Stfw.RuСреди распространенных последовательных шин I2C повидимому имеет наибольшее число различных (иногда несовместимых реализаций). Шина I2C имеет арбитраж на уровне электрических сигналов, каждая передаваемый блок данных включает в заголовок номер устройства, которому данный пакет адресован. Адреса устройств должны быть известны зараннее. Существует множество вариантов шин близких по устройству к I2C, некоторые из них используют для передачи сигналов 2 провода, некоторые 3, некоторые из
них передают сигнал тактирования, некоторые "прячут" его в самих данных. Для некоторых примитивных устройств бывает даже необходимо передавать дополнительное число сигналов тактирования, зависящее от длины переданных данных. I2C и ее нестандартные разновидности нашли широкое применение в специализированных электронных устройствах, применением наиболее близким к персональным компьютерам и их периферийным устройствам пожалуй являются чиповые карты. В частности устройство ACR30, которое упоминалось среди прочих разновидностей карт, поддерживает работу с I2C картами и некоторыми картами, использующими нестандартные разновидности I2C. Как парвило - это наиболее простые карты памяти, содержащие несколько десятков байт данных или телефонные карты. Более подробно с чиповыми картами можно ознакомится например в книге "Смарткарты, настольная книга разработчика" [3]. Для чиповых карт более высокой ценовой категории обычно используется электрический протокол передачи, определенный стандартом IS07816.
Шина CAN.
Абревиатура CAN расшифровывается как Cable Automation Network. Назначение CAN - управление оборудованием локомотивов, кораблей, других курпных подвижных объектов. Каждое устройство CAN имеет назначенный ему адрес. Шина так же как и I2C имеет механизм арбитража и позволяет посылать короткие команды и получать ответы от устройств. Характерной особенностью CAN, является способность передачи на расстояния в десятки и сотни метров а так же высокая устойчивость к электрическим наводкам. Так же как и в USB/FireWire в CAN применяется разностная передача сигналов. Существуют специальные репиторы, позволяющие еще больше увеличить расстояния доступные для передачи. В настоящее время распространение получает шина CAN2, имеющая повышенную прпускную способность и призванная удвлетворить растущие потребности в быстрой передаче все больших объемов данных. Все CAN устройства в рамках одной сети как правило подключаются к общей четырехпроводной шине.
Особый интерес CAN вызывает еще и потому, что не только производители больших трейлеров, но и компактных легковых автомобилей (такие как Mersedes, BMW, Ford) начинают внедрять эту технологию. На некоторых моделях (в частности BMW выпуска начиная с 1995 года) CAN является практически единственным каналом управления фарами, замками, стеклоподъемниками! Все чаще перед автосервисами встает вопрос необходимости освоения комплексного ремонта и обслуживания электрооборудовния таких автомобилей.
К сожалению автоприозводители не спешат раскрывать свои частные команды управления, реализованные поверх CAN. Однако коммерчески доступны (хотя и достаточно дороги) некоторые тулкиты третьих производителей для диагностики автомобильных CAN сетей. Кроме того, доступно специальное оборудование и свободное программное обеспечение СапОреп для самостоятельного подключения к этим сетям. Заинтересованного читателя отсылаем к интернет-сайту московской фирмы "Марафон" www.marathon.ru, can.marathon.ru.
Беспроводные сети и каналы передачи
Беспроводные каналы передачи с некоторой точки зрения можно так же классифицировать как последовательные шины, которые в качестве единственного провода используют эфир. Однако обычные методы разделения канала связи, используемые в прводных средах для передачи через эыир просто неприменимы.
Очевидно использования способов арбитража, используемых USB, Fire Wire,
CAN для эфира непрменимы, если только не пытаться использовать для арбитража отдельный частотный канал. Дело еще осложняетсятем, что обычно беспроводные каналы LAN (Local area network) и PAN (personal area network, например BlueTooth) используют так называемые нелицензируемые SIM (Scientific-industrial-medical) частоты. Обязательным требованием к устройствам, использующим эти частоты, является применение либо широкого спектра либо применения прыгающей частоты (Frequancy hopping). Способ избежания коллизий, применяемый в проводных сетях на основе Frame 802.2 и 802.3, таких как Ethernet так же неприменим в силу того, что устройство в момент собственной передачи не может слушать канал чтобы узнать не пытается ли другое устройство вести передачу одновременно с ним. Во всяком случае это потребовало бы для работы нескольких устройств набора достаточно сильно разнесенных по частоте каналов, каждый из которых использовался бы для передачи отдельным устройством.
Еще одной важной особенностью использования эфира по сравнению с проводной передачей является что типичной является следующая ситуация: устройства А и В каждое находятся в зоне видимости С, но друг друга видеть не могут. При этом в силу того, что устройство А не может определить момент начала передачи устройством В, оно может начать собственную передачу и тем самым нарушить процесс приема устройством С пакета от устройства В. Для борьбы с этим нежелательным явлением применяется способ, аналогичный используемому RS232: устройство посылающее данные уведомляет об этом остальные устройства при помощи специального короткого служебного пакета, а устройство которое готовится данные принять так же извещает остальные устройства коротким пакетом (в RS232 для этого используется выставление определенных уровней на специальных проводах). В нашем примере устройство А заметив маркер готовности к приему, посланный устройством С отложит посылку собственного пакета на время, необходимое для передачи устройством В.
Из выше сказанного видно что существенно упростить работу беспроводной сети может наличие выделенного узла координатора (подобно тому, как это имеет место в USB). Если речь идет о беспроводных локальных сетях, то такую роль обычно берет на себя узел, являющийся точкой доступа в Интернет. Очевидно производителям сетевого оборудования хочется продать подобные специализированные устройства, но так же очевидно и то, что потребитель хочет иметь возможность использовать и абсолютно однородную сеть из нескольких компьютеров.
Фактором усложняющим устройство оборудования для высокоскоростной передачи является еще и явление отражение СВЧ сигнала от многими предметами, свойственное так же и передача в стандарте GSM. Борьба с этим явлением требует дополнительного компонента - эквалайзера, предназначенного выделения исходного сигнала из многократно отраженного.
В довершении сказанного следует отметить необходимость защиты в беспроводной сети, где вероятность вторжения "непрошенных гостей" может быть существенно выше чем в обычной проводной, где проблема защиты информации уже стоит достаточно остро. Для компьютеров, соединенных WLAN эта проблема может решаться обычными сетевыми средствами, для более простых устройств защита может осуществляться в самом беспроводном протоколе.
BlueTooth
Протокол BlueTooth по своей сути является беспроводной заменой обычным последовательным шинам. Поэтому он в целом достаточно сильно похож на USB. BlueTooth соединяет пары устройств одно с другим, но не организует локальную сеть как таковую. По оценкам экспертов протоколы WLAN не являются конкурирующими по отношению к нему. Похоже это действительно так (хотя перед тем как безоговорочно принять эту точку зрения стоит вспомнить аналогичные неоправдавшиеся оценки о конкурирующем характере по
отношению друг к другу USB и Fire Wire).
Поскольку Bluetooth предназначен в частности для осуществления связи между самыми простыми устройствами, такими например как беспроводная гарнитура для мобильного телефона (и потенциально даже настенный выключатель), криптозащита реализована как часть самого протокола и это избавляет от необходимости реализовывать ее на прикладном уровне. Устройства могут запоминать идентификаторы друг друга и пароли доступа, таким образом формируется Privete Area network (PAN).
Самым нижним уровнем протокола является Baseband, для передачи используется метод прыгающей частоты, используемый диапазон 2.4GHz. Два различных типа физических соединений Synchronous Connection-Oriented (SCO) и Asynchronous Connections Link (ACL) используются для передачи звуковых потоков и данныхся соответственно. Передача звука происходит обособленным от данных способом, вероятно поэтому BlueTooth часто ассоциируется с беспроводными гарнитурами для мобильных телефонов, хотя очевидно что для управления функциями телефона, такими как поднятие трубки, используются и другие возможности протокола.
Выше находится Link Manager protocol (LMP), отвечающий за установление соединения и реализующий функции криптозащиты. При необходимости могут использоваться и нешифрованные соединения. Передача звука осуществляет с использованием названных двух нижних уровней. В принципе пользовательские приложения могут использовать и другие уровни BlueTooth, но стандартные устройства для простоты используют именно этот.
Следующим уровнем является Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP), этот протокол обеспечивает передачу пакетов и предназначен для использования протоколами более высокого уровня. Предполагается что разработчики могут использовать его для реализации собственного функционала. В версии BlueTooth 1.0 L2CAP использует только соединения типа ACL. Таким образом передача звука стандартным способом происходит полностью в обход L2CAP.
В свою очередь поверх уровня L2CAP уже работают протоколы более прикладного назначения:
Service Discovery Protocol (SDP), позволяющий обнаруживать и определять тип сервисов, предоставляемых другими устройствами.
Telephony Control Protocol, предназначенный для управления функциями телефона и факса, включая АТ-команды. RFCOMM - используется в качестве замены последовательного порта R232.
Поверх RFCOMM уже работают РРР и TCP/IP а так же UDP и протокол ОВЕХ. ОВЕХ предназначен для управления объектами в модели клиент-сервер, он так же предоставляет доступ к директориям для поиска нужных объектов по аналогии с LDAP. Сам по себе ОВЕХ не является чем-т специфичным для BlueTooth, и применяется в частности вместе с IrDA. ОВЕХ может использоваться например для обмена сообщениями vCard, которыми пользуется например программа Microsoft Outlook для обмена адресными книгами, что очень удобно для синхронизации адресов в компьютере с адресами в мобильно телефоне. RFCOMM так же используется для реализации целого набора прикладных протоколов, способ реализации каждого такого протокола называется профайлом, множество таких профайлов постоянно расширяется.
Поэксперементировать с уровнями протокола BlueTooth можно при помощи мобильного телефона Nokia 6600, в котором производитель обеспечил достаточно удобные API в среде Symbian и J2ME, или при при помощи специальных драйверов и библиотек в Linux или тулкитов в Windows.
WLAN
Беспроводные сети WLAN в отличие от BlueTooth предназначены быть аналогом обычных сетей LAN, а не последовательных шин и портов. В связи с этим они как правило имеют архитектуру существенно более общего назначения. Тем не менее для большей универсальности WLAN так же могут обеспечивать некотурую криптозащиту, хотя вобщем-то полагается что таковая восновном должна осуществляться пртоколами прикладного уровня, использующимися в обычных проводных сетях. Для передачи используются диапазоны частот 2.4GHz и 5GHz, в последних реализациях скорость передачи может достигать UMbit/sec. Такие сети, использующие пакетов типа Frame 802.11 получили название RadioEthernet. Несмотря на наличие стандарта часто возникают проблемы совместимости между устройствами, сделанными различными производителями, поэтому в последнее время ведущие производители оборудования в составе организации под названием Wireless Ethernet Compatability Alliance выработали дополнительные спецификации, уточняющие требования к оборудованию WLAN. Результатом этой работы стала Wi-Fi (Wireless Fidelity), эта технология является обязательной частью реализации новой платформы Intel для мобильных компьютеров под названием Centrino. Это обстоятельство должно послужить причиной быстрого продвижения Wi-Fi на рынке, поскольку сама платформа Centrino обладает важными характеристиками, которые делают ее полезной для применения в компьютерах типа Notebook, а именно высокая экономичность в отношении используемой электроэнергии, достигаемой за счет расширенного управления системой, позволяющего отключить или перевести в экономичный режим неиспользуемое в данный момент оборудование.
