Компьютеры обмениваются данными, отправляя биты цифровой информации по проводам от одного устройства к другому. Этот процесс позволяет устройствам отправлять данные на ваш компьютер и с вашего компьютера, и вам не нужно беспокоиться о настройке компонентов – это просто работает. Однако для некоторого оборудования мы должны предоставить информацию о скорости передачи данных в бодах (Baud rate). Что такое скорость передачи в бодах и почему она важна?
Каждый аспект связи между цифровыми устройствами основан на обмене двоичными битами информации. Самые ранние устройства использовали последовательные и параллельные порты связи, обычно на скоростях, которые, по современным стандартам, кажутся относительно низкими. Почти все устройства, построенные на основе современных технологий, обеспечивают координацию связи в фоновом режиме компьютера. Когда вы подключаете новое устройство к свободному USB-порту, появляется сообщение, предупреждающее вас о том, что компьютер «устанавливает программное обеспечение драйвера устройства». После задержки в несколько секунд настройка завершена, и нам больше не нужно об этом беспокоиться.
Промышленное оборудование работает в этом плане немного по-другому. Частое обновление компьютерных систем в промышленности может быть чрезвычайно дорогостоящим, не говоря уже о риске. Большинство систем управления содержат проверенные протоколы связи, но также немного отстают от удобства современной автоматической настройки. Инженерам часто приходится подключаться к ПЛК, и системы их просят предоставить информацию с такими терминами, как «Baud rate» или «полудуплексный или дуплексный режим», при этом они вручную выбирают COM-порты для маршрутизации информации.
Выше мы упоминали последовательные и параллельные протоколы связи. По мере того, как потоки данных становятся более сложными, у каждого метода есть свой способ увеличения пропускной способности. Для параллельной связи большее количество линий, расположенных в кабеле, позволит передавать больше данных. Это создает очевидные проблемы, поскольку электроника становится меньше и компактнее.
Для последовательной связи более высокие скорости передачи данных приводят к большей пропускной способности. Скорость, с которой развиваются компьютеры, позволяет увеличивать скорость передачи данных без увеличения количества проводов в связке, и это отличная новость для разработчиков оборудования. В то же время это создает проблемы для команд разработчиков программного обеспечения.
Скорее всего, ваш компьютер может очень быстро обмениваться данными. Адаптеры, такие как адаптер Ethernet, способны передавать данные до 10 гигабит в секунду (десятки миллиардов бит в секунду). Но если вы хотите подключиться к устройству, которому отроду несколько десятилетий, у него нет возможности обрабатывать данные с такой скоростью.
Задача при разработке программного обеспечения состоит в том, чтобы узнать, насколько быстро периферийное устройство может обмениваться данными, а затем ограничить скорость вашего компьютера при общении с этим устройством. В современных системах это информация, содержащаяся в таинственном «программном драйвере устройства». Из двух устройств ограничивающим фактором почти наверняка будет старое и медленное устройство.
Для оборудования, которое предшествует автоматической настройке, эта скорость должна быть вручную согласована на обоих концах: компьютере и периферийном устройстве.
Когда данные передаются, они обычно состоят из групп из 8-, 16- или 32-битных серий фрагментов двоичных данных. Эти строки данных могут представлять коды, числовые значения в двоичной форме или 8-битные символы ASCII, такие как буква, число или символ. При этом вводится такое понятие, как «бод». Бод – это общая единица измерения скорости передачи символов, которая является одним из компонентов, определяющих скорость передачи данных по каналу данных.
Это единица измерения символьной скорости или скорости модуляции в символах в секунду или импульсах в секунду. Это количество отдельных изменений символа (событий сигнализации), вносимых в среду передачи в секунду в сигнале с цифровой модуляцией или линейном коде со скоростью передачи данных. Бод относится к общей скорости передачи данных, которая может быть выражена в битах в секунду. Если в системе ровно два символа (обычно 0 и 1), то скорость в бодах и в битах в секунду (бит/с) эквивалентны.
Если передающему устройству сказано отправлять данные с определенной скоростью, но принимающее устройство ожидает только половину этой скорости передачи данных, оно пропустит все остальные биты. Излишне говорить, что данные будут представлять собой бесполезную информацию на принимающей стороне.
Скорость передачи данных обычно отображается как предварительно выбираемый список скоростей обмена данными, так что пользователь не может ввести ее или свою собственную произвольную скорость передачи данных. Эти скорости передачи обычно варьируются от нескольких сотен до более 100000 бит в секунду.
Практическое правило – выбирать самую высокую скорость передачи данных, которая может быть достигнута, не оставляя слишком много шансов на пропущенную информацию. По мере того, как скорость передачи данных становится выше, вероятность того, что один бит будет подвержен помехам из-за емкости в кабелях, увеличивается, и данные будут повреждены. С другой стороны, выбор слишком низкой скорости передачи данных может повысить надежность, но потребует слишком много времени на отправку и получение сообщений, пропуская критические показания датчиков.
Не ожидайте увидеть настраиваемую скорость передачи данных в бодах на адаптерах и устройствах на базе Ethernet, но есть несколько случаев, когда можно ожидать столкнуться с этим.
- Последовательные COM-порты. Многие встраиваемые системы, использующие стандартные и проприетарные COM-порты, вероятно, потребуют информации о скорости передачи данных в бодах. В спектр таких систем входит все от Arduino до ПЛК, например, MicroLogix1000.
- Сети DeviceNet. Еще одним ограничивающим фактором скорости передачи данных является расстояние между кабелями. Чем длиннее кабель, тем ниже ожидаемая скорость передачи данных.
- Старые компьютерные системы, особенно те, которые используются в промышленных приложениях, не обмениваются данными с такой скоростью, как по Ethernet или другим протоколам. Компьютер может предложить вам ввести скорость передачи данных. Скорость передачи данных поможет обеспечить правильную связь между цифровыми устройствами и не пропускать никаких данных.
© digitrode.ru