2.5.5. Функции bios для сом-портов

В процессе начального тестирования POSTBIOSпроверяет наличие последовательных портов (регистровUART8250 или совместимых) по стандартным адресам и помещает базовые адреса обнаруженных портов в ячейкиB/OSData Area0:0400, 0402, 0404, 0406. Эти ячейки хранят адреса пор­тов с логическими именамиСОМ 1-COM4.Нулевое значе­ние адреса является признаком отсутствия порта с данным номером. В ячейки 0:047С, 047D, 047Е, 047Fзаносятся кон­станты, задающие тайм-аут для портов.

Обнаруженные порты инициализируютсяна скорость обме­на 2400 бит/с, 7 бит данных с контролем на четность (even), 1 стоп-бит. Управляющие сигналы интерфейсаDTRиRTSпереводятся в исходное состояние («выключено» — положительное напряжение).

Порты поддерживаются сервисом BIOS INT 14h,который обес­печивает следующие функции:

» OOh—инициализация(установка скорости обмена и фор­мата посылок, заданных регистромAL;запрет источни­ков прерываний). На сигналы DTR и RTS влияния не ока­зывает (после аппаратного сброса они пассивны).

« Olh—вывод символаиз регистраAL(без аппаратных пре­рываний). Активируются сигналы DTR и RTS, и после освобождения регистраTHRв него помещается выводи­мый символ. Если за заданное время регистр не освобож­дается, фиксируется ошибка тайм-аута и функция завер­шается.

ж 02h—ввод символа(без аппаратных прерываний). Акти­вируется только сигнал DTR (RTS переходит в пассивное состояние), и ожидается готовность принятых данных, принятый символ помещается в регистрAL.Если за за­данное время данные не получены, функция завершает­ся с ошибкой тайм-аута.

8 03h—опрос состояниямодема и линии (чтение регист­ровMSRиLSR).Эту гарантированно быструю функцию обычно вызывают перед функциями ввода/вывода во из­бежание риска ожидания тайм-аута.

При вызове INT 14hномер функции задается в регистреАН, номер порта (0-3) — в регистреDX (0 — СОМ1,1 —COM2...). При возврате из функций 0, 1 и 3 регистрАНсодержитбайт состояния линии(регистрLSR), AL — байт состояния моде­ма (MSR).При возврате из функции 2 нулевое значение бита 7 регистраАНуказывает на наличие принятого симво­ла в регистреAL;ненулевое значение бита 7 — на ошибку приема, которую можно уточнить функцией 3.

Формат байта состояния линии (регистр АН):

и Бит 7 — ошибка тайм-аута (после вызова функции 2 — признак любой ошибки). я Бит 6 — регистр сдвига передатчика пуст (пауза передачи).

» Бит 5 — промежуточный регистр передатчика пуст (го­ тов принять символ для передачи).

« Бит 4 — обнаружен обрыв линии.

« Бит 3 — ошибка кадра (отсутствие стоп-бита).

« Бит 2 — ошибка паритета принятого символа.

» Бит 1 — переполнение (потеря символа).

ж Бит 0 — регистр данных содержит принятый символ.

Формат байта состояния модема (регистр AL):

»Бит 7 — состояние линииDCD. » Бит 6 — состояние линииRI.яБит 5 — состояние линииDSR. м Бит 4 — состояние линииCTS. »« Бит 3 — изменение состояния DCD. » Бит 2 — изменение огибающей RI. я Бит 1 — изменение состояния DSR.ssБит 0 — изменение состояния CTS. Формат регистраAL при инициализации:

» Биты [7:5] — скорость обмена:

000-110; 010-300; 100-1200; 110-4800,

001-150; 011-600; 101-2400; 111-9600 бит/с. ж Биты [4:3] — контроль паритета:

01 — число единиц нечетное,

11 —четное,

00 и 10 — без контроля.

» Бит 2 — количество стоп-бит: 0—1 бит, 1—2 бита (на скорости 110 бит/с — 1,5 стоп-бита).

» Биты [1:0] — длина посылки: 00—5 бит, 01—6 бит, 10-7 бот, 11:-8 бит. 2.5.6. СОМ-порт и РпР

Современные ПУ, подключаемые к СОМ-порту, могут под­держивать спецификацию РпР. Основная задача ОС заклю­чается в идентификации подключенного устройства, для чего разработан несложный протокол, реализуемый на любых СОМ-портах чисто программным способом (рис. 2.18):

1. Порт инициализируется с состоянием линий DTR=CW,RTS=OFF,T)(D=Mark —состояние покоя (Idle).

