2 =4,6 MHz
Jednak dla podsumowania informacje graficzne Przy wysokiej rozdzielczości żaden z tradycyjnych systemów transmisji nie jest odpowiedni, ponieważ mają one znacznie ograniczoną szerokość pasma kanału kolorowego (tj. minimum 35 MHz jest nieosiągalne). Do monitorów z wysoka rozdzielczość Bezpośrednie podanie sygnału można zastosować wyłącznie na wejścia wzmacniaczy wideo o podstawowych barwach - RGB-wejście (Czerwony Zielony Niebieski - czerwony, zielony i niebieski).
Interfejs pomiędzy kartą wideo a monitorem może być dyskretny (z sygnałami TTL) lub analogowy. W trakcie ewolucji dyskretnego interfejsu monitorów monochromatycznych i pierwszych kolorowych CGA I E.G.A. zastąpiony popularnym obecnie interfejsem analogowym VGA, zapewniając dużą liczbę kolorów. Jednak później jakość transmisji sygnału analogowego przestała zaspokajać rosnące potrzeby (wraz ze wzrostem szybkości skanowania i rozdzielczości) i pojawił się nowy interfejs cyfrowy DVI. W przypadku płaskich wyświetlaczy, charakteryzujących się organizacją matrycy i stosunkowo dużą bezwładnością ogniw, wskazane jest zastosowanie specjalizowanego interfejsu cyfrowego (Flat Panel Monitor Interface, ale nie DVI).
Nowoczesne adaptery po raz kolejny umożliwiły podłączenie standardowego telewizora poprzez specjalny konwerter sygnału. Dla interfejsu telewizyjnego możliwa jest synchronizacja z zewnętrznego systemu telewizyjnego (konwertera), co jest ważne dla łączenia komputerowego sygnału wideo z zewnętrznym „środowiskiem telewizyjnym”.
Pierwsze monitory komputerowe miały dyskretny interfejs z poziomami TTL RGB TTL. W przypadku monitora monochromatycznego zastosowano tylko dwa sygnały - wideo (włączanie/wyłączanie wiązki) i zwiększoną jasność. W ten sposób monitor może wyświetlać trzy stopnie jasności: chociaż 2 2 - 4, „ciemny piksel” i „ciemny o zwiększonej jasności” są nie do odróżnienia.
Włącz/wyłącz monitor
W klasie monitory kolorowe płyta CD { Kolor Wyświetlacz) był jeden sygnał włączenia każdej wiązki i ogólny sygnał zwiększonej jasności. Tym samym możliwe było określenie 4 2 = 16 kolorów.
Monitor G
Następna klasa - ulepszony kolorowy wyświetlacz ECD (Wzmocniony Kolor Wyświetlacz) miał dyskretny interfejs z dwoma sygnałami dla każdego koloru podstawowego. Sygnały umożliwiały ustawienie jednego z czterech stopni intensywności; osiągnięta całkowita liczba zakodowanych kolorów (2 2) 3 =2 6 = 64.
2 – dwa sygnały na kanał;
3 – trzy kanały.
Sygnały CZERWONY, ZIELONY, NIEBIESKI i Czerwony, Zielony, Niebieski wskazują odpowiednio najbardziej znaczące i najmniej znaczące bity kolorów podstawowych.
G, g Monitor
Synchronizacja pozioma i ramkowa monitora odbywa się za pomocą sygnałów H.Sync i V.Sync. (synchronizacja pozioma, pionowa)
Pomimo powszechnego wykorzystania sieci cyfrowych, analogowe kanały danych są nadal w użyciu. Jest tego kilka powodów.
W układach automatyki przemysłowej tak duża liczba urządzeń opracowanych i wyprodukowanych wiele lat temu, które wykorzystują analogowe kanały danych. Mogą to być czujniki, elementy wykonawcze (zawory, pompy), a także urządzenia rejestrujące (rejestratory). Wymiana tego sprzętu jest powolna i wymaga bardzo dużych inwestycji kapitałowych. Ponadto przejście całego przedsiębiorstwa do sieci cyfrowych oznacza natychmiastową wymianę niemal całego sprzętu i informatycznych sieci kablowych. Tak zakrojona na szeroką skalę rekonstrukcja wymaga nie tylko ogromnych środków finansowych, ale także wstrzymania procesu produkcyjnego, co w wielu przypadkach jest niedopuszczalne. Dlatego przy tworzeniu lub modernizacji układów automatycznego sterowania konieczne jest wykorzystanie analogowych kanałów transmisji danych do odbioru informacji z czujników i przekazania sterowania do elementów wykonawczych.
Zalety
Główną zaletą stosowania pętli prądowej 4...20 mA jako interfejsu danych z czujników jest zastosowanie tylko dwóch przewodów do podłączenia do systemu akwizycji danych. Ponadto, w przeciwieństwie do interfejsów cyfrowych, nie ma dodatkowego sprzętu ani oprogramowanie do wdrożenia standardowy protokół wymiana danych lub dodatkowe ustawienia (np. programowanie adresu) podczas instalacji.
Prąd lub napięcie
Ryż. 1.
Jednocześnie zastosowanie interfejsów analogowych z inteligentnymi czujnikami (w których wbudowane są mikrokontrolery do wstępnego przetwarzania sygnału) lub elementami wykonawczymi z interfejsem analogowym, którymi musi sterować sterownik cyfrowy, wymaga zastosowania przetwornika cyfrowo-na -przetwornik analogowy. Biorąc pod uwagę, że w różnych przypadkach można zastosować zarówno interfejsy prądowe, jak i potencjalne, aby uprościć obwód i obniżyć jego koszt, wskazane jest wybranie układu DAC, który może zapewnić oba rodzaje sygnałów wyjściowych bez dodatkowych elementów.
To układ specjalizowanego szesnastobitowego przetwornika cyfrowo-analogowego MAX5661(patrz ryc. 2).
Ryż. 2.
Możliwości mikroukładu wyraźnie odróżniają go od podobnych urządzeń. Warto zaznaczyć, że jest w stanie generować zarówno sygnały prądowe w zakresie 0...20/4...20 mA, jak i potencjałowe (w tym obwód 4-przewodowy z kompensacją rezystancji przewodów łączących) o amplituda do ±10 V, przy początkowym przesunięciu zera nie przekraczającym 0,1%, a błąd całkowity nie większy niż 0,3% pełnej skali. Charakterystyka przenoszenia Przetwornik DAC gwarantuje monotoniczność, co jest niezwykle ważne w przypadku regulatorów o zamkniętej pętli.
Projektując mikroukład zdecydowano się zastosować zewnętrzne źródło napięcia odniesienia o wartości 4,096 V. Wynika to z faktu, że podczas pracy przetwornika DAC temperatura kryształu może znacznie się zmieniać, co może mieć istotny wpływ na parametry wbudowanego napięcia odniesienia i znacznie zmniejszają dokładność całego systemu. Ta zmiana temperatury jest szczególnie wyraźna na wyjściu prądowym przy wysokich napięciach zasilania (które mogą wynosić do 40 V) i niskiej rezystancji obciążenia, ponieważ tranzystor wyjściowy przetwornika napięcia na prąd jest wbudowany w mikroukład. W przypadku niskobitowego przetwornika cyfrowo-analogowego nie byłoby to wielkim problemem, ale w przypadku systemów 16-bitowych przeniesienie źródła napięcia odniesienia poza układ scalony może znacząco poprawić dokładność.
Za dodatkową zaletę opisywanego układu można uznać wykorzystanie szybkiego (do 10 MHz) interfejsu szeregowego SPI/QSPI/Microwire do komunikacji z mikrokontrolerem sterującym oraz możliwość łączenia kilku układów szeregowo (Daisy Chaining). . Istnieje wyjście FAULT, które staje się aktywne, gdy zwarcie wyjście napięciowe lub przerwanie pętli prądowej. Informacja o stanie alarmowym wyjść dostępna jest także poprzez interfejs szeregowy. Stopnie wyjściowe mikroukładu można skonfigurować programowo lub za pomocą specjalnych wejść podłączonych do masy lub napięcia zasilania (nominalnie +5 V).
Układ MAX5661 posiada również dwa wejścia do sterowania asynchronicznego. Jeden z nich – CLR – pozwala albo zresetować DAC, albo załadować wstępnie ustawioną wartość (zdefiniowaną przez oprogramowanie). Drugi, LDAC, umożliwia załadowanie wartości rejestru danych wejściowych. Obydwa wejścia można wykorzystać do jednoczesnego asynchronicznego sterowania kilkoma chipami.
Wniosek
Analogowa transmisja informacji nadal cieszy się popularnością w tradycyjnie konserwatywnych zastosowaniach przemysłowych. Potwierdza to fakt, że producenci chipów w dalszym ciągu oferują nowe zintegrowane rozwiązania do jego wdrożenia.
Paragon informacje techniczne, zamówienie próbek, dostawa -
e-mail:
