конвертер преобразователь интерфейсов что это
Конвертер интерфейсов для трансиверов
Конвертер интерфейсов — это устройство, представляющее собой корпус трансивера больших габаритов с портом для установки более миниатюрных трансиверов.
Конвертер интерфейсов включает в себя следующее:
Визуально и конструктивно конвертер интерфейса представляет собой обычный трансивер, за одним исключением — вместо оптических компонентов (лазер, фотоприемник или оптическая сборка) установлен порт для установки другого трансивера. Таким образом, роль оптических компонентов в конверторе интерфейсов выполняет установленный трансивер. Вся диагностическая информация (DDM) передается с установленного трансивера. Конвертер интерфейсов выполняет роль связующего звена между активным сетевым оборудованием (коммутатор, маршрутизатор и т.д.) и установленным трансивером, подавая питание на последний и передавая информацию.
Существует пять типов конвертеров интерфейсов:
Как видно из приведенного списка, конвертеры интерфейсов позволяют использовать современные трансиверы в портах старых форм-факторов активного сетевого оборудования (таких как X2, Xenpak и CFP).
Популярность конвертеров интерфейсов заключается в том, что у операторов связи много морально устаревшего активного сетевого оборудования.
В связи с растущими требованиями к скорости подключения и качеству предоставляемых сервисов, обновление, расширение и перестройка сети провайдера требуется довольно часто, но полная замена оборудования сопряжена с серьезными финансовыми вложениями. Поэтому, совокупная стоимость конвертера интерфейса и необходимого трансивера обходится значительно дешевле, нежели полная замена активного сетевого оборудования и покупка оптических трансиверов к нему.
Кроме того, использование конвертеров позволяет сократить количество используемых форм-факторов трансиверов, что упрощает подбор, поиск нового оборудования, организацию и поддержание ЗИП.
Для чего нужны преобразователи и повторители интерфейсов
Всем привет! С вами снова инженер Рик. Сегодня я расскажу о том, что такое повторители и преобразователи интерфейса и зачем они нужны.
Но для начала напомню о том, что такое разветвители интерфейсов — пригодится. Это устройства, с помощью которых появляется возможность передавать определенный сигнал на другие приборы. Кроме того, с помощью разветвителя можно объединять, переключать приборы предприятия.
Что такое преобразователи и повторители интерфейса
Преобразователи и повторители интерфейса отличаются тем, что позволяют преодолевать ограничения сред, а также усиливают сигнал и восстанавливают его в случае сбоя. Устройство бывает однопортовое и многопортовое.
Преобразователь интерфейса
По сути, устройство преобразовывает сигнал оборудования с интерфейсом RS-232, RS −485, RS-422 и помогает подключить огромное количество приборов разных производителей, которые требуют индивидуального подхода, к одной компьютерной сети. Благодаря этому, передача данных осуществляется на большие расстояния без потери качества сигнала.
Где их используют
Оборудование часто используют как для промышленных, так и для бытовых целей. Предприятия химической, энергетической и нефтегазовой отрасли применяют преобразователи и повторители интерфейса для автоматизации многих процессов. Кроме того, устройства повсеместно используются в транспортной сфере и сфере торговли.
Предназначение повторителей и преобразователей
Преобразователи могут трансформировать сигналы интерфейса. Процесс происходит за счет конвертирования информации в определенную форму, которую в последующем можно применить в необходимой среде. Повторитель предназначен для построения распределенных линий связи. Совместно с разветвителями, прибор создает большую длину сети и число подключившихся устройств. Кроме того, устройство используют для обеспечения гальванических развязок сигналов. Это значит, что благодаря гальванической изоляции линий интерфейса, повторитель способен присоединять приборы, которые не имеют общего заземления.
Пример гальванической развязки
Преобразователи и повторители интерфейса можно крепить на DIN-рейку или устанавливать в любом месте. Зависеть будет только от выбранной модели.
При выборе устройства обязательно обратите внимание на следующие критерии:
Главное отличие промышленных преобразователей и повторителей — особые требования надежности. При необходимости устройство способно перейти в режим самотестирования и выдать отчет о возможной неисправности. Электросовместимость прибора также должна поддерживать высокие стандарты, а именно IEC и CISPR.
Виды устройств
Существует множество видов повторителей и преобразователей. Модели, которые можно увидеть у продавцов:
Условия, при которых устройство будет работать максимально эффективно, описаны в паспорте выбранной модели.
Пример технических характеристик из паспорта прибора
Преобразователи и повторители интерфейса — очень полезны, к их достоинствам относят:
К недостаткам же относят лишь непереносимость влаги. Однако существуют преобразователи и повторители интерфейса, которые изготавливают в пластмассовом корпусе. Современная пластмасса защищает прибор от пыли, грязи и перепадов температур. Кроме того, существуют преобразователи, которые нацелены на работу именно на водных судах, поэтому повышенная влажность им не страшна.
Перед тем, как выбирать подходящее устройство, определите задачи, которое оно должно решать. Необходимо увеличить расстояние передачи сигнала или количество принимаемых устройств? В зависимости от ситуации, выбирайте повторитель или преобразователь интерфейса. Например, для железнодорожного транспорта при необходимости выбирают виброустойчивый преобразователи и повторитель интерфейса, чтобы снизить риск поломки прибора. А для нефтегазовой отрасли обязательным условием оборудования является взрывозащищенность.
В производстве важно, чтобы каждая система работала бесперебойно: передавала информацию, получала данные, обрабатывала их даже в случае, если произойдет сбой. Повторители и преобразователи помогут решить ряд задач, автоматизировать процессы и значительно повысить скорость и качество работы производства.
Для чего нужен преобразователь интерфейсов?
Сегодня, когда есть такое разнообразие всевозможных устройств, очень важным вопросом является организация их совместимости. Различные производители выпускают множество устройств, которые имеют различное назначение и, соответственно, без надлежащей совместимости этих устройств, они не смогут корректно работать. Организация взаимодействия различных устройств – это задание преобразователя интерфейсов.
Преобразователь интерфейсов являет собой программно-аппаратный комплекс, имеющий большое количество портов, как входных, так и выходных (Ethernet, R-422, RS-232, RS-485). Соединить эти порты недостаточно для того, чтобы несовместимое между собой оборудование начало работать должным образом. Очень важно организовать связь на уровне программном. Устройства разных типов и стандартов передают данные согласно различным технологиям. Именно поэтому, преобразователь интерфейсов организовывает адаптацию данных, которые передаются между разными частями системы с разного рода протоколами с целью обеспечения успешного принятия и расшифровки этих данных элементом, который использует другой протокол.
Особенностью преобразования данных с помощью программного интерфейса является то, что оно обеспечивается на программном уровне. Преобразователь интерфейсов определяет вид протоколов, которые используются в системе, и осуществляет выбор алгоритма для согласования этих протоколов. Покупатели сталкиваются с разными типами интерфейсов. Их разделяют на типы согласно разным характеристикам. Например, согласно стандарту. Стандарт преобразователя интерфейсов – это, иными словами, перечень типов устройств и типов протоколов, для которых преобразователь интерфейсов выполняет трансформацию.
Преобразователи интерфейсов имеют также разную скорость передачи данных, то есть, максимальное количество данных, которые передаются в системе на протяжении единицы времени. Эти устройства также имеют различное допустимое расстояние передачи. Последнее характеризируется максимальной степенью удалённости системных узлов, между которыми выполняется передача данных на высоком уровне, без каких-либо потерь их целостности. Преобразователи интерфейсов можно также классифицировать по типу передаваемых данных. Разные интерфейсы определяют разные параметры системы, по которым будет передаваться информация. Данные также могут передаваться по разным типам среды, поэтому разные преобразователи интерфейсов имеют разные линии передачи. Отличаются также схемы, по которым осуществляется соединение элементов системы, а также количество драйверов и приёмников, которые имеют разные преобразователи интерфейсов.
Преобразователи интерфейсов – это важные устройства, обеспечивающие организацию связи между разными устройствами системы на программном уровне, наряду с соединением портов этих устройств, с целью эффективной и продуктивной организации их функционирования.
История создания Ethernet-CAN конвертера
Одним ясным солнечным днем по работе понадобился недорогой преобразователь интерфейсов CAN в Ethernet. Естественно поиски начались с готовых решений, но, как нередко это бывает, в итоге было принято решение о разработке собственного образца. Естественно, энтузиазм автора не смог устоять и ограничиться столь «урезанным» функционалом. Что из этого вышло, каким образом и почему — под катом.
Общая сводка. На фото выше представлена 3D модель разработанной мной платы при помощи САПР Altium Designer. Основные характеристики и функционал:
5000 Р. Проект носит open source характер, исходники можно найти на github. То, что получилось в итоге, помимо основного функционала, можно считать неплохой отладочной платой для работы с микроконтроллером STM32.
А теперь к подробностям создания.
Hardware
Изучение данной задачи началось с поиска и оценки готовых решений. Основными требованиями были:
Вот, что я увидел на выводе CANL «ПИРС CAN-Ethernet» при отправке двух байт данных [0xF0] и [0x0A] по TCP\IP:
Порядок бит перевернут, но с этим можно бороться программно, а вот со стартовыми и стоповыми битами через каждый байт что-то сделать на уровне приложения уже сложнее т.к. они вставляются аппаратно.
А вот как должен был выглядеть «истинный» CAN2.0B фрейм с теми же двумя байтами данных:
Как видно из осциллограммы, помимо байт данных в фрейме присутствует немало служебных бит протокола плюс биты стаффинга, а что самое главное – идут они непрерывно без всяких стартовых и стоповых! (Для тех, кому интересно, под спойлером детальное описание данной посылки).
Первые 4 байта – идентификатор фрейма. Подробнее о формате CAN можно узнать из [1]
Таким образом, решить проблему несоответствия CAN и UART фреймов программным способом мне не представлялось возможным и, окинув разочарованным взглядом промежуточные результаты исследований, было принято решение разработки собственного прототипа требуемого устройства.
В связи с тем, что теперь под контроль можно было взять более широкий спектр технических характеристик устройства, добавились следующие требования:
В качестве мозга нового устройства была выбрана небезызвестная платформа STM32F407VET6 [2], обладающая аппаратной поддержкой всех необходимых интерфейсов и неплохим запасом RAM и FLASH памяти. Пошерстив интернет, в качестве PHY Ethernet был выбран трансивер DP83848IVV [3], имеющий хорошую, на мой взгляд, документацию и достаточно примеров схем с подключением и трассировкой. В качестве внешней энергонезависимой памяти для хранения логов я выбрал SPI FLASH 2 MB и SPI EEPROM для хранения разнообразных настроек. Кроме того была добавлена защита питания от перенапряжения, переполюсовки. Через N вечеров и M выходных были составлены принципиальная схема и трассировка печатной платы устройства первой версии. Т.к. места на плате было достаточно, а незадействованные ножки МК оставлять не хотелось, помимо основного функционала на плату были добавлены:
Первая версия PCB-дизайна
Позже были заказаны и собраны два тестовых образца с полным набором периферии для исследований. В целях экономии плата была изготовлена без маски поэтому имеет такой нехарактерный цвет.
При помощи STM32CubeMX я набросал тестовую прошивку с проверкой работоспособности основных периферийный модулей устройства и, в первом приближении, заработало все, кроме запуска МК от внешнего кварца 8 МГц. Оказалось, из-за моей ошибки в составлении спецификации, были напаяны не те нагрузочные конденсаторы. Но это не помешало STM32F407 работать от внутреннего RC-генератора. Когда же я смог пропинговать свое устройство, радости было не сдержать т.к. с трассировкой PHY Ethernet я провозился, наверное, дольше всего. Затем в браузере я увидел свою тестовую http страницу и с тестированием успокоился.
К тому времени, на работе, в закромах нашлась железка способная решить поставленную задачу конвертации в текущем проекте, но, помимо крупных габаритов и стоимости, сев писать для нее прошивку, я столкнулся с проблемами связанными с объемом RAM и урезанным функционалом TCP\IP стека МК LPC2368. Так что желание сделать свое устройство только усиливалось.
Внимательно изучив недостатки первой версии, я, долго не думая, приступил ко второй. И снова захотелось добавить «задел на будущее», вместив в прежний форм-фактор следующие компоненты:
В итоге получился этакий dev-board с возможностью подключения внешних модулей. На этот раз плату заказал в Китае. Сборка производилась у нас.
Вторая версия платы
Ко второй версии я разобрался с 3D моделированием в Altium Designer, что очень помогло в избежании ошибок взаимного расположения компонентов по двум сторонам (оказалось, в интернете уже полно готовых моделек SMD компонентов [4]). Тем самым, все ошибки первой версии были исправлены, нововведения показали свою работоспособность, что очень меня порадовало.
Firmware
Описание кода выходит за рамки данной части, однако пару слов о программной составляющей сказать хочется. В своем устройстве я решил использовать связку FreeRTOS + LwIP стек. Статей про них в достаточном количестве, например, [5] и [6], поэтому прикрутить их к своему проекту не должно составить трудностей. Вкратце, LwIP – TCP\IP стек для встраиваемых систем, характеризующийся малым потреблением RAM и удобным API (есть даже BCD socket оболочка). Я использовал netconn API. Средствами FreeRTOS, вся работа TCP\IP стека помещается в поток отдельный от приложения. Помимо основной работы (соединение внешнего TCP-сервера с CAN шиной) в самостоятельном потоке крутится отдельный веб-сервер для доступа к настройкам устройства. Такой веб-интерфейс предназначен для мониторинга и конфигурации настроек устройства – установки разных режимов работы, скоростей передачи, адресов и т.д. Пока не знаю получится ли сделать и обновление прошивки через него.
Заключение
Это был мой первый (и надеюсь, что не последний) хардверный проект такой сложности и, несмотря на допущенные ошибки, вторую версию платы, думаю, можно считать успешной. На каждой итерации было множество сомнений, но, тем не менее, лишний раз убеждаюсь, что если не пробовать — получаться ничего точно не будет.
Как выбрать медиаконвертер, преобразователь (конвертер) интерфейсов
Упростить и облегчить передачу данных при помощи Интернета поможет медиаконвертер. Именно он преобразовывает интерфейсы. Как выбрать медиаконвертер – читайте в обзоре Aport.ru.
Многие знают, что раньше в сети использовалась система сигнальной передачи по витой паре. Сейчас же постепенно все переходят на оптоволоконную связь. Так как сразу заменить все на оптику невероятно сложно и дорого, стали применяться специальные медиаконвертеры. С их помощью получается осуществлять преобразование среды и передавать сигналы из одной в другую.
Медиаконвертеры расширяют и модернизируют существующие сети. Такой подход позволяет рассчитывать на максимум эффективности от использования сетей и избегания существующих затрат, чтобы проложить новые коммуникации. Медиаконвертер для оптоволокна позволяет получать высокую скорость передачи сведений, качественную работу систем после их совершенствования. Стоимость данного устройства является относительно невысокой (составляет примерно 3000-6000 рублей), благодаря чему такой прибор широко используется не только для того, чтобы модернизировать, но и расширять существующие сети, дополнять их узлами и магистралями.
Особенности медиаконвертера и варианты его применения
Медиаконвертер оптический можно отнести к категории приборов, преобразовывающих сигнал. Медиаконвертер – это устройство электронно-оптического типа, которое способно преобразовывать электрический сигнал и передавать его по оптоволокну. Конвертер интерфейсов никак не способствует изменению скорости передачи данных. Просто преобразовывается сигнал из одного вида в другой и служит некоторым мостом, обеспечивающим общий трафик.
Обычно преобразователь интерфейсов не оснащен собственным веб-интерфейсом и IP-адресом. В техническом плане конвертер – небольшая коробка с разъемами для подключения медной витой пары и волоконно-оптической линии связи.
Медиаконвертер Ethernet часто применим в системах передачи информации, где сначала специалисты устанавливали медные кабели (витую пару). Например, перед специалистами стоит следующая задача: требуется передача высокоскоростного трафика на продолжительное расстояние без каких-либо помех и потери сигнала. На этот участок будет проложен оптоволоконный кабель, а медиаконвертер просто будет выступать в роли промежуточного устройства.
На что обращать внимание при выборе медиаконвертера для оптоволокна?
Перед тем как выбрать медиаконвертер, нужно понять, что данное устройство имеет свои особенности и характеристики, о которых точно не стоит забывать перед покупкой. При анализе такого прибора решающие факторы – это параметры сети, под которые подбирается устройство.
Например, перед покупкой нужно проанализировать скорость передачи информации. Выбор конвертера интерфейсов в плане скорости передачи данных зависит от подключенного к нему оборудования. В таком случае может быть два варианта, ведь сегодня внешняя аппаратура способна поддерживать Gigabit Ethernet либо имеет Fast Ethernet.
Fast Ethernet. Лучше выбрать преобразователь интерфейсов, имеющий скорость передачи до 100 Мбит/сек и поддерживающий стандарт IEEE 802.3/802.3u, который также обозначается как 10/100Base-TX.
Gigabit Ethernet. Медиаконвертер способен набирать скорость передачи вплоть до 1000 Мбит/сек, поэтому устройство должно сочетаться со стандартом IEEE 802.3ab и маркировкой 1000Base-T.
Естественно, есть и такие медиаконвертеры из оптоволокна на витую пару, которые адаптируются под разные интерфейсы передачи информации и работают на многих скоростях, а также отличаются универсальностью. Дополнительно они оснащены функцией автоопределения, с помощью которой устройство будет передавать сигнал конкретной скорости. В случае поддержки всех стандартов наносится маркировка 10/100//1000Base-T.
Не менее важными критериями являются тип оптоволокна, разъемов и дальность передачи. Что касается типа оптоволокна, то есть системы, имеющие как одномодовый, так и многомодовый кабель. В зависимости от того, какой трансивер установлен в конвертере, оптоволокно может быть одноволоконным и двухволоконным.
Если говорить об установленных в медиаконвертере интерфейсах, то они могут быть SC и LC. Разъем SC устанавливается в устройстве, где трансивер запаян. Разъем LC используется во всех остальных случаях, считается универсальным и стандартным.
Медиаконвертер принцип работы зависит и от дальности передачи. Для линии в 15-20 километров подойдут самые простые модели конвертеров. Часто длина линии составляет больше 20 километров. В таком случае нужно обращать внимание на медиаконвертер Gpon.
Очередным важным параметром является возможность внешнего управления. Многие устройства не оснащены web-интерфейсом и не отличаются функцией удаленного управления. От простых приборов такого не требуется, но при этом невероятно важна поддержка функции под названием Link Fault Pass Through, позволяющей передавать информацию даже после потери соединения. Некоторые современные модели включают в себя функции внешнего управления, а это зачастую связано с техническими эксплуатационными требованиями.
Какие еще критерии считаются важными при выборе медиаконвертера?
Чтобы медиаконвертер гарантированно оправдал ваши ожидания, нужно также оценивать его внешний вид. Само устройство нередко изготавливается как отдельно взятое, которое стационарно устанавливаются для определенных участков линий. Достаточно часто во время работы линия меняется, а для ее адаптации под новые задачи может подойти конвертер по типу SFP-модуля. В этот модуль приборы устанавливаются, как настоящие электронные платы, а на их количество оказывают влияние разные задачи.
Интересующим всех вопросом является, конечно же, стоимость.
Самые простые устройства, имеющие скорость около 100 Мбит/сек., продаются по цене от 700 до 300 руб. (дальность передачи составляет 20 км).
Gigabit Ethernet-модели со скоростью 1000 Мбит/сек. уже стоят от 1500 руб. (дальность сигнала – 0.5-1 км.) до 6000-7000 руб., если показатель дальности составляет 10-15 км.
Таким образом, вышеописанные устройства уже давно зарекомендовали себя в качестве важнейшей части всех интернет-сетей. Чтобы грамотно выбрать подобное оборудование, обязательно нужно учесть, совместимо ли оно с другими системными компонентами.