2. Некоторое время (0,2 с) ожидается появление сигнала DSR, которое указало бы на наличие устройства, подклю­ченного к порту. В простейшем случае устройство имеет на разъеме перемычкуDTR-DSR, обеспечивающую ука­занный ответ. Если устройство обнаружено, выполняют­ся манипуляции управляющими сигналамиDTRиRTSдля получения информации от устройства. Если ответ не получен, ОС, поддерживающая динамическое реконфи-гурирование, периодически опрашивает состояние порта для обнаружения новых устройств.

3. Порт программируется на режим 1200 бит/с, 7 бит дан­ных, без паритета, 1 стоп-бит, и на 0,2 с снимается сиг­нал DTR. После этого устанавливается DTR=1, а еще через 0,2 с устанавливается иRTS=1.

4. В течение 0,2 с ожидается приход первого символа от ус­тройства. По приходе символа начинается прием иден­тификатора (см. ниже). Если за это время символ не пришел (рис. 2.18), выполняется вторая попытка опроса (см. п. 5), несколько отличающаяся от первой.

5. На 0,2 с снимаются оба сигнала (DTR=0 иRTS=0), после чего они оба устанавливаются (DTR=1 иRTS"!). 6. В течение 0,2 с ожидается приход первого символа от ус­тройства, по приходе символа начинается прием иденти­фикатора (см. ниже). Если за это время символ не пришел, то в зависимости от состояния сигналаDSRпереходят к проверке отключенияVerify Disconnect(приDSR=0) или в дежурное состояниеConnect Idle(приDSR=1).

7. В дежурном состоянии Connect IdleустанавливаетсяDTR=1,RTS=0, порт программируется на режим 300 бит/с, 7 бит данных, без паритета, 1 стоп-бит. Если в этом со­стоянии обнаружитсяDSR=0, ОС следует уведомить об отключении устройства.

Посимвольный прием идентификатора устройства имеет ограничения по тайм-ауту в 0,2 с на символ, а также общее ограничение в 2,2 с, позволяющее принять строку длиной до 256 символов. Строка идентификатора РпР должна иметь мар­керы начала (28hили 08h) и конца (29hили 09h), между ко­торыми располагается тело идентификатора в стандарти­зованном формате. Перед маркером начала может находиться до 16 символов, не относящихся к идентификатору РпР. Если за первые 0,2 с ожидания символа (шаг 4 или 6) маркер на­чала не пришел, или же сработал тайм-аут, а маркер конца не получен, или же какой-либо символ принят с ошибкой, про­исходит переход в состояниеConnect Idle.Если получена кор­ректная строка идентификатора, она передается ОС.

Для проверки отключения (Verify Disconnect)устанавливает­сяDTR°1,RTS=0 и через 5 с проверяется состояние сигнала DSR. ПриDSR=1 происходит переход в состояниеConnect Idle(см. п. 7), приDSR=0 происходит переход в состояниеDisconnect Idle,в котором система может периодически опрашивать сигнал DSR для обнаружения подключения уст­ройства.

Описанный механизм разрабатывался фирмой Microsoftс учетом совместимости с не-РпР-устройствами — невозмож­ность их вывода из строя и устойчивость системы к сообще­ниям, не являющимся РпР-идентификаторами. Например, обычнаяMicrosoftMouseпри включении питания от интер­фейса ответит ASCII-символом «М» (трехкнопочная — стро­кой «МЗ»).

Беспроводные интерфейсы

Беспроводные (wireless) интерфейсы позволяют освободить устройства от связы­вающих их интерфейсных кабелей, что особенно привлекательно для малогаба­ритной периферии, по размеру и весу соизмеримой с кабелями. В беспроводных интерфейсах используются электромагнитные волны инфракрасного (IrDA) и радиочастотного (Bluetooth) диапазонов. Кроме этих интерфейсов периферийных устройств существуют и беспроводные способы подключения к локальным сетям (см. [3]).

3.1. Инфракрасный интерфейс IrDA

Применение излучателей и приемников инфракрасного (ИК) диапазона позволяет осуществлять беспроводную связь между парой устройств, удаленных на рассто­яние до нескольких метров. Инфракрасная связь — IR (Infra Red) Connection —без­опасна для здоровья, не создает помех в радиочастотном диапазоне и обеспечива­ет конфиденциальность передачи. ИК-лучи не проходят через стены, поэтому зона приема ограничивается небольшим, легко контролируемым пространством. Инфракрасная технология привлекательна для связи портативных компьютеров со стационарными компьютерами или док-станциями. Инфракрасный интерфейс имеют некоторые модели принтеров, им оснащают многие современные малога­баритные устройства: карманные компьютеры (PDA), мобильные телефоны, циф­ровые фотокамеры и т. п.

Различают инфракрасные системы низкой (до 115,2 Кбит/с), средней (1,152 Мбит/с) и высокой (4 Мбит/с) скорости. Низкоскоростные системы служат для обмена короткими сообщениями, высокоскоростные — для обмена файлами между компью­терами, подключения к компьютерной сети, вывода на принтер, проекционный ап­парат и т. п. Ожидаются более высокие скорости обмена, которые позволят пере­давать «живое видео». В 1993 году была создана ассоциация разработчиков систем инфракрасной передачи данных IrDA(InfraredDataAssociation), призванная обес­печить совместимость оборудования от различных производителей. В настоящее время действует стандартIrDA 1.1,наряду с которым существуют и собствен­ные системы фирмHewlettPackard—HP-SIR(HewlettPackardSlowInfraRed) иSharp—ASK IR(AmplitudeShiftedKeyedIR). Эти интерфейсы обеспечивают следующие скорости передачи:

• IrDA SIR (Serial Infra Red), HP-SIR - 9,6-115,2 Кбит/с;

• IrDAHDLC, известный и какIrDAMIR(MiddleInfraRed) - 0,576 и 1,152 Мбит/с;

• IrDA FIR (Fast Infra Red) - 4 Мбит/с;

• ASKIR- 9,6-57,6 Кбит/с.

Излучателем для ИК-связи является светодиод, имеющий пик спектральной характеристики мощности 880 нм; светодиод дает конус эффективного излучения с углом около 30°. В качестве приемника используют PIN-диоды, эффективно при­нимающие ИК-лучи в конусе 15°. Спецификация IrDA определяет требования к мощности передатчика и чувствительности приемника, причем для приемника задается как минимальная, так и максимальная мощность ИК-лучей. Импульсы слишком малой мощности приемник не «увидит», а слишком большая мощность «ослепляет» приемник — принимаемые импульсы сольются в неразличимый сиг­нал. Кроме полезного сигнала на приемник воздействуют помехи: засветка сол­нечным освещением и лампами накаливания, дающая постоянную составляющую оптической мощности, и помехи от люминесцентных ламп, дающие переменную (но низкочастотную) составляющую. Эти помехи приходится фильтровать. Спе­цификация IrDA обеспечивает уровень битовых ошибок (BitErrorRatio,BER) не более 10"⁹при дальности до 1 м и дневном свете (освещенность до 10 клюке). По­скольку передатчик почти неизбежно вызывает засветку своего же приемника, вводя его в насыщение, приходится задействовать полудуплексную связь с опре­деленными временными зазорами при смене направления обмена. Для передачи сигналов используют двоичную модуляцию (есть свет — нет света) и различные схемы кодирования.

Спецификация IrDA определяет многоуровневую систему протоколов, которую рассмотрим снизу вверх.

Ниже перечислены варианты, возможные на физическом уровне IrDA.

• IrDA SIR —для скоростей 2,4-115,2 Кбит/с используется стандартный асин­хронный режим передачи (как в СОМ-портах): старт-бит (нулевой), 8 бит дан­ных и стоп-бит (единичный). Нулевое значение бита кодируется импульсом длительностью 3/16 битового интервала (1,63 мкс на скорости 115,2 Кбит/с), единичное — отсутствием импульсов (режимIrDASIR-A). Таким образом, в паузе между посылками передатчик не светит, а каждая посылка начинается с импульса старт-бита. В спецификации 1.1 предусмотрен и иной режим —IrDASIR-B, с фиксированной длительностью импульса 1,63 мкс для всех этих скоростей.

• ASKIR —для скоростей 9,6-57,6 Кбит/с также используется асинхронный ре­жим, но кодирование иное: нулевой бит кодируется посылкой импульсов с ча­стотой 500 кГц, единичный — отсутствием импульсов. •IrDAHDLC— для скоростей 0,576 и 1,152 Мбит/с используется синхронный режим передачи и кодирование, аналогичное протоколуSIR, но с длительно­стью импульса 1/4-битового интервала. Формат кадра соответствует протоколу HDLC, начало и конец кадра отмечаются флагами 01111110, внутри кадра эта битовая последовательность исключается путем вставки битов (bitstuffing). Для контроля достоверности кадр содержит 16-битный CRC-код.

• IrDA FIR(IrDA4PPM) — для скорости 4 Мбит/с также применяется синхрон­ный режим, но кодирование несколько сложнее. Здесь каждая пара смежных битов кодируется позиционно-импульсным кодом: 00 —> 1000, 01 —> 0100, 10 —> 0010,11 —>0001 (в четверках символов «I» означает посылку импульса в соответствующей четверти двухбитового интервала). Такой способ кодиро­вания позволил вдвое снизить частоту включения светодиода по сравнению с предыдущим. Постоянство средней частоты принимаемых импульсов облегча­ет адаптацию к уровню внешней засветки. Для повышения достоверности при­меняется 32-битный CRC-код.

Над физическим уровнем расположен протокол доступа IrLAP(IrDAInfraredLinkAccessProtocol) — модификация протоколаHDLC, отражающая нужды ИК-свя-зи. Этот протокол инкапсулирует данные в кадры и предотвращает конфликты устройств: при наличии более двух устройств, «видящих» друг друга, одно из них назначается первичным, а остальные — вторичными. Связь всегда полудуплексная. IrLAP описывает процедуру установления, нумерации и закрытия соединений. Соединение устанавливается на скорости 9600 бит/с, после чего согласуется ско­рость обмена по максиму из доступных обоим (9,6,19,2,38,4,57,6 или 115,2 Кбит/с) и устанавливаются логические каналы (каждый канал управляется одним веду­щим устройством).

Над IrLAP располагается протокол управления соединением IrLMP(IrDAInfraredLinkManagementProtocol). С его помощью устройство сообщает остальным о своем присутствии в зоне охвата (конфигурация устройств IrDA может изменяться дина­мически: для ее изменения достаточно поднести новое устройство или отнести его подальше). Протокол IrLMP позволяет обнаруживать сервисы, предоставляемые устройством, проверять потоки данных и выступать в роли мультиплексора для конфигураций с множеством доступных устройств. Приложения с помощью IrLMP могут узнать, присутствует ли требуемое им устройства в зоне охвата. Однако га­рантированной доставки данных этот протокол не обеспечивает.

Транспортный уровеньобеспечивается протоколомTiny TP(IrDATransportProtocols) — здесь обслуживаются виртуальные каналы между устройствами, об­рабатываются ошибки (потерянные пакеты, ошибки данных и т. п.), производит­ся упаковка данных в пакеты и сборка исходных данных из пакетов (протокол напоминаетTCP). На транспортном уровне может работать и протоколIrTP.

Протокол IrCOMMпозволяет через ИК-связь эмулировать обычное проводное подключение:

• 3-проводное по RS-232C(TXD,RXDиGND);

• 9-проводное по RS-232C (весь набор сигналов СОМ-порта);

• Centronics(эмуляция параллельного интерфейса).Протокол IrLANобеспечивает доступ к локальным сетям, позволяя передавать кадры сетейEthernetиTokenRing. Для ИК-подключения к локальной сети тре­буется устройство-провайдер с интерфейсом IrDA, подключенное обычным (про­водным) способом к локальной сети, и соответствующая программная поддержка в клиентском устройстве (которое должно войти в сеть).Протокол объектного обмена IrOBEX(ObjectExchangeProtocol) — простой про­токол, определяющий командыPUTиGETдля обмена «полезными» двоичными данными между устройствами. Этот протокол располагается над протоколомTinyТР. У протокола IrOBEX есть расширение для мобильных коммуникаций, ко­торое определяет передачу информации, относящуюся к сетямGSM(записная книжка, календарь, управление вызовом, цифровая передача голоса и т. п.), между телефоном и компьютерами разных размеров (от настольного доPDA).

Этими протоколами не исчерпывается весь список протоколов, имеющих отно­шение к ИК-связи. Заметим, что для дистанционного управления бытовой техни­кой (телевизоры, видеомагнитофоны и т. п.) используется тот же диапазон 880 нм, но иные частоты и методы физического кодирования. Приемопередатчик IrDA может быть подключен к компьютеру различными спо­собами; по отношению к системному блоку он может быть как внутренним (раз­мещаемым на лицевой панели), так и внешним, размещаемым в произвольном месте. Размещать приемопередатчик следует с учетом угла «зрения» (30° у пере­датчика и 15° у приемника) и расстояния до требуемого устройства (до 1 м).

