что такое аппаратный интерфейс
Интерфейсы микроконтроллеров (Часть 1)
Итак что же такое интерфейс?
Вездесущая Википедия дает такой ответ: Физический (аппаратный) интерфейс — способ взаимодействия физических устройств. Чаще всего речь идёт о компьютерных портах.
Т.е. если мы попытаемся связать наш микроконтроллер с другими устройствами нам потребуется знать определенный набор правил, методов и характеристик оборудования, чтобы сделать это безболезненно. Давайте рассмотрим основные типы интерфейсов, которые мы можем встретить «на борту» микроконтроллера.
Последовательный интерфейс UART/USART
Подключать UART надо, так сказать «наоборот» RXD к TXD, а TXD к RXD как на картинке ниже:
Все сигналы UART передаются специально выбранными уровнями, обеспечивающими высокую помехоустойчивость связи. Отметим, что данные передаются в инверсном коде (логической единице соответствует низкий уровень, логическому нулю — высокий уровень. Более подробно о логических уровнях смотрите тут — www.drive2.ru/b/2528993/).
Формат передаваемых данных показан на рисунке 4. Собственно данные (5, 6, 7 или 8 бит) сопровождаются стартовым битом, битом четности и одним или двумя стоповыми битами. Получив стартовый бит, приемник выбирает из линии биты данных через определенные интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приемника и передатчика были одинаковыми, допустимое расхождение — не более 10%). Скорость передачи по RS-232C может выбираться из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с.
Последовательный периферийный интерфейс SPI
Последовательный периферийный трехпроводный интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface) предназначен для организации обмена данными между двумя устройствами. С его помощью может осуществляться обмен данными между микроконтроллером и различными устройствами, такими, как цифровые потенциометры, ЦАП/АЦП, FLASH-ПЗУ и др. С помощью этого интерфейса удобно производить обмен данными между несколькими микроконтроллерами AVR.
Кроме того, через интерфейс SPI может осуществляться программирование микроконтроллера.
Изначально он был придуман компанией Motorola, а в настоящее время используется в продукции многих производителей. Его наименование является аббревиатурой от ‘Serial Peripheral Bus’, что отражает его предназначение — шина для подключения внешних устройств. Шина SPI организована по принципу ‘ведущий-подчиненный’. В качестве ведущего шины обычно выступает микроконтроллер, но им также может быть программируемая логика, DSP-контроллер или специализированная ИС. Подключенные к ведущему шины внешние устройства образуют подчиненных шины. В их роли выступают различного рода микросхемы, в т.ч. запоминающие устройства (EEPROM, Flash-память, SRAM), часы реального времени (RTC), АЦП/ЦАП, цифровые потенциометры, специализированные контроллеры и др.
Главным составным блоком интерфейса SPI является обычный сдвиговый регистр, сигналы синхронизации и ввода/вывода битового потока которого и образуют интерфейсные сигналы. Таким образом, протокол SPI правильнее назвать не протоколом передачи данных, а протоколом обмена данными между двумя сдвиговыми регистрами, каждый из которых одновременно выполняет и функцию приемника, и функцию передатчика. Непременным условием передачи данных по шине SPI является генерация сигнала синхронизации шины. Этот сигнал имеет право генерировать только ведущий шины и от этого сигнала полностью зависит работа подчиненного шины.
Электрическое подключение
Существует три типа подключения к шине SPI, в каждом из которых участвуют четыре сигнала.
Самое простое подключение, в котором участвуют только две микросхемы, показано на рисунке 6. Здесь, ведущий шины передает данные по линии MOSI синхронно со сгенерированным им же сигналом SCLK, а подчиненный захватывает переданные биты данных по определенным фронтам принятого сигнала синхронизации. Одновременно с этим подчиненный отправляет свою посылку данных. Представленную схему можно упростить исключением линии MISO, если используемая подчиненная ИС не предусматривает ответную передачу данных или в ней нет потребности. Одностороннюю передачу данных можно встретить у таких микросхем как ЦАП, цифровые потенциометры, программируемые усилители и драйверы. Таким образом, рассматриваемый вариант подключения подчиненной ИС требует 3 или 4 линии связи. Чтобы подчиненная ИС принимала и передавала данные, помимо наличия сигнала синхронизации, необходимо также, чтобы линия SS была переведена в низкое состояние. В противном случае, подчиненная ИС будет неактивна. Когда используется только одна внешняя ИС, может возникнуть соблазн исключения и линии SS за счет жесткой установки низкого уровня на входе выбора подчиненной микросхемы. Такое решение крайне нежелательно и может привести к сбоям или вообще невозможности передачи данных, т.к. вход выбора микросхемы служит для перевода ИС в её исходное состояние и иногда инициирует вывод первого бита данных.
При необходимости подключения к шине SPI нескольких микросхем используется либо независимое (параллельное) подключение (рис. 7), либо каскадное (последовательное) (рис. 8).
Чаще всего под словом интерфейс подразумевают именно пользовательский интерфейс. Например, говорят: « У этого интернет-магазина неудобный, запутанный интерфейс ». Это значит, что с сайтом магазина неудобно взаимодействовать. Скажем, сложно найти нужные товары, непонятно, как оформить заказ, сайт не сохраняет ранее введенные данные и т.п.
Многие пользователи хотели бы вернуть старый интерфейс «ВКонтакте», новый им не нравится.
Интерфейс Windows очень сложен: неопытные пользователи путаются в куче настроек.
Аппаратный и программный интерфейс. Что такое интерфейс USB и API
Помимо пользовательского интерфейса существуют программный интерфейс (взаимодействие программ между собой) и аппаратный интерфейс (способы взаимодействия физических устройств, «железа»).
К примеру, на новостном сайте показываются курсы валют, которые меняются в реальном времени. Это не значит, что редактор сайта каждый раз вручную меняет числа на странице. Новостной сайт сам отправляет по API запрос на сервер с данными валютной биржи и получает оттуда необходимые цифры.
Типы пользовательских интерфейсов. Графический, текстовый и другие
Графический интерфейс Windows 3.11
Жестовый интерфейс позволяет отдавать команды, делая жесты пальцем, рукой, компьютерной мышью, специальным контроллером и т.п.
Тактильный интерфейс позволяет пользователю испытывать осязательные ощущения (нажим, вибрацию и т.п.) и взаимодействовать с компьютером с их помощью.
Интерфейс
Об интерфейсе часто говорят, когда имеют в виду взаимодействие человека и компьютера или приложений. В статье разберем определение интерфейса, что это за взаимодействия, их виды и особенности.
Что такое интерфейс
Интерфейс — это «проводник» между человеком и программой, операционной системой, техническим устройством или способ взаимодействия приложений между собой. Человек дает команды с помощью интерфейса, устройство их анализирует и отвечает. Основные задачи, для решения которых он предназначен:
ввод и отображение информации (звук, изображение);
управление отдельными приложениями;
обмен данными с другими устройствами;
взаимодействие с операционной системой.
Интерфейс подразумевает взаимодействие не только человека и техники, но и компьютер-программа, программа-программа, компьютер-устройство. Например, когда устройства подключают к системному блоку компьютера, как способ взаимодействия используют разъем.
Виды интерфейсов
Одни виды взаимодействия позволяют получить больше контроля над компьютером или смартфоном, но требуют дополнительных навыков. Другие — более комфортные, но предоставляют меньше возможностей. У каждого типа есть свои особенности.
Командная строка
Через командную строку можно выполнить максимальное количество операций — это прямой способ общения с операционной системой. Чтобы набрать команду, нужно ввести текст на языке компьютера и нажать Enter, компьютер начнет выполнять.
Минус способа в том, что он подходит только подготовленным пользователям. В командной строке нет вспомогательных графических элементов, для взаимодействия придется освоить язык, а чтобы команды работали — нельзя допускать ошибок.
Графический и текстовый
Графика упрощает взаимодействие с компьютером, с ней работать гораздо легче и комфортнее, чем с текстом. В роли графического интерфейса выступают такие элементы:
другие графические элементы.
Например, при взаимодействии с Windows используют иконки и окна, для ввода подключают мышь. На смартфоне устройством ввода служит сенсорный дисплей.
Текстовый интерфейс не использует изображения: команды отдаются с помощью текста и информация предоставляется в текстовом виде.
Жестовый, голосовой, тактильный и нейронный
Жестовое взаимодействие позволяет отдавать команды движениями пальцев. Оно применяется при работе с сенсорным экраном смартфона. Например, жест «вверх» заставляет появиться всплывающее окно.
Голосовой интерфейс — это управление голосом. Гаджет распознает и выполняет звуковые команды.
Тактильный подразумевает взаимодействие с помощью осязания: вибрация или чувствительность к силе нажатия.
Нейронный интерфейс передает команды прямо из мозга в компьютер, для этого в мозг вживляют электроды. Его применяют в медицине: так парализованный человек может общаться с окружающим миром.
Программный, аппаратный, аппаратно-программный
Взаимодействие программ между собой обеспечивает программный интерфейс. Программы направляют запросы друг другу и получают ответы. Например, чтобы постоянно показывать актуальную погоду в виджете или на компьютере, одна программа постоянно отправляет запрос другой, а та — предоставляет свежие данные.
Аппаратный предназначен для организации связи между физическими устройствами через разъемы и слоты. А когда компьютер считывает информацию с жесткого диска — это совместная работа программы и физического устройства, то есть, аппаратно-программный интерфейс.
Пользовательский интерфейс
Все, с чем взаимодействует обычный пользователь, когда включает компьютер, заходит на сайт или в приложение, все, что человек видит на экране — это пользовательский интерфейс.
Веб, игровой сайт
Веб-интерфейс позволяет работать через браузер. Это взаимодействие программ в интернете. Например, можно зайти на сайт магазина и там же оплатить покупки. Браузер в этом случае будет веб-интерфейсом, благодаря которому страницы взаимодействуют.
Игровой — это то, как пользователь может взаимодействовать с игрой, какие команды может отдавать, в какой форме представлена игровая информация и как игра будет реагировать на действия.
Материальный
Это тактильный контакт с гаджетами. Он включает в себя прикосновения к сенсорному экрану, действия с мышкой или джойстиком.
Интерфейс в телефонах
На смартфонах используют сенсорный экран, который подразумевает жестовой и тактильный интерфейсы. Пользователь прикасается к элементам, операционная система или приложение получают от него команды и выполняют их.
Каким должен быть интерфейс
Важно, чтобы интерфейс соответствовал целям и контексту. Если это взаимодействие специалиста с компьютером, то главное — это способность обеспечивать получение информации и выполнение задач. Для обычного пользователя он имеет не только техническое, но и эстетическое значение: работа с ним должна быть удобной и понятной.
Заключение
Для пользователей интерфейс — основа работы с ПК или телефоном. От того, насколько проста или сложна эта система, будет зависеть удобство управления устройством. Разработчики могут менять системные структуры для сложных задач. Неопытным пользователям лучше покупать устройства с понятным интерфейсом, чтобы облегчить себе работу.
Интерфейсы: терминология, разновидности, особенности
Развитие техники и информационных технологий привело к тому, что в мире начали появляться новые термины. Понятие интерфейса фигурирует в разговоре о компьютерах и мобильных устройствах довольно часто. То же самое касается термина «объект класса». Считают, что все это предназначается для взаимодействия людей с современными машинами.
Определение
Интерфейсом принято называть некий «проводник», обеспечивающий взаимодействие людей с утилитами, операционными системами и техустройствами. Также описывают контактирование софта между собой. Юзер должен давать разнообразные команды, а технический объект их обрабатывает. Далее – проводит анализ и предоставляет тот или иной ответ. Видов интерфейсов очень много. И каждый имеет собственные особенности, о которых необходимо знать программистам и обычным среднестатистическим пользователям.
К главным задачам, которые решают с помощью интерфейсов относят:
Подразумевается, что виды interface обеспечивают связь не только человек-техника, но и ПК-утилита, приложение-приложение, компьютер-допустройство. Пример – к системному блоку подключают при помощи USB-разъема периферийные девайсы.
Внимание: все типы существующих интерфейсов тесно связаны с программированием.
Что необходимо знать – терминология
Перед изучением рассматриваемой темы, необходимо обязательно изучить несколько терминов. Они помогут разобраться в видах интерфейсов более качественно, называя вещи «своими именами».
В программировании (без которого изучаемая тема немыслима) основополагающую роль играет объект. Представляет собой сущность цифрового пространства, наделенную тем или иным состоянием и поведением. Обладает определенными атрибутами (свойствами) и операциями над ними. Все объекты относятся к так называемым классам. Они определяют поведение объекта. Последний элемент также называют экземпляром класса.
Важно: относятся соответствующие термины ООП. Среди их свойств выделяют инкапсуляции, полиморфизм и наследование:
На самом деле терминов больше. Но на первых порах достаточно этих.
О разновидностях
Объектно-ориентированное программирование и другие способы создания приложений немыслимы без изучаемой тематики. Интерфейсов на самом деле очень много. Стоит заострить внимание на самых популярных и распространенных из них. Тех, которые используют современные программеры на практике.
Командные строки
Первое, с чем сталкиваются системные администраторы и программисты. Это – самостоятельное программное обеспечение, которое входит в состав операционной системы. Отвечает за взаимосвязь юзеры с ОС. Позволяет обрабатывать различные команды. Это – способ «общения» с устройством на его «родном» языке.
Называется также консольным. Запускается в личной оболочке (наглядный пример — BIOS). Не требуется обычному среднестатистическому пользователю. А вот профессионалам он необходим, так как служит основным инструментарием работы с ПК.
Недостатки – необходимость знания команд для выполнения операций. Набирать их приходится вручную и без ошибок. Преимущества – возможность создать и обработать команду без задействования графических элементов.
Важно: в Windows можно открыть командную строку сочетанием клавиш Win + W, а затем обработать команду «cmd» (без кавычек).
Графические и текстовые
Каждый пользователь может использовать графические объекты класса (GUI). Встречается во всех существующих сегодня операционных системах, а также практически в каждой утилите. Иногда называется WIMP. Аббревиатура произошла от сокращения слов Window, Icon, Menu, Pointing device.
К основным составляющий графического интерфейса относят:
В ОС человек кликает по иконкам, олицетворяющим приложения и файлы. Это и есть графический интерфейс. Облегчает работу пользователя с устройством, предоставляя среднестатистическому человеку широкий спектр возможностей. Навигация производится посредством курсора мышки.
Важно: это не визуальный объект, представляющий собой набор одноименных образов: значков, надписей в том или ином месте дисплея. Визуальные структуры могут быть как текстовыми, так и графическими.
Текстовые объекты класса используются во время ввода-вывода сведений, предоставления информации, наборе цифр и букв, символики псевдографики. Задействованы базовые составляющие графического оформления, к которым относят: выпадающие списки, флажки и так далее.
К преимуществам относят:
Командная строчка является частью текстового интерфейса. Некоторые утилиты задействуют в процессе работы развитые оконные системы. В них для интерактивного взаимодействия используются джойстики, клавиатуры и мышки.
Жестовые, тактильные, нейронные и голосовые
В числе современных объектов класса есть системы, при которых человек осуществляет управление техникой при помощи «нестандартных» методов. А именно – жестами, голосом и так далее.
При подобных обстоятельствах принято выделять:
Обычно подобные технологии внедряются в сложной инновационной технике.
Программные, аппаратные и аппаратно-программные
Следующие интерфейсы отвечают за взаимодействие приложений с теми или иными девайсами. Так выделяют:
Но есть и более привычные и активно используемые среднестатистическим пользователем варианты развития событий.
Пользовательский
Пользовательский интерфейс – то, что человек, работающий с девайсом, видит перед собой, куда он кликает. Некая внешняя оболочка утилиты или задействованного устройства, предназначенная для более комфортного пользовательского использования.
Под интерфейсом изначально в качестве объекта класса принимают именно пользовательскую интерпретацию. У нее понятная структура, не требующая особых навыков и знаний. Но в последних версиях Windows с ним возникают затруднения, так как некоторые «привычные» элементы спрятаны. Приходится некоторое время привыкать к «оформлению» ОС.
Почти все объекты программирования относятся к пользовательскому «стилю общения» с устройствами и утилитами. Он включает в себя различные типы данных. Под его управлением осуществляется ввод и вывод информации.
Игровые и веб
Веб-«представление» — это сайт или их совокупность, представляющий структуру для контактов с серверами или девайсами посредством специальных протоколов. Они называются HTTP. Для реализации поставленной задачи могут использоваться интернет-обозреватели.
Не нужно путать данную разновидность с сетевым, где для «общения» используется девайс передачи данных посредством компьютерных сетей (VLAN-подключение).
Имеются и «игровые объекты». Обладает тесной связью с игровым дизайном, но выходит за его пределы. Пользователь запускает игру, которая подключается к различным вселенным. Игровая «оболочка» — это точка соприкосновения. С ее помощью клиенты получают от игрушки желаемые сведения, а также управляют персонажами и функциями. Обязательно будет введен при создании различных развлекательных приложений.
Материальные
Называются также осязательными классами. Обеспечивают контакт людей с электроникой. Для этого используются осязаемые структуры. Пример: мышь, которую двигает человек. Вместе с тем перемещается курсор на экране ноутбука.
Телефонный
Существует и еще один весьма крупный класс. Это – мобильный. Характеризуется SIMP (Screen-Icon-Menu-Pointer). В мобильных платформах окна считаются элементами структуры. Растягиваются на весь дисплей. Переключение производится графическими составляющими или движениями пальцев (тапами).
Современные гаджеты используют:
Популярные мобильные платформы используют брендинг. Значит, создатели оборудования могут вносить корректировки в программы. Ключевое слово здесь – «могут». Это позволяет совершенствовать дизайн и функционал.
Системные структуры в мобильных устройствах создаются для того, чтобы решать различные типы задач. Разница будет заключаться в наборе предлагаемого софта.
Мобильные объекты класса предусматривают также:
Все это – составляющие ООП, имеющие аналоги на ПК. Только в упомянутом случае они подстраиваются под мобильные гаджеты.
Важно: современные смартфоны и планшеты предусматривают новые структуры. Пример – беспроводная связь.
Понятие языков
Языки интерфейса – это не те, что устанавливаются при наборе текстовых данных. Они представляют собой нечто используемое при загрузке ОС, в разнообразных меню, диалоговых окнах, справках. Объекты класса без них немыслимы. Языки разрешено менять, если к основному «подключен» хотя бы один дополнительный.
Для того, чтобы узнать, какой именно язык Windows установлен на компьютере, стоит выполнить следующие действия:
Теперь понятно, что такое объект класса, а также какими бывают соответствующие «элементы». Разработчики создают разнообразные структуры и оформления для пользователей – чтобы те могли более быстро и комфортно работать с ПО. И без интерфейсов не существует ни одна техника.
Хотите освоить современную IT-специальность? Огромный выбор курсов по востребованным IT-направлениям есть в Otus!
Что такое аппаратный интерфейс?
Фильтры. Архитектура, используемая для соединения двух устройств вместе. Он включает в себя конструкцию вилки и розетки, тип, количество и назначение проводов, а также электрические сигналы, которые проходят по ним.
Что такое аппаратный интерфейс с примерами?
Аппаратные интерфейсы — это вилки, розетки, кабели и электрические сигналы, проходящие через них. Примеры: USB, FireWire, Ethernet, ATA / IDE, SCSI и PCI.
Каковы требования к аппаратному интерфейсу?
4.2 Аппаратные интерфейсы
Опишите характеристики каждого интерфейса между программными и аппаратными компонентами системы. Это описание может включать поддерживаемые типы устройств, данные и управляющие взаимодействия между программным обеспечением и оборудованием, а также используемые протоколы связи.
Что подразумевается под устройством сопряжения?
Интерфейсное устройство (IDF) — это аппаратный компонент или система компонентов, которые позволяют человеку взаимодействовать с компьютером, телефонной системой или другой электронной информационной системой. … Персональный компьютер (настольный компьютер или ноутбук, большой объем памяти и внешних накопителей, клавиатура, большой дисплей)
Какие есть примеры аппаратных устройств?
Компьютерное оборудование включает в себя физические части компьютера, такие как корпус, центральный процессор (ЦП), монитор, мышь, клавиатуру, хранилище компьютерных данных, графическую карту, звуковую карту, динамики и материнскую плату.
Gui — это аппаратный интерфейс?
Пользовательский интерфейс — это средство, с помощью которого пользователь управляет программным обеспечением или аппаратным устройством. … Это также известно как графический пользовательский интерфейс или GUI. Аппаратным интерфейсом может быть пульт дистанционного управления или контроллер видеоигры. Это также может относиться к элементам управления видеокамеры, цифровой камеры или iPod.
Какой аппаратный интерфейс лучше?
Лучшие аудиоинтерфейсы 2021 года для вашей домашней студии
Зачем нужен системный интерфейс?
Эти взаимодействия между вашей системой и другими являются интерфейсами. Определение интерфейсов поможет вам определить границы вашей системы. Идентификация интерфейсов также помогает вам понять зависимости вашей системы от других систем и зависимости других систем от вашей системы.
Какой внешний интерфейс?
Связь ядра процессора с внешним миром осуществляется через внешний интерфейс. Важно, чтобы этот интерфейс минимизировал накладные расходы, необходимые процессору для выполнения транзакции с внешним миром.
Какие у системы внешние интерфейсы?
Внешние интерфейсы обычно являются спасательным кругом продукта для внешнего мира. Такие интерфейсы могут использоваться для ряда целей, включая подключение к периферийным устройствам, программирование на месте или тестирование во время производства продукта. Типичные интерфейсы включают FireWire, USB, RS232, Ethernet или JTAG IEEE 1149.1.
ЧТО ТАКОЕ интерфейс и пример?
Как и класс, интерфейс может иметь методы и переменные, но методы, объявленные в интерфейсе, по умолчанию являются абстрактными (только подпись метода, без тела). Интерфейсы определяют, что должен делать класс, а не как. Это план класса. … Пример библиотеки Java — Интерфейс компаратора.
Какие устройства используют интерфейсы?
Как работают интерфейсы?
Как и класс, интерфейс определяет методы. В отличие от класса, интерфейс никогда не реализует методы; вместо этого классы, реализующие интерфейс, реализуют методы, определенные интерфейсом. … Когда класс реализует интерфейс, класс соглашается реализовать все методы, определенные в интерфейсе.
Какие бывают 10 типов оборудования?
Чтобы узнать больше, этот список содержит 10 типов компьютерного оборудования, которые мы подробно обсудим:
Какие бывают 5 типов оборудования?
Различные типы компьютерного оборудования
Что такое железо, приведу пять примеров?
Это основные электронные устройства, используемые для создания компьютера. Примерами оборудования в компьютере являются процессор, устройства памяти, монитор, принтер, клавиатура, мышь и центральный процессор.