Интерфейсные функции отличаются от приборных, связанных непо­средственно с проведением измерения, т. е. с преобразованием данных, их накоплением, первичной обработкой, представлением и др.

Интерфейсные функции обеспечивают совместимость друг с другом различных приборов, не ограничивая работоспособность других приборов в системе. Функции, которые устройства выполняют чаще всего, называют­ся основными. К ним относятся:

· выдача и прием информации (выполняются источниками и приемни­ками информации);

· управление передачей данных (функция контроллера);

· согласование источника информации (выполняется устройством-источником или контроллером);

· согласование приемника информации (выполняется устройством-приемником или контроллером).

Функции контроллера может выполнять не только одно, но и несколь­ко устройств в системе.

Основные функции интерфейса, которые необходимо реализовать для обеспечения информационной совместимости, определяются функ­циональной организацией интерфейса. На канал управления возложены функции селекции информационного канала, синхронизации обмена ин­формацией, координации взаимодействия, а на информационный' канал возлагаются функции буферного хранения информации, преобразования формы представления информации и др.

Селекция, или арбитраж, информационного канала обеспечивает одно­значность выполнения процессов взаимодействия сопрягаемых элементов системы.

Анализ возможных вариантов реализации способов селекции уст­ройств на информационной магистрали позволяет выделить следующие операции селекции: инициирование запроса, выделение приоритетного запроса, идентификация запроса.

Инициирование запроса включает в себя процедуры выдачи, хране­ния и восприятия запроса на организацию процесса взаимодействия. Сиг­налы запроса могут храниться в регистре управляющего блока (радиаль­ная структура шины запроса) или на отдельных триггерах каждого интер­фейсного блока (магистральная структура шины запроса).

Функция выделения приоритетного запроса осуществляется на основе анализа сигналов занятости информационного канала, разрешения прио­ритетного прерывания, запроса источника сообщения и зависит от числа уровней приоритета.

Идентификация запроса заключается в определении адреса приори­тетного источника запроса. В машинных интерфейсах получаемая при запросе адресная информация называется вектором прерывания. Послед­ний обозначает начальный адрес программы обслуживания прерывания от данного устройства.

Функция синхронизации определяет временное согласование процес­сов взаимодействия между функциональными устройствами системы.

Функция координации определяет совокупность процедур по орга­низации и контролю процессов взаимодействия устройств системы. Ос­новными операциями координации являются настройка на взаимодей­ствие, контроль взаимодействия, передача функций управления (на­стройки) .

В момент обращения одного устройства к вызываемому последнее может находиться в состоянии взаимодействия или в нерабочем состоя­нии. Поэтому процессы взаимодействия элементов системы могут иметь два уровня конфликтных ситуаций при доступе: к информационному каналу интерфейса и к устройству системы. Таким образом, операция настройки включает процедуры опроса и анализа состояния вызывае­мого устройства, а также передачи команд и приема информации сос­тояния. Последовательность операций настройки может быть различной и зависит от сложности алгоритмов работы функциональных устройств системы. В большинстве случаев алгоритмы настройки дополняются про­граммным способом посредством передачи кодов команд и состояний по информационной шине.

Операции контроля направлены на обеспечение надежности функцио­нирования интерфейса и достоверности передаваемых данных. В процес­сах асинхронного взаимодействия возможно возникновение так называе­мых тупиковых ситуаций, приводящих к искажениям кодовых комби­наций передаваемых данных. Поэтому в операции контроля входят раз­решение тупиковых ситуаций асинхронного процесса взаимодействия и повышение достоверности передаваемых данных. Контроль тупиковых ситуаций взаимодействия основывается на измерении фиксированного интервала времени, в течение которого должно поступать ожидаемое асин­хронное событие. Если за контролируемый интервал времени событие не поступает, то фиксируется неисправность. Операция контроля тупико­вых ситуаций получила название "тайм-аут".

Контроль передаваемых данных основывается на использовании кодов, построенных на известных принципах избыточного кодирования инфор­мации (циклические коды, код Хеминга, контроль кодов на четность и др.).

В целях повышения надежности управления и эффективности исполь­зования составных элементов системы необходима передача функции координации между функциональными устройствами. Эта операция пере­дачи управления характерна для интерфейсов с децентрализованной струк­турой управления.

Повышение надежности достигается резервированием управления (при отключении питания или отказе интерфейсного модуля, выполняю­щего функции управления интерфейсом).

Повышение эффективности использования оборудования системы достигается исключением дублирования дорогостоящих устройств путем доступа к ним с разделением времени двух и более контроллеров и ЭВМ.

Информационный канал интерфейса предназначен для реализации функции обмена и преобразования информации.

Основными процедурами функции обмена является прием и выдача информации (данных, состояния, команд, адресов) регистрами состав­ных устройств системы. Основные процедуры функции преобразования следующие: преобразование последовательного кода в параллельный и наоборот; перекодирование информации; дешифрация команд, адресов; логические действия над содержимым регистра состояния.

Приборные интерфейсы

Проектирование ИИС выполняется на основе модульного принципа построения, что привело к необходимости разработки правил, регламен­тирующих основные требования к совместимости этих блоков. Данный принцип впервые был применен в области ядерно-химических измерений, где требуется сложная аппаратура с высокой степенью автоматизации и активным использованием ЭВМ для контроля, управления, сбора и пер­вичной обработки данных. Поэтому именно в этой области впервые про­ведена стандартизация на правила сопряжения блоков.

В США для модулей (блоков) ядерной электроники с транзистор­ными схемами в 1966 г. был принят стандарт NIM (Nuclear Instrument Module). В нем установлены механические и электрические требования к блокам. Этот стандарт впоследствии получил распространение в странах Западной Европы. Указанный стандарт позволил осуществить обмен дан­ными модульных блоков с ЭВМ. Следует отметить, что такие понятия, как канал передачи данных и интерфейс, процесс обмена данными и др., были перенесены из вычислительной в измерительную технику.

Реализация принципов программного управления работой ИИС при­вела к развитию приборных систем; разработки интерфейсов для них появились на рубеже 60 - 70-х годов. Приборные интерфейсы служат для компоновки различных комплексов из стандартных измерительных приборов, устройств ввода-вывода и управляющих устройств.