হার্ডওয়্যার ইন্টারফেস

একটি ইন্টারফেস (মিথস্ক্রিয়া) হল একটি মাইক্রোপ্রসেসর সিস্টেমে উপাদান এবং অংশগ্রহণকারীদের মধ্যে সংযোগ।

ভি মাইক্রোপ্রসেসর সিস্টেম অন্তর্ভুক্ত: হার্ডওয়্যার, সফ্টওয়্যার এবং মানুষ... অতএব, নিম্নলিখিত ধরণের ইন্টারফেসগুলিকে আলাদা করা হয়েছে:

• হার্ডওয়্যার ইন্টারফেস;

• সফ্টওয়্যার ইন্টারফেস;

• ব্যবহারকারী ইন্টারফেস.

অপারেটিং সিস্টেম দ্বারা প্রদত্ত প্রোগ্রামিং ইন্টারফেস (যদি থাকে)। সবচেয়ে সাধারণ ইউজার ইন্টারফেস হল একটি গ্রাফিকাল ইন্টারফেস (উদাহরণস্বরূপ, মাইক্রোসফ্ট অফিস ওয়ার্ড এডিটরে আইকন বা কমান্ড বোতাম সহ একটি কম্পিউটার ডেস্কটপ) এবং একটি জয়স্টিক ইন্টারফেস, যেখানে আমরা মেনুতে নেভিগেট করে আমাদের প্রয়োজনীয় কমান্ড নির্বাচন করি (উদাহরণস্বরূপ, মোবাইল ফোন , প্রোগ্রামেবল কন্ট্রোলার) , যা এক প্রকার GUIও বটে।

একটি হার্ডওয়্যার ইন্টারফেস হল বাস, সংযোগকারী, ম্যাচিং ডিভাইস, অ্যালগরিদম এবং প্রোটোকলের একটি সিস্টেম যা একটি মাইক্রোপ্রসেসর সিস্টেমের সমস্ত অংশের মধ্যে যোগাযোগ প্রদান করে। সিস্টেমের কার্যকারিতা এবং নির্ভরযোগ্যতা ইন্টারফেসের বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে।

এমবেডেড মাইক্রোপ্রসেসর সিস্টেমে, হার্ডওয়্যার ইন্টারফেস CPU অফলোড কন্ট্রোলার দ্বারা সরবরাহ করা হয়।কন্ট্রোলার এটি একটি বিশেষ মাইক্রোসার্কিট যা মনিটরিং এবং নিয়ন্ত্রণ ফাংশন সঞ্চালনের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। নিয়ামক ডিভাইসের অপারেশন পরিচালনা করে, উদাহরণস্বরূপ, হার্ড ডিস্ক, র্যান্ডম অ্যাক্সেস মেমরি, কীবোর্ড, এবং এমএস-এর অন্যান্য অংশগ্রহণকারীদের সাথে এই ডিভাইসের সংযোগ নিশ্চিত করে।

টায়ারগুলি ব্রিজ দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়... জটিল এমএস-এ, উদাহরণস্বরূপ, ব্যক্তিগত কম্পিউটারের মতো, কেন্দ্রীয় স্থানটি "চিপসেট" (চিপসেট) দ্বারা দখল করা হয় - ব্রিজ এবং কন্ট্রোলারের একটি সেট। চিপসেটে দুটি প্রধান চিপ রয়েছে, যেগুলিকে ঐতিহ্যগতভাবে দক্ষিণ সেতু এবং উত্তর সেতু বলা হয় (চিত্র 1)। নর্থব্রিজ সিস্টেম বাস, মেমরি বাস, এজিপি (এক্সিলারেটেড গ্রাফিক্স পোর্ট) পরিবেশন করে এবং এটি কম্পিউটারের প্রধান নিয়ামক। দক্ষিণ সেতু বাহ্যিক ডিভাইসগুলির সাথে কাজ পরিচালনা করে (PCI বাস — পেরিফেরাল ডিভাইসগুলিকে সংযুক্ত করার জন্য I/O বাস)।

চিত্র 1 - ব্যক্তিগত কম্পিউটারে (পিসি) ডেটা বিনিময় সংস্থা

প্রসেসর এবং বাহ্যিক ডিভাইসগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া সংগঠনটি তাদের দুর্দান্ত বৈচিত্র্যের কারণে সবচেয়ে কঠিন।

সমান্তরাল ইন্টারফেসগুলি এমন বৈশিষ্ট্যযুক্ত যে তারা বিটগুলি প্রেরণ করতে পৃথক সংকেত লাইন ব্যবহার করে এবং বিটগুলি একই সাথে প্রেরণ করা হয়। ক্লাসিক সমান্তরাল ইন্টারফেস একটি LPT পোর্ট।

একটি সিরিয়াল ডেটা ট্রান্সমিশন ইন্টারফেস একটি একক সংকেত লাইন ব্যবহার করে যার উপর তথ্যের বিটগুলি ক্রমানুসারে একের পর এক প্রেরণ করা হয়।

সহজতম সিরিয়াল ইন্টারফেস, যা কম্পিউটার এবং শিল্প ব্যবস্থা উভয় ক্ষেত্রেই ব্যাপক হয়ে উঠেছে, হল RS-232 মান, যা COM — পোর্ট দ্বারা প্রয়োগ করা হয়... শিল্প অটোমেশনে, এটি RS-485 ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

একটি ইউএসবি (ইউনিভার্সাল সিরিয়াল বাস) বাস আপনার কম্পিউটারে সেল ফোন এবং ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স সহ বিভিন্ন ধরণের পেরিফেরাল ডিভাইস সংযুক্ত করে।

প্রথম ইন্টারফেস স্পেসিফিকেশনকে বলা হয় USB 1.0, USB 2.0 স্পেসিফিকেশন বর্তমানে ব্যবহৃত হয়, আধুনিক ডিভাইসগুলি USB 3.0 স্পেসিফিকেশনের সাথে সংযুক্ত।

USB 2.0 স্ট্যান্ডার্ডে চারটি লাইন রয়েছে: ডেটা রিসেপশন এবং ট্রান্সমিশন, +5 V পাওয়ার সাপ্লাই এবং কেস। এগুলি ছাড়াও, USB 3.0 আরও চারটি যোগাযোগ লাইন যুক্ত করে (2টি গ্রহণের জন্য এবং দুটি প্রেরণের জন্য) এবং একটি কেস।

USB বাসটির উচ্চ ব্যান্ডউইথ রয়েছে (USB 2.0 সর্বোচ্চ 480 Mbps পর্যন্ত ডেটা স্থানান্তর হার প্রদান করে, USB 3.0 — 5.0 Gbps পর্যন্ত) এবং এটি শুধুমাত্র ডেটা স্থানান্তরই নয়, কম-পাওয়ার বাহ্যিক ডিভাইসে (সর্বোচ্চ বর্তমান) বিদ্যুৎ সরবরাহও করে ইউএসবি বাসের পাওয়ার লাইনের মাধ্যমে ব্যবহার ডিভাইস, ইউএসবি 2.0 এর জন্য 500 এমএ এবং ইউএসবি 3.0 এর জন্য 900 এমএ এর বেশি হওয়া উচিত নয়), যা বাহ্যিক শক্তি সরবরাহের প্রয়োজনীয়তা দূর করে।

ওয়্যারলেস (ওয়্যারলেস) ইন্টারফেসগুলি আপনাকে যোগাযোগের তারগুলি থেকে দূরে সরে যেতে দেয়, যা ছোট আকারের ডিভাইসগুলির জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ, আকার এবং ওজনে তারের সাথে তুলনীয়। বেতার ইন্টারফেস ব্যবহার করে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ ইনফ্রারেড (IrDA) এবং রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জ (ব্লুটুথ, USB ওয়্যারলেস)।

একটি ইনফ্রারেড IrDA ইন্টারফেস 1 মিটার পর্যন্ত দূরত্বে দুটি ডিভাইসের মধ্যে বেতার যোগাযোগের অনুমতি দেয়। ইনফ্রারেড যোগাযোগ - IR (ইনফ্রারেড) সংযোগ - স্বাস্থ্যের জন্য নিরাপদ, রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে হস্তক্ষেপ করে না এবং সংক্রমণের গোপনীয়তা নিশ্চিত করে। ইনফ্রারেড রশ্মি দেয়ালের মধ্য দিয়ে যায় না, তাই অভ্যর্থনা এলাকাটি একটি ছোট, সহজে নিয়ন্ত্রণযোগ্য এলাকায় সীমাবদ্ধ।

ব্লুটুথ (ব্লু টুথ) হল একটি কম-পাওয়ার রেডিও ইন্টারফেস (ট্রান্সমিটার পাওয়ার প্রায় 1 মেগাওয়াট) ব্যক্তিগত নেটওয়ার্কগুলিকে সংগঠিত করার জন্য যা স্বল্প দূরত্বে রিয়েল-টাইম ডেটা ট্রান্সমিশন প্রদান করে। প্রতিটি ব্লুটুথ ডিভাইসে একটি 2.4 GHz রেডিও ট্রান্সমিটার এবং রিসিভার রয়েছে। রেডিও ইন্টারফেসের পরিসর হল প্রায় 100 মিটার — একটি আদর্শ ঘর কভার করার জন্য।

ওয়্যারলেস ইউএসবি (ইউএসবি ওয়্যারলেস) — উচ্চ ব্যান্ডউইথ সহ একটি স্বল্প-পরিসরের রেডিও ইন্টারফেস: 3 মিটার পর্যন্ত দূরত্বে 480 Mbps এবং 10 মিটার পর্যন্ত দূরত্বে 110 Mbps। এটি ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জ 3.1 - 10.6 GHz এ কাজ করে।

একটি RS-232 (RS — প্রস্তাবিত স্ট্যান্ডার্ড) ইন্টারফেস দুটি ডিভাইসকে সংযুক্ত করে — একটি কম্পিউটার এবং একটি ডেটা স্থানান্তর ডিভাইস। ট্রান্সমিশনের গতি 115 কেবিপিএস (সর্বোচ্চ), ট্রান্সমিশন দূরত্ব 15 মি (সর্বোচ্চ), সংযোগ স্কিমটি পয়েন্ট-টু-পয়েন্ট।

এই ইন্টারফেস থেকে সংকেতগুলি (3 … 15) V এর ভোল্টেজ ড্রপ দ্বারা প্রেরণ করা হয়, তাই RS-232 যোগাযোগ লাইনের দৈর্ঘ্য, একটি নিয়ম হিসাবে, কম শব্দ প্রতিরোধ ক্ষমতার কারণে কয়েক মিটার দূরত্বের মধ্যে সীমাবদ্ধ। এটি প্রায়শই শিল্প সরঞ্জামগুলিতে ব্যবহৃত হয়, একটি ব্যক্তিগত কম্পিউটারে এটি একটি "মাউস" টাইপ ম্যানিপুলেটর, একটি মডেম সংযোগ করতে ব্যবহৃত হয়। RS-232 ইন্টারফেস সাধারণত নেটওয়ার্কিংয়ের অনুমতি দেয় না কারণ এটি শুধুমাত্র 2টি ডিভাইস সংযুক্ত করে।

চিত্র 2 — DB9 প্রকার RS-232 সংযোগকারী

RS-485 ইন্টারফেস একটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত উচ্চ-গতি, বিরোধী জ্যামিং শিল্প সিরিয়াল ইন্টারফেস দ্বি-মুখী ডেটা ট্রান্সমিশনের জন্য। শিল্প নকশায় প্রায় সমস্ত আধুনিক কম্পিউটার, বেশিরভাগ সেন্সর এবং ড্রাইভে RS-485 ইন্টারফেসের এক বা অন্য বাস্তবায়ন থাকে।

ডাটা ট্রান্সমিশন এবং রিসেপশনের জন্য তারের এক জোড়া জোড়া (টুইস্টেড পেয়ার) যথেষ্ট।ডেটা ট্রান্সমিশন ডিফারেনশিয়াল সিগন্যাল ব্যবহার করে বাহিত হয় (মূল সংকেত এক তারে যায় এবং এর বিপরীত অনুলিপি অন্যটিতে থাকে)। তারের মধ্যে একটি পোলারিটির ভোল্টেজের পার্থক্য মানে একটি যৌক্তিক, অন্য পোলারটির পার্থক্য মানে শূন্য।

বাহ্যিক হস্তক্ষেপের উপস্থিতিতে, সংলগ্ন তারের ট্যাপগুলি একই, এবং যেহেতু সংকেতটি তারের সম্ভাব্য পার্থক্য, তাই সংকেত স্তর অপরিবর্তিত থাকে। এটি উচ্চ শব্দ প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে এবং যোগাযোগ লাইনের মোট দৈর্ঘ্য 1 কিমি পর্যন্ত (এবং বিশেষ ডিভাইসগুলি - রিপিটার ব্যবহার করে)।

RS-485 ইন্টারফেস হাফ-ডুপ্লেক্স মোডে একটি দুই-তারের যোগাযোগ লাইনের মাধ্যমে বেশ কয়েকটি ডিভাইসের মধ্যে ডেটা বিনিময় প্রদান করে (এক জোড়া সময়-বিচ্ছিন্ন তারের মাধ্যমে অভ্যর্থনা এবং ট্রান্সমিশন পাস)। এটি প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা তৈরি করতে শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

ইথারনেট (ইথার — ইথার) — বেশিরভাগ স্থানীয় কম্পিউটার নেটওয়ার্কে ডেটা ট্রান্সমিশন প্রযুক্তি ব্যবহৃত হয়। এই ইন্টারফেসটি IEE 802.3 স্ট্যান্ডার্ডের উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে। যদিও RS-485 ইন্টারফেসটিকে এক-থেকে-অনেকের ভিত্তিতে বিবেচনা করা যেতে পারে, ইথারনেট বহু-থেকে-অনেকের ভিত্তিতে কাজ করে।

বিট রেট এবং ট্রান্সমিশন মাধ্যমের উপর নির্ভর করে বেশ কয়েকটি বিকল্প রয়েছে:

• ইথারনেট — 10 Mbps

• দ্রুত ইথারনেট — 100 Mbps

• গিগাবিট ইথারনেট - 1 জিবিপিএস

• 10 গিগাবিট ইথারনেট

ট্রান্সমিশন মিডিয়া হিসাবে কোঅক্সিয়াল ক্যাবল, টুইস্টেড পেয়ার (কম খরচ, উচ্চ শব্দ প্রতিরোধ ক্ষমতা) এবং অপটিক্যাল ক্যাবল (দীর্ঘ লাইন এবং উচ্চ-গতির যোগাযোগ চ্যানেল তৈরি করা) ব্যবহার করা হয়।

টুইস্টেড পেয়ার (টুইস্টেড পেয়ার) - এক ধরনের কমিউনিকেশন ক্যাবল, হল এক বা একাধিক জোড়া ইনসুলেটেড তারের একত্রে পেঁচানো এবং একটি প্লাস্টিকের চাদর দিয়ে আবৃত।

উদাহরণস্বরূপ, এফটিপি কেবল (প্রেরিত স্রোত নিষ্কাশনের জন্য একটি সাধারণ ফয়েল ঢাল এবং তামার কন্ডাকটর সহ পাকানো জোড়া - পাকানো জোড়া), 4 জোড়া (কঠিন), বিভাগ 5e (চিত্র 3)। বিল্ডিং, স্ট্রাকচার এবং স্ট্রাকচার্ড ক্যাবল সিস্টেমে কাজ করার জন্য তারের উদ্দেশ্য। 100 MHz এর উচ্চ সীমা সহ ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে অপারেটিং অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ডিজাইন করা হয়েছে৷

চিত্র 3 — পেঁচানো জোড়া: 1 — বাইরের খাপ, 2 — ফয়েল শিল্ড, 3 — ড্রেন তার, 4 — প্রতিরক্ষামূলক ফিল্ম, 5 — পেঁচানো জোড়া

শারীরিক স্তরে, ইথারনেট প্রোটোকলটি মাইক্রোপ্রসেসর সিস্টেম এবং হাবগুলিতে এমবেড করা নেটওয়ার্ক কার্ডের আকারে প্রয়োগ করা হয় যা সিস্টেমগুলিকে একে অপরের সাথে সংযুক্ত করে।

ইন্ডাস্ট্রিয়াল নেটওয়ার্ক (Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT, Ethernet Powerlink) ইথারনেটের ভিত্তিতে তৈরি করা হয়, যা সফলভাবে পূর্বে উন্নত নেটওয়ার্ক Profibus, DeviceNet, CANopen, ইত্যাদির সাথে প্রতিযোগিতা করে।