Внутренние приемопередатчикина скоростях до 115,2 Кбит/с (IrDASIR,HP-SIR,ASKIR) подключаются через обычные микросхемыUART, совместимые с 16450/ 16550 через сравнительно несложные схемы модуляторов-демодуляторов. В ряде со­временных системных плат на использование инфракрасной связи (до 115,2 Кбит/с) может конфигурироваться порт COM2. Для этого в дополнение к UART чипсет содержит схемы модулятора и демодулятора, обеспечивающие один или несколь­ко протоколов инфракрасной связи. Чтобы порт COM2 использовать для инфра­красной связи, вCMOSSetupтребуется выбрать соответствующий режим (за­прет инфракрасной связи означает обычное использование COM2). Существуют внутренние адаптеры и в виде карт расширения (для шинISA,PCI,PCCard); для системы они выглядят как дополнительные СОМ-порты.

На средних и высоких скоростях обмена применяются специализированные мик­росхемы контроллеров IrDA, ориентированные на интенсивный программно-управляемый обмен или DMA, с возможностью прямого управления шиной. Здесь обычный приемопередатчик UART непригоден, поскольку он не поддерживает синхронный режим и высокую скорость. КонтроллерIrDAFIRвыполняется в виде карты расширения или интегрируется в системную плату; как правило, такой кон­троллер поддерживает и режимыSIR.

Приемопередатчик подключается к разъему IR- Connectorсистемной платы напря­мую (если он устанавливается на лицевую панель компьютера) или через проме­жуточный разъем (mini-DIN), расположенный на скобе-заглушке задней стенки корпуса. К-сожалению, единой раскладки цепей на внутреннем коннекторе нет, и для большей гибкости приемопередатчик (или промежуточный разъем) снаб­жают кабелем с отдельными контактами разъема. Собрать их в должном порядке предоставляют пользователю; варианты назначения контактов коннектора ин­фракрасного приемопередатчика приведены в табл. 3.1. Некоторые приемопередат­чики, поддерживающие режимыFIRиSIR, имеют раздельные выходы приемни­ков —IRRX(дляSIR) иFIRRX(дляFIR). Если контроллер поддерживает только один из режимов, один из контактов останется неподключенным.

Внешние ПК-адаптерывьшускают с интерфейсомRS-232Cдля подключения к СОМ-порту или же с шинойUSB. Пропускной способностиUSBдостаточно даже дляFIR, СОМ-порт пригоден только дляSIR. Внешний ИК-адаптерIrDASIRдля СОМ-порта не так прост, как казалось бы: для работы модулятора-демодулятора требуется сигнал синхронизации с частотой, равной 16-кратной частоте передачи данных (этот сигнал поступает на синхровход микросхемыUARTСОМ-порта). Такого сигнала на выходе СОМ-порта нет и его приходится восстанавливать из асинхронного битового потока. АдаптерASKIRв этом плане проще — передат­чик должен передавать высокочастотные импульсы все время, пока выходTXDнаходится в высоком состоянии; приемник должен формировать огибающую при­нятых импульсов.

Для прикладного использования IrDA кроме физического подключения адаптера и трансивера требуется установка и настройка соответствующих драйверов. В ОС Windows9x/ME/2000 контроллер IrDA попадает в группу Сетевое окружение. Сконфигурированное ПО позволяет устанавливать соединение с Локальной сетью (для выхода в Интернет, использования сетевых ресурсов); передавать файлы между парой компьютеров; выводить данные на печать; синхронизировать дан­ныеPDA, мобильного телефона и настольного компьютера; загружать отснятые изображения из фотокамеры в компьютер и выполнять ряд других полезных дей­ствий, не заботясь ни о каком кабельном хозяйстве.

3.2. Радиоинтерфейс Bluetooth

Bluetooth(синий зуб) — это фактический стандарт на миниатюрные недоро­гие средства передачи информации с помощью радиосвязи между мобильными (и настольными) компьютерами, мобильными телефонами и любыми другими

портативными устройствами на небольшие расстояния. Разработкой специфика­ции занимается группа лидирующих фирм в областях телекоммуникаций, компью­теров и сетей — 3Com, AgereSystems,Ericsson,IBM,Intel,Microsoft,Motorola,Nokia,Toshiba. Эта группа, образовавшаяBluetoothSpecialInterestGroup, и выве­ла данную технологию на рынок. СпецификацияBluetoothсвободно доступна в Сети (www.bluetooth.com), правда, она весьма объемна (около 15 МбайтPDF-файлов). Открытость спецификации должна способствовать ее быстрому распро­странению, что уже и наблюдается на практике. Здесь позволим себе сократить название технологии до «ВТ» (это не официальное сокращение). Само название представляет собой прозвище датского короля, объединившего Данию и Норве­гию, — намек на всеобщую объединяющую роль технологии.

Каждое устройство ВТ имеет радиопередатчик и приемник, работающие в диа­пазоне частот 2,4 ГГц. Этот диапазон в большинстве стран отведен для промыш­ленной, научной и медицинской аппаратуры и ле требует лицензирования, что обеспечивает повсеместную применимость устройств. Для ВТ используются ра­диоканалы с дискретной (двоичной) частотной модуляцией, несущая частота ка­налов F°2402+k(МГц), гдеk"0,..., 78. Для нескольких стран (например, Фран­ции, где в этом диапазоне работают военные) возможен сокращенный вариант сF°°2454+k(k=0,..., 22). Кодирование простое — логической единице соответству­ет положительная девиация частоты, нулю — отрицательная. Передатчики могут быть трех классов мощности, с максимальной мощностью 1, 2,5 и 100 МВт, при­чем должна быть возможность понижения мощности с целью экономии энергии.

Передача ведется с перескоком несущей частоты с одного радиоканала на другой, что помогает в борьбе с интерференцией и замираниями сигнала. Физический каналсвязи представляется определенной псевдослучайной последовательностью используемых радиоканалов (79 или 23 возможных частот). Группа устройств, разделяющих один канал (то есть «знающих» одну и ту же последовательность перескоков), образует так называемуюпикосеть(piconet), в которую может вхо­дить от 2 до 8 устройств. В каждой пикосети имеется одно ведущее устройство и до 7 активных ведомых. Кроме того, в зоне охвата ведущего устройства в его же пикосети могут находиться «припаркованные» ведомые устройства: они тоже «знают» последовательность перескоков и синхронизируются (по перескокам) с ведущим устройством, но не могут обмениваться данными до тех пор, пока веду­щее устройство не разрешит их активность. Каждое активное ведомое устройство пикосети имеет свой временный номер (1-7); когда ведомое устройство деакти-вируется (паркуется), оно отдает свой номер для использования другими. При последующей активизации оно уже может получить иной номер (потому-то он и временный). Пикосети могут перекрываться зонами охвата, образуя «разбросан­ную» сеть (scatternet). При этом в каждой пикосети ведущее устройство только одно, но ведомые устройства могут входить в несколько пикосетей, используя раз­деление времени (часть времени он работает в одной, часть — в другой пикосети). Более того, ведущее устройство одной пикосети может быть ведомым устройством другой пикосети. Эти пикосети никак не синхронизированы, каждая из них ис­пользует свой канал (последовательность перескоков). Канал делится на тайм-слоты длительностью 625 мкс, слоты последовательно нумеруются с цикличностью 2²⁷. Каждый тайм-слот соответствует одной частоте, несущей в последовательности перескоков (1600 перескоков в секунду). Последо­вательность частот определяется адресом ведущего устройства пикосети. Переда­чи ведутся пакетами, каждый пакет может занимать от 1 до 5 тайм-слотов. Если пакет длинный, то он весь передается на одной частоте несущей, но отсчет слотов по 625 мкс продолжается, и после длинного пакета следующая частота будет соот­ветствовать очередному номеру слота (то есть несколько перескоков будут пропу­щены). Ведущее и ведомые устройства ведут передачу поочередно: в четных сло­тах передачу ведет ведущее устройство, а в нечетных — адресованное им ведомое устройство (если ему есть что «сказать»).

Между ведущим и ведомыми устройствами могут устанавливаться физические связи двух типов: синхронные и асинхронные.

Синхронные связи(они же изохронные) с установлением соединения,SCOlink(SynchronousConnection-Oriented), используются для передачи изохронного тра-фика (например, оцифрованного звука). Эти связи типа «точка—точка» предва­рительно устанавливает ведущее устройство с выбранными ведомыми устройства­ми, и для каждой связи определяется период (в слотах), через который для нее резервируются слоты. Связи получаются симметричные двусторонние. Повторные передачи пакетов в случае ошибок приема не используются. Ведущее устройство может установить до трех связейSCOс одним или разными ведомыми устрой­ствами. Ведомое устройство может иметь до трех связей с одним ведущим устрой­ством или иметь по одной связиSCOс двумя различными ведущими устройства­ми. По сетевой классификации связиSCOотносятся ккоммутации цепей.

Асинхронные связибез установления соединения,ACLlink(AsynchronousConnection-Less), реализуюткоммутацию пакетовпо схеме «точка—множество точек» меж­ду ведущим устройством и всеми ведомыми устройствами пикосети. Ведущее устройство может связываться с любым из ведомых устройств пикосети в слотах, не занятых подSCO, послав ему пакет и потребовав ответа. Ведомое устройство имеет право на передачу, только получив обращенный к нему запрос ведущего устройства (безошибочно декодировав свой адрес). Для большинства типов паке­тов предусматривается повторная передача в случае обнаружения ошибки при­ема. Ведущее устройство может посылать и безадресные широковещательные па­кеты для всех ведомых устройств своей пикосети. С каждым из своих ведомых устройств ведущее устройство может установить лишь одну связь ACL.

Информация передается пакетами, в которых поле данных может иметь длину 0-2745 бит. Для связей ACLпредусмотрено несколько типов пакетов с защитой CRC-кодом (в случае обнаружения ошибки предусматривается повторная пере­дача) и 1 беззащитный (без повторных передач).Для связей SCOданные не защи­щаются CRC-кодом, и следовательно, повторные передачи по ошибке приема не предусмотрены.

Защита данных от искажения и контроль достоверности производится несколь­кими способами. Данные некоторых типов пакетов защищаются CRC-кодом, и при­емник информации должен подтверждать прием правильного пакета или сооб­щить об ошибке приема. Для сокращения числа повторов применяется избыточное кодирование FEC(ForwardErrorCorrectioncode). В схемеFEC1/3 каждый по­лезный бит передается трижды, что позволяет выбрать наиболее правдоподобный вариант мажорированием. Схема FEC 2/3 несколько сложнее, здесь используется код Хэмминга, что позволяет исправлять все однократные и обнаруживать все двукратные ошибки в каждом 10-битном блоке.

Каждый голосовой каналобеспечивает скорость по 64 Кбит/с в обоих направлениях. В канале может использоваться кодирование в формате РСМ (импульсно-кодовая модуляция) илиCVSD(ContinuousVariableSlopeDeltaModulation— вариант адаптивной дельта импульсно-кодовой модуляции). Кодирование РСМ допускает компрессию поG.711; оно обеспечивает лишь сугубо «телефонное» качество сигна­ла (имеется в виду цифровая телефония, 8-битные выборки с частотой 8 Кбит/с). Кодер CVSD обеспечивает более высокое качество — он упаковывает входной РСМ-сигнал с частотой выборок 64 Кбит/с, однако и при этом спектральная плот­ность сигнала в полосе частот 4-32 кГц должна быть незначительной. Для пере­дачи высококачественного аудиосигнала голосовые (речевые) каналы ВТ непри­годны, однако сжатый сигнал (например, поток МРЗ) вполне можно передавать по асинхронному каналу передачи данных.

Асинхронный каналможет обеспечивать максимальную скорость 723,2 Кбит/с в асим­метричной конфигурации (оставляя для обратного канала полосу 57,6 Кбит/с) или же 433,9 Кбит/с в каждую сторону в симметричной конфигурации.

Для обеспечения безопасности в ВТ применяется аутентификацияишифрова­ние данныхна уровне связи (linklayer), которые, конечно же, могут дополняться и средствами верхних протокольных уровней.

Важной частью ВТ является протокол обнаружения сервисов SDP(ServiceDis­coveryProtocol), позволяющий устройству найти «интересного собеседника». В дальнейшем, установив с ним соединение, устройство сможет воспользоваться требуемыми сервисами (например, выводить документы на печать, подключить­ся к Сети и т. п.).

Протокол RFCOMMобеспечивает эмуляцию последовательного порта (9-провод-ногоRS-232) черезL2CAP. С его помощью традиционные кабельные соединения устройств (в том числе и нуль-модемные) могут быть легко заменены на радио­связь, без каких-либо модификаций ПО верхних уровней. Протокол позволяет устанавливать и множественные связи (одного устройства с несколькими), и ра­диосвязь заменит громоздкие и дорогие мультиплексоры и кабели. Через прото­колRFCOMMможет работать протокол ОВЕХ, используемый в инфракрасных беспроводных соединениях (в иерархии протоколовIrDA). ЧерезRFCOMMмо­жет работать и протокол РРР, над которым стоят протоколы стекаTCP/IP, — это открывает дорогу во все приложения для Интернета. ЧерезRFCOMMработают и АТ-команды, управляющие телефонными соединениями и сервисами передачи факсов (эти же команды используются в модемах для коммутируемых линий).

Специальный бит-ориентированный телефонный протоколTCSBIN(TelephonyControlprotocol—Binary), определяющий сигнализацию вызова для связи устройств ВТ (речевой связи и обмена данными), тоже работает через L2CAP. В протоколе имеются и средства управления группами устройств TCS.Интерфейс хост-контроллера HCI(HostControllerInterface) — это единообраз­ный метод доступа к аппаратно-программным средствам нижних уровнбй ВТ. Он предоставляет набор команд для управления радиосвязью, получения информа­ции о состоянии и собственно передачи данных. Через этот интерфейс происхо­дит взаимодействие протоколаL2CAPс аппаратурой ВТ. Физически аппаратура ВТ может подключаться к различным интерфейсам: шине расширения (например,PCCard), шинеUSB, СОМ-порту. Для каждого из этих подключений имеется соответствующий протокол транспортного уровняHCI— прослойка, обеспечива­ющая независимость HCI от способа подключения. Последовательные шины USB иFireWire

Последовательные шины позволяют объединять множество устройств, используя всего 1-2 пары проводов. Функциональные возможности этих шин гораздо шире, чем у традиционных интерфейсов локальных сетей, — USBиFireWireспособны передавать изохронный трафик аудио- и видеоданных. Последовательные шины по своей организации сильно отличаются от параллельных. В последовательных шинах нет отдельных линий для данных, адреса и управления — все протоколь­ные функции приходится выполнять, пользуясь одной или двумя (в FireWire) парами сигнальных проводов. Это накладывает отпечаток на построение шинно­го протокола, который в последовательных шинах строится на основе пересылокпакетов —определенным образом организованных цепочек бит. Заметим, что в терминологии USB пакеты и кадры имеют несколько иную трактовку, нежели в сетях передачи данных. В параллельных шинах имеются возможности явной синхронизации интерфейсной части ведущих и ведомых устройств; исполнение каждого шага протокола обмена может быть подтверждено, и, при необходимо­сти, некоторые фазы обмена могут продлеваться по «просьбе» не успевающего устройства. В последовательных шинах такой возможности нет — пакет пересы­лается целиком, а синхронизация возможна только по принимаемому потоку бит. Эти и другие особенности сближают последовательные шины с локальными сетя­ми передачи данных.

Наибольшую популярность имеют шины USB и FireWire, хотя последняя пока что в PC-совместимых компьютерах используется не повсеместно. Последователь­ные шиныFireWireи USB, имея общие черты, являются, тем не менее, существен­но различными технологиями. Обе шины обеспечивают простое подключение большого числа ПУ (127 для USB и 63 дляFireWire), допуская коммутации и вклю­чение/выключение устройств при работающей системе. По структуре топология обеих шин достаточно близка, но FireWire допускает большую свободу и простран­ственную протяженность. Хабы USB входят в состав многих устройств и для пользователя их присутствие зачастую незаметно. Обе шины имеют линии пита­ния устройств, но допустимая мощность дляFireWireзначительно выше. Обе шины поддерживают технологию РпР (автоматическое конфигурирование при включении/выключении) и снимают проблему дефицита адресов, каналовDMAи прерываний. Различаются пропускная способность и управление шинами.Шина USBориентирована на периферийные устройства, подключаемые кPC. Изохронные передачи USB позволяют передавать цифровые аудиосигналы, а шина USB 2.0 способна нести и видеоданные. Все передачи управляются централизо­ванно, иPCявляется необходимым управляющим узлом, находящимся в корне древовидной структуры шины. Адаптер USB пользователи современных ПК по­лучают почти бесплатно, поскольку он входит в состав всех современных чипсе-тов системных плат. Правда, адаптеры USB 2.0 первое время будут выпускаться в виде картPCI. Непосредственное соединение несколькихPCшиной USB не пре­дусматривается, хотя выпускаются «активные кабели» для связи пары компьюте­ров и устройства-концентраторы.

Шина FireWireориентирована на устройства бытовой электроники, которые с ее помощью могут быть объединены в единую домашнюю сеть. К этой сети может быть подключен компьютер, и даже не один. Принципиальным преимуществом шины 1394 является отсутствие необходимости в специальном контроллере шины ' (компьютере). Любое передающее устройство может получить полосу изохрон­ного графика и начинать передачу по сигналу автономного или дистанционного управления — приемники «услышат» эту информацию. При наличии контролле­ра соответствующее ПО может управлять работой устройств, реализуя, например, цифровую студию нелинейного видеомонтажа или снабжая требуемыми мульти-медийными данными всех заинтересованных потребителей информации.