ہارڈ ویئر انٹرفیس

ایک انٹرفیس (تعامل) ایک مائکرو پروسیسر سسٹم میں اجزاء اور شرکاء کے درمیان تعلق ہے۔

وی مائکرو پروسیسر سسٹم شامل ہیں: ہارڈ ویئر، سافٹ ویئر اور لوگ... لہذا، درج ذیل قسم کے انٹرفیس کو ممتاز کیا جاتا ہے:

• ہارڈ ویئر انٹرفیس؛

• سافٹ ویئر انٹرفیس؛

• یوزر انٹرفیس.

آپریٹنگ سسٹم کے ذریعہ فراہم کردہ پروگرامنگ انٹرفیس (اگر کوئی ہے)۔ سب سے عام یوزر انٹرفیس ایک گرافیکل انٹرفیس ہیں (مثال کے طور پر، مائیکروسافٹ آفس ورڈ ایڈیٹر میں آئیکنز یا کمانڈ بٹن کے ساتھ کمپیوٹر ڈیسک ٹاپ) اور ایک جوائس اسٹک انٹرفیس، جہاں ہم مینیو (مثال کے طور پر، موبائل فونز) کے ذریعے اپنی مطلوبہ کمانڈ کا انتخاب کرتے ہیں۔ , پروگرام ایبل کنٹرولرز)، جو GUI کی ایک قسم بھی ہے۔

ہارڈویئر انٹرفیس بسوں، کنیکٹرز، مماثل آلات، الگورتھم اور پروٹوکول کا ایک نظام ہے جو مائکرو پروسیسر سسٹم کے تمام حصوں کے درمیان مواصلت فراہم کرتا ہے۔ نظام کی کارکردگی اور وشوسنییتا انٹرفیس کی خصوصیات پر منحصر ہے۔

ایمبیڈڈ مائیکرو پروسیسر سسٹمز میں، ہارڈویئر انٹرفیس CPU آف لوڈ کنٹرولرز کے ذریعے فراہم کیا جاتا ہے۔کنٹرولر یہ ایک خصوصی مائیکرو سرکٹ ہے جو نگرانی اور کنٹرول کے افعال انجام دینے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ کنٹرولر ڈیوائس کے آپریشن کا انتظام کرتا ہے، مثال کے طور پر، ہارڈ ڈسک، بے ترتیب رسائی میموری، کی بورڈ، اور MS میں دیگر شرکاء کے ساتھ اس ڈیوائس کے کنکