Современные компьютеры обладают широкими возможностями для работы с видео, и их владельцы частенько смотрят фильмы на экране монитора. А с появлением мультимедийных платформ barebone, ориентированных на использование в качестве домашнего медиацентра, интерес к подключению аудио- и видеоаппаратуры только усиливается.
Куда как удобнее и практичнее смотреть видео на большом экране телевизора, тем более что практически все современные видеокарты оснащены телевизионным выходом.
Необходимость в подключении телевизора к компьютеру возникает также при монтаже любительского видео. Как вы легко сможете убедиться на практике, изображение и звук на компьютере существенно отличаются от тех, что вы потом увидите и услышите по телевизору. Поэтому все видеоредакторы позволяют просматривать предварительные результаты монтажа на телевизионном приемнике прямо с рабочей шкалы еще до создания фильма. Опытные видеолюбители постоянно контролируют изображение и звук, выводя их на телевизионный экран, а не на монитор компьютера.
Такие темы, как настройка видеокарт, выбор стандарта изображения, а также сравнение качества видеовыходов видеокарт различных производителей и решение возникающих при этом проблем, выходят за рамки данной статьи - здесь мы рассмотрим лишь следующие вопросы: какие разъемы могут встретиться на телевизоре и на видеокарте, как они согласуются между собой и какие существуют способы подключения компьютера к телевизору.
В компьютерах уже довольно давно используется 15-контактный аналоговый интерфейс D-Sub HD15 (Mini-D-Sub), который по традиции называют VGA-интерфейсом. Интерфейс VGA передает сигналы красного, зеленого и синего цветов (RGB), а также информацию о горизонтальной развертке (H-Sync) и вертикальной синхронизации (V-Sync).
Все современные видеокарты имеют такой интерфейс или же обеспечивают его при помощи переходника из универсального комбинированного интерфейса DVI-I (DVI-integrated).
Таким образом, к разъему DVI-I можно подключать как цифровые, так и аналоговые мониторы. Переходник с интерфейса DVI-I на VGA обычно входит в комплект поставки ко многим графическим картам и позволяет подключать старые мониторы с 15-контактной вилкой D-Sub (VGA).
Обратите внимание, что не любой DVI-интерфейс поддерживает аналоговые VGA-сигналы, которые можно получить через подобные переходники. У некоторых видеокарт имеется цифровой интерфейс DVI-D, к которому можно подключать только цифровые мониторы. Визуально такой интерфейс отличается от DVD-I отсутствием четырех отверстий (контактов) вокруг горизонтальной прорези (сравните правые части белых DVI-разъемов).
Часто современные графические карты оснащаются двумя выходами DVI, и в этом случае они, как правило, универсальные - DVI-I. Такая видеокарта может одновременно работать с любыми мониторами, причем как с аналоговыми, так и с цифровыми в любом наборе.
DVI-интефейс (TDMS) был разработан главным образом для цифровых мониторов, которые не требуют от графической карты перевода цифровых сигналов в аналоговые.
Но поскольку переход с аналоговых мониторов на цифровые идет медленно, то разработчики графического оборудования обычно используют эти технологии параллельно. Кроме того, современные видеокарты могут работать и с двумя мониторами одновременно.
Универсальный интерфейс DVI-I позволяет использовать как цифровое, так и аналоговое подключение, а DVI-D - только цифровое. Впрочем, интерфейс DVI-D встречается сегодня довольно редко и обычно применяется только в дешевых видеоадаптерах.
Кроме того, цифровые разъемы DVI (причем как DVI-I, так и DVI-D) имеют две разновидности - Single Link и Dual Link, которые отличаются количеством контактов (в Dual Link задействованы все 24 цифровых контакта, а в Single Link - только 18). Single Link годится для применения в устройствах с разрешением вплоть до 1920x1080 (полное разрешение HDTV), для бо льших разрешений требуется уже Dual Link, который позволяет вдвое увеличить количество выводимых пикселов.
Цифровой мультимедийный интерфейс HDMI (High Definition Multimedia Interface) разработан совместно целым рядом крупных компаний - Hitachi, Panasonic, Philips, Sony и др. 19-контактный вариант HDMI широко используется сегодня для передачи сигналов телевидения высокой четкости (HDTV) с разрешением до 1920x1080 (1080i). Для передачи видеосигнала более высокого разрешения требуются уже 29-контактные разъемы типа B. Кроме того, HDMI может обеспечить до восьми каналов звука с разрядностью 24 бит и частотой 192 кГц и имеет встроенный механизмом защиты авторских прав Digital Rights Management (DRM).
Интерфейс HDMI относительно новый, но в компьютерном секторе у него довольно много конкурентов - как со стороны традиционного интерфейса DVI, так и со стороны более новых и прогрессивных интерфейсов, таких как UDI или DisplayPort. Однако продукты с портами HDMI планомерно продвигаются на рынок, так как современная бытовая видеотехника все больше оснащается именно разъемами HDMI. Таким образом, развитие популярности мультимедийных компьютерных платформ будет стимулировать появление графических и материнских плат с портами HDMI, даже несмотря на то, что компьютерным производителям для использования этого стандарта приходится покупать довольно дорогую лицензию и еще платить некоторые фиксированные лицензионные отчисления с каждого проданного продукта с интерфейсом HDMI.
Лицензионные выплаты приводят и к удорожанию изделий с HDMI-портами для конечного производителя - например видеокарта с портом HDMI будет стоить примерно на 10 долл. дороже. Кроме того, вряд ли в комплект поставки будет входить дорогой HDMI-кабель (10-30 долл.), поэтому его придется приобретать отдельно. Однако есть надежда, что с ростом популярности интерфейса HDMI размер подобной наценки будет постепенно уменьшаться.
Интерфейс HDMI использует ту же технологию сигналов TDMS, что и DVI-D, поэтому существуют недорогие переходники для этих интерфейсов.
И пока интерфейс HDMI еще не заменил DVI, такие переходники могут использоваться для подключения видеоаппаратуры по DVI-интерфейсу. Обратите внимание, что HDMI-кабели не могут быть длиннее 15 м.
В начале нынешнего года компания Intel анонсировала новый цифровой интерфейс UDI (Unified Display Interface) для подключения цифровых мониторов к компьютеру. Пока Intel только заявила о разработке нового типа подключения, но в ближайшее время она планирует полностью отказаться от старого аналогового интерфейса VGA и осуществлять подключение компьютеров к устройствам отображения информации через новый цифровой интерфейс UDI, недавно разработанный инженерами этой компании.
Создание нового интерфейса обусловлено тем, что и аналоговый VGA-интерфейс, и даже цифровой DVI-интерфейс, по мнению представителей компании Intel, сегодня безнадежно устарели. Кроме того, эти интерфейсы не поддерживают новейшие системы защиты контента, которыми оснащаются цифровые носители нового поколения, такие как HD-DVD и Blu-ray.
Таким образом, UDI является практически аналогом интерфейса HDMI, используемого для подключения компьютеров к современным HD-телевизорам. Основным (и, пожалуй, единственным) отличием UDI от HDMI будет отсутствие звукового канала, то есть UDI будет передавать только видеоизображение и целиком рассчитан на работу с компьютерными мониторами, а не с HD-телевизорами. Кроме того, Intel, по всей видимости, не хочет платить лицензионные отчисления за каждое произведенное HDMI-устройство, поэтому UDI станет хорошей альтернативой для компаний, стремящихся к удешевлению своих продуктов.
Новый интерфейс полностью совместим c HDMI, а также будет поддерживать все известные в настоящее время системы защиты контента, что позволит беспрепятственно воспроизводить новые носители, оборудованные защитой от копирования.
Еще один новый видеоинтерфейс - DisplayPort - недавно получил одобрение со стороны компаний, входящих в состав ассоциации VESA (Video Electronics Standards Association).
Открытый стандарт DisplayPort разработан рядом крупных компаний, в том числе ATI Technologies, Dell, Hewlett-Packard, nVidia, Royal Philips Electronics и Samsung Electronics. Предполагается, что в перспективе DisplayPort станет универсальным цифровым интерфейсом, позволяющим подключать дисплеи различных типов (плазменные, жидкокристаллические, ЭЛТ-мониторы и др.) к бытовым устройствам и к компьютерному оборудованию.
Спецификация DisplayPort 1.0 предусматривает возможность одновременной передачи и видеосигнала и аудиопотока (в этом смысле новый интерфейс полностью аналогичен HDMI). Отметим, что максимальная пропускная способность по стандарту DisplayPort составляет 10,8 Гбит/с, причем для передачи используется относительно тонкий соединительный кабель с четырьмя проводниками.
Другая особенность DisplayPort заключается в поддержке функций защиты контента (аналогично HDMI и UDI). Встроенные средства безопасности позволяют отображать содержимое документа или видеофайла только на ограниченном количестве «санкционированных» устройств, что теоретически уменьшает вероятность незаконного копирования материалов, защищенных авторскими правами. И наконец, разъемы, выполненные в соответствии с новым стандартом, тоньше современных разъемов DVI и D-Sub. Благодаря этому порты DisplayPort можно будет использовать в оборудовании небольшого формфактора и запросто делать многоканальные устройства.
О поддержке стандарта DisplayPort уже объявили компании Dell, HP и Lenovo. По всей видимости, первые устройства, снабженные новыми видеоинтерфейсами, появятся до конца текущего года.
На современных видеокартах, помимо разъемов для подключения мониторов (аналоговых - D-Sub или цифровых - DVI), находится композитный выход для вывода видео («тюльпан»), или 4-штырьковый S-Video-выход, или 7-штырьковый комбинированный видеовыход (одновременно и S-Video и композитные входы и выходы).
В случае с S-Video ситуация проста - в продаже имеются кабели S-Video или переходники под другие разъемы типа SCART.
Однако когда на видеокартах встречается нестандартный 7-штырьковый разъем, то в этом случае лучше сохранить тот переходник, который имеется в комплекте видеокарты, потому что стандартов разводки такого кабеля несколько.
Так называемый композитный видеовыход давно и широко используется для подключения бытовой аудио- и видеоаппаратуры. Разъем для этого сигнала обычно обозначается как RCA (Radio Corporation of America), а в народе называется «тюльпан» или VHS-разъем. Обратите внимание, что подобными штекерами в видеоаппаратуре может передаваться не только композитное видео или аудио, но и многие другие сигналы типа компонентного видео либо телевидения высокой четкости (HDTV). Обычно вилки «тюльпанов» имеют цветовую маркировку, чтобы пользователям легче было ориентироваться в клубке проводов. Распространенные значения цветов приведены в табл. 1.
Таблица 1
|
Использование |
Тип сигнала |
|
|
Белый или черный |
Звук, левый канал |
Аналоговый |
|
Звук, правый канал |
Аналоговый |
|
|
Видео, композитный сигнал |
Аналоговый |
|
|
Компонентный сигнал яркости (Luminance, Luma, Y) |
Аналоговый |
|
|
Компонентный сигнал цветности (Chrominance, Chroma, Cb/Pb) |
Аналоговый |
|
|
Компонентный сигнал цветности (Chrominance, Chroma, Cr/Pr) |
Аналоговый |
|
|
Оранжевый/желтый |
Цифровой звук SPDIF |
Цифровой |
Провода для передачи композитного сигнала могут быть достаточно длинными (для удлинения проводов можно применять простые переходники).
Однако использование невысокого качества соединений и неряшливой коммутации «тюльпанами» постепенно отходит в прошлое. К тому же дешевые RCA-разъемы на оборудовании часто ломаются. Сегодня на цифровой аудио- и видеоаппаратуре все чаще применяются другие типы коммутации и даже при передаче аналоговых сигналов удобнее использовать SCART.
Часто на видеокарте и в телевизоре имеется четырехконтактный разъем S-Video (Y/C, Hosiden), который служит для передачи видеосигналов более высокого качества, чем композитный. Дело в том, что стандарт S-Video использует разные линии для передачи яркости (сигнал яркости и синхронизации данных обозначается буквой Y) и цвета (сигнал цветности обозначается буквой C). Разделение сигналов яркости и цвета позволяет достичь лучшего качества картинки по сравнению с композитным RCA-интерфейсом («тюльпаном»). Более высокое качество при передаче аналогового видео могут обеспечить только полностью раздельные RGB- или компонентные интерфейсы. Для получения композитного сигнала из S-Video используется простой переходник S-Video - RCA.
Если такого переходника у вас нет, то его можно сделать самостоятельно. Впрочем, существует два варианта вывода композитного сигнала с видеокарты, оборудованной S-Video-интерфейсом, и выбор зависит от типа вашей видеокарты. Некоторые карты умеют переключать режимы вывода и подают на S-Video-выход простой композитный сигнал. В режиме подачи такого сигнала на S-Video требуется просто соединить контакты, на которые подается композитный сигнал, с соответствующими выходами «тюльпана».
Разводка RCA-кабеля простая: по центральной жиле подается видеосигнал, а внешняя оплетка - это «земля».
Разводка S-Video такова:
Если S-Video-выход может работать в режиме подачи композитного сигнала, то на второй контакт его разъема подается «земля», а на четвертый - сигнал. На разборном S-Video-штекере, который потребуется для изготовления переходника, контакты обычно нумеруются. Разъемы гнезда и штекера нумеруются зеркально.
Если же видеокарта не имеет режима вывода композитного сигнала, то для его получения придется смешать сигнал цветности и яркости из S-Video-сигнала через конденсатор емкостью 470 пФ. Полученный таким образом сигнал подается на центральную жилу, а «земля» со второго контакта - на оплетку композитного шнура.
SCART является наиболее интересным комбинированным аналоговым интерфейсом и широко распространен в Европе и Азии. Его название происходит от французской аббревиатуры, предложенной в 1983 году Объединением разработчиков радио- и телеаппаратуры Франции (Syndicat des Constructeurs d’Appareils, Radiorecepteurs et Televiseurs, SCART). Этот интерфейс сочетает аналоговые сигналы видео (композитного, S-Video и RGB), стереозвука и управления. Сегодня каждый произведенный для Европы телевизор или видеомагнитофон оснащен как минимум одним разъемом SCART.
Для передачи простых аналоговых сигналов (композитного и S-Video) на рынке имеется много различных переходников для SCART. Этот интерфейс удобен не только тем, что всё подключается с помощью только одного кабеля, но и тем, что позволяет подключить к телевизору источник высококачественного RGB-видео без промежуточного кодирования в композитные или S-Video-сигналы и получить наилучшее качество изображения на экране бытового телевизора (качество изображения и звука при подаче через SCART заметно превосходит качество любых других аналоговых подключений). Подобная возможность, правда, реализуется не во всех видеомагнитофонах и телевизорах.
Кроме того, разработчики заложили в интерфейс SCART дополнительные возможности, зарезервировав несколько контактов на будущее. И с тех пор, как интерфейс SCART стал стандартом в европейских странах, он приобрел несколько новых свойств. Например, при помощи некоторых сигналов на контакте 8 можно управлять через SCART режимами телевизора (переводить его в режим «монитор» и обратно), переключать телевизор в режим работы с RGB-сигналами (контакт 16) и т.д. Контакты 10 и 12 предназначены для передачи через SCART цифровых данных, что делает количество команд практически неограниченным. Существуют несколько известных систем обмена информацией посредством SCART: Megalogic, используемая фирмой Grundig; Easy Link от компании Philips; SmartLink от фирмы Sony. Правда, их применение ограничено общением между телевизором и видеомагнитофоном этих фирм.
Кстати, стандарт предусматривает четыре вида кабелей SCART: тип U - универсальный, обеспечивающий все соединения, V - без сигналов звука, С - без сигналов RGB, А - без видеосигналов и RGB. К сожалению, современные компонентные режимы (Y, Cb/Pb, Cr/Pr) в стандарте SCART не поддерживаются. Однако некоторые производители DVD-плееров и телевизоров большого формата встраивают возможность передачи через SCART и компонентного видеосигнала, который передается через контакты, используемые в стандарте для RGB-сигнала (впрочем, от подключения по RGB такая возможность практически не отличается).
Для подключения к SCART композитных или S-Video-источников в продаже имеются различные переходники. Многие из них универсальные (двунаправленные) с переключателем вход-выход.
Есть также простые однонаправленные переходники, переходники для подключения моно- или стереозвука, а также разъемы для управления переключением. В том случае, когда необходимо к одному устройству подсоединить сразу два, можно использовать SCART-разветвитель на два или три направления. Те же, кого не устраивают или кому недоступны предлагаемые варианты, могут сделать собственный в соответствии с назначениями контактов в SCART, приведенными в табл. 2 .
Нумерация штырьков обычно указана на разъеме:
Конечно, в компьютерах не используется разъем SCART, однако, зная его спецификацию, всегда можно изготовить соответствующий переходник для использования аналогового компьютерного монитора в качестве приемника видеосигнала с магнитофона или, напротив, для подачи видеосигнала с компьютера на телевизор, оборудованный разъемом SCART.
Например, для того чтобы ввести либо вывести композитный сигнал с разъема SCART, необходимо взять коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75 Ом и распределить внешнюю оплетку («землю») и внутреннею жилу (композитный сигнал) на SCART-разъеме.
Вывод видеосигнала из компьютера в телевизор (TV-OUT):
Для ввода видеосигнала с видеомагнитофона в компьютер (TV-IN):
Соответствие контактов при изготовлении переходника для S-Video также указано в табл. 2.
Вывод видеосигнала из компьютера в телевизор по S-Video (TV-OUT):
Ввод видеосигнала с видеомагнитофона в компьютер по S-Video (TV-IN):
Для подключения компьютера к телевизору по RGB необходимо, чтобы компьютер выдавал RGB-сигнал в виде, понятном для телевизора. Иногда RGB-сигнал подается через специальный 7-, 8- или 9-штырьковый комбинированный видеовыход. В этом случае в настройках видеокарты должна быть возможность переключения видеовыхода в RGB-режим. Если видеовыход на видеокарте имеет семь контактов (такой штекер называется mini-DIN 7-pin), то в нормальном режиме S-Video-сигнал подается точно на те же контакты, что и в обычном четырехконтактном S-Video-разъеме. А в RGB-режиме сигналы по контактам могут распределяться разными способами в зависимости от производителя видеокарты.
В качестве примера можно привести соответствие контактов одного из таких 7-штырьковых разъемов со SCART (такая разводка применяется на некоторых видеокартах, базирующихся на чипе NVIDIA, но на вашей видеокарте может быть по-другому):
Для любых видов переходников требуется использовать качественные кабели с сопротивлением 75 Ом.
Если у вас на видеокарте отсутствует телевизионный выход, то, в принципе, телевизор можно подключить и к обычному VGA-разъему. Однако в этом случае понадобится электрическая схема согласования сигналов (в общем случае, правда, несложная). На рынке имеются специальные устройства, которые конвертируют обычный компьютерный VGA-сигнал в RGB и в сигнал развертки (синхронизации) для телевизора. Такое устройство подключается к VGA-кабелю между компьютером и монитором и дублирует сигнал, который идет через VGA-выход.
В принципе, такое устройство можно сделать и самостоятельно. Соответствие сигналов VGA и SCART будет следующее:
Также необходимо будет подать +1-3 В на 16-й контакт SCART и 12 В на 8-й контакт SCART для переключения в AV-режим с соотношением сторон 4:3.
Однако прямое подключение, скорее всего, не сработает и для синхронизации придется делать электросхему, как показано на http://www.tkk.fi/Misc/Electronics/circuits/vga2tv/circuit.html или http://www.e.kth.se/~pontusf/index2.html .
Лекция 6. Интерфейсы и адаптеры дисплеев
Интерфейсы дисплеев.
Адаптеры дисплеев.
Параметры видеосистемы.
Литература: 1. Гук. М. Аппаратные средства IBM PC. Питер, 2005, с. 510-545.
1.1. Общая характеристика интерфейсов дисплеев.
В традиционной технике цветного телевизионного вещания (PAL, SECAM или NTSC) видеосигнал непосредственно несет информацию о мгновенном значении яркости f н, а цветовая информация передается в модулированном виде на дополнительных частотах f д. Таким образом обеспечивается совместимость черно-белого приемника, игнорирующего цветовую информацию, с цветным передающим каналом.
f д1 =4,43Мгц f н =4,5МГц f д2 =4,6 МГц
Однако для вывода графической информации с высоким разрешением ни одна из традиционных вещательных систем не подходит, поскольку они имеют существенно ограниченную полосу пропускания цветовых каналов (т.е. минимальные 35 МГц, недостижимы). Для мониторов при высоком разрешении можно использовать только прямую подачу сигнала на входы видеоусилителей базовых цветов - RGB -вход (Red Green Blue - красный, зеленый и синий).
Интерфейс между видеоадаптером и монитором может быть как дискретным (с сигналами ТТЛ), так и аналоговым. В ходе эволюции дискретный интерфейс монохромных и первых цветных мониторов CGA и EGA сменился популярным ныне аналоговым интерфейсом VGA , обеспечивающим передачу большого количества цветов. Однако далее качество передачи аналогового сигнала перестало удовлетворять растущие потребности (с повышением частот развертки и разрешения), и появился новый цифровой интерфейс DVI . Для плоских дисплеев с их матричной организацией и относительно большой инерционностью ячеек целесообразно использовать специализированный цифровой интерфейс (Flat Panel Monitor Interface, но не DVI).
В современных адаптерах снова появилась возможность подключения стандартного телевизора через специальный конвертор сигнала. Для телевизионного интерфейса возможно обеспечение синхронизации от внешней телевизионной системы (конвертора), что важно для совмещения компьютерного видеосигнала с внешним «телевизионным окружением».
Первые мониторы для PC имели дискретный интерфейс с уровнями ТТЛ- RGB TTL . Для монохромного монитора использовали лишь два сигнала - видео (включить/выключить луч) и повышенной яркости. Таким образом, монитор мог отобразить три градации яркости: хотя 2 2 - 4, «темный пиксел» и «темный с повышенной яркостью» неразличимы.
Вкл/Окл Монитор
В цветных мониторах класса CD { Color Display ) имелось по одному сигналу для включения каждого луча и общий сигнал повышенной яркости. Таким образом, можно было задать 4 2 =16 цветов.
G Монитор
Следующий класс - улучшенный цветной дисплей ECD (Enhanced Color Display ) имел дискретный интерфейс с двумя сигналами на каждый базовый цвет. Сигналы позволяли задавать одну из четырех градаций интенсивности; общее количество кодируемых цветов достигло (2 2) 3 =2 6 = 64.
2 – два сигнала на один канал;
3 – три канала.
Сигналы RED, GREEN, BLUE и Red, Green, Blue обозначают соответственно старшие и младшие биты базисных цветов.
G,g Монитор
Строчная и кадровая синхронизация монитора осуществляется сигналами H.Sync и V.Sync. (Горизонтальная, Вертикальная синхронихации)
Несмотря на широчайшее распространение цифровых сетей, аналоговые каналы передачи данных все еще используются. Этому есть несколько причин.
В системах промышленной автоматики существует большое количество разработанных и изготовленных много лет назад устройств, использующих аналоговые каналы передачи данных. Это могут быть датчики, исполнительные устройства (клапаны, насосы), а также устройства регистрации (самописцы). Замена этого оборудования идет медленно и требует очень больших капиталовложений. Кроме того, перевод какого-либо предприятия целиком на цифровые сети означает одномоментную замену практически всего оборудования и информационных кабельных сетей. Такая масштабная реконструкция требует не только огромных средств, но и остановки производственного процесса, что во многих случаях недопустимо. Поэтому при создании или модернизации автоматических систем управления приходится использовать аналоговые каналы передачи данных для получения информации от датчиков и передачи управления на исполнительные механизмы.
Преимущества
Основным преимуществом использования в качестве интерфейса передачи данных от датчиков токовой петли 4…20 мА является использование всего двух проводов для соединения с системой сбора данных. Кроме этого, в отличие от цифровых интерфейсов, не требуется дополнительных аппаратных и программных средств для реализации стандартного протокола обмена данными или дополнительной настройки (например, программирования адреса) при инсталляции.
Ток или напряжение
Рис. 1.
В то же время использование аналоговых интерфейсов с интеллектуальными датчиками (в которые встраиваются микроконтроллеры для предварительной обработки сигнала) или исполнительными устройствами с аналоговым интерфейсом, управление которыми должен осуществлять цифровой контроллер, требует применения цифро-аналогового преобразователя. Учитывая, что в различных случаях могут использоваться как токовые, так и потенциальные интерфейсы, для упрощения схемы и уменьшения ее стоимости желательно выбирать микросхему ЦАП, способную без дополнительных элементов обеспечивать оба типа выходных сигналов.
Такова микросхема специализированного шестнадцатиразрядного цифро-аналогового преобразователя МАХ5661 (см. рис. 2).
Рис. 2.
Возможности микросхемы резко выделяют ее среди аналогичных устройств. Стоит отметить, что она способна формировать как токовые сигналы в диапазоне 0…20/4…20 мА, так и потенциальные (в том числе по 4-проводной схеме с компенсацией сопротивления соединительных проводов) с амплитудой до ±10 В, причем начальное смещение нуля не превышает 0,1%, а полная погрешность составляет не более 0,3% от полной шкалы. Передаточная характеристика ЦАП имеет гарантированную монотонность, что крайне важно для замкнутых регуляторов.
При конструировании микросхемы было принято решение использовать внешний источник опорного напряжения 4,096 В. Это связано с тем, что при работе ЦАП температура кристалла может значительно изменяться, что может оказать существенное влияние на параметры встроенного ИОН и значительно снизить точность системы в целом. Такое изменение температуры особенно сильно проявляется на токовом выходе при высоком напряжении питания (которое может составлять до 40 В) и малом сопротивлении нагрузки, поскольку в микросхему встроен выходной транзистор преобразователя «напряжение-ток». При малой разрядности ЦАП это не имело бы большого значения, однако для 16-битных систем перенос источника опорного напряжения за пределы основного кристалла может значительно улучшить точностные характеристики.
Еще одним достоинством описываемой ИС можно считать использование для связи с управляющим микроконтроллером высокоскоростного (до 10 МГц) последовательного SPI/QSPI/Microwire-интерфейса, причем возможно последовательное включение нескольких микросхем (Daisy Chaining). Имеется выход FAULT, который становится активным при коротком замыкании выхода напряжения или обрыве токовой петли. Информация об аварийном состоянии выходов также доступна и по последовательному интерфейсу. Конфигурировать выходные каскады микросхемы можно программно или с помощью специальных входов, которые соединяются с «землей» или с напряжением питания (+5 В ном.).
Микросхема МАХ5661 также имеет два входа для асинхронного управления. Один из них — CLR — позволяет либо обнулить ЦАП, либо загрузить предустановленное значение (определяется программно). Другой — LDAC — позволяет загрузить значение входного регистра данных. Оба входа могут быть использованы для одновременного асинхронного управления несколькими микросхемами.
Заключение
Аналоговая передача информации еще сохранила популярность в традиционно консервативной индустриальной области применения. Это подтверждается тем, что производители микросхем продолжают предлагать новые интегральные решения для ее реализации.
Получение технической информации, заказ образцов, поставка —
e-mail:
Передача данных начинается с
проверки готовности принтера - состояния линииBusy. Строб данных может быть коротким - доли
микросекунды, и порт заканчивает его формирование, не обращая внимания на сигнал Busy
. Во
время строба данные должны быть действительными. Подтверждением приема байта (символа)
является сигнал Ack#
, который вырабатывается после приема строба через неопределенное время
(за это время принтер может выполнять какую-либо длительную операцию, например, прогон бумаги).
Импульс Ack#
является запросом принтера на прием следующего байта, его задействуют для
формирования сигнала прерывания от порта принтера. Если прерывания не используются, то сигнал
Ack#
игнорируется и весь обмен управляется парой сигналов Strobe#
и Busy
.
Свое состояние принтер может сообщить порту по линиям Select, Error#, PaperEnd
- по ним
можно определить, включен ли принтер, исправен ли он и есть ли бумага. Формированием импульса на
линии Init#
принтер можно проинициализировать (при этом он очистит и весь свой буфер данных).
Режимом автоматического перевода строки, как правило, не пользуются, и сигнал AutoLF#
имеет
высокий уровень. Сигнал SelectIn#
позволяет логически отключать принтер от интерфейса.
Через параллельный порт (LPT) протокол Centronics
может быть реализован чисто программно, используя стандартный режим порта (SPP
), достигая
скорости передачи до 150 Кбайт/с при полной загрузке процессора. Благодаря «продвинутым» режимам
порта протокол может быть реализован и аппаратно (Fast Centronics
), при этом скорость до
2 Мбайт/с достигается при меньшей загрузке процессора.
Большинство современных принтеров с параллельным
интерфейсом поддерживают и стандарт IEEE 1284, в котором оптимальным режимом передачи является
ЕСР(см. п.1.3.4).
Для подключения принтера требуется кабель
Centronics, пригодный для любых режимов параллельного интерфейса. Простейший вариант кабеля -
18-проводный с неперевитыми проводами - может использоваться для работы в режиме SPP. При длине
более 2 м желательно, чтобы хотя бы линии Strobe#
и Busy
были перевиты с отдельными
общими проводами. Для скоростных режимов (Fast Centronics, ECP) такой кабель может оказаться
непригодным - возможны нерегулярные ошибки передачи, возникающие лишь при определенных
последовательностях передаваемых кодов. Встречаются кабели Centronics, у которых отсутствует связь
контакта 17 разъема PC с контактом 36 разъема принтера. При попытке подключения таким кабелем
принтера, работающего в стандарте 1284, появится сообщение о необходимости применения
«двунаправленного кабеля». Принтер не может сообщить системе о поддержке расширенных режимов,
на что рассчитывает драйвер принтера. Другое проявление отсутствующей связи - «зависание» принтера
по окончании печати задания из Windows. Эту связь можно организовать подпайкой дополнительного
провода или же просто заменить кабель.
Неплохие электрические свойства имеют ленточные
кабели, у которых сигнальные цепи (управляющих сигналов) чередуются с общими проводами. Но их
применение в качестве внешнего интерфейса непрактично (нет второго защитного слоя изоляции,
высокая уязвимость) и неэстетично (круглые кабели смотрятся лучше).
Идеальным вариантом являются кабели, в которых
все сигнальные линии перевиты с общими проводами и заключены в общий экран - то, что требует
IEEE 1248. Такие кабели гарантированно работают на скоростях до 2 Мбайт/с при длине до 10м.
В табл. 8.4 приводится распайка кабеля подключения
принтера
с разъемом X1типa A (DB25-P) со стороны PC и Х2 типа В (Centronics-36
) или типа С
(миниатюрны со стороны принтера. Использование общих проводов (GND
) зависит от качесва кабеля
(см. выше). В простейшем случае (18-проводный кабель) все сигналы GND объединяются в один провод.
Качественные кабели требуют отдельного обратного провода для каждой сигнальной линии, однако в
разъемах типа А и В для этого недостаточно контактов (в табл. 8.4 в скобках указаны номера
контактов разъема PC типа А, которым соответствуют обратные провода). В разъеме типа С обратный
провод (GND
) имеется для каждой сигнальной цепи; сигнальным контактам 1-17 этого разъема
соответствуют контакты GND 19-35
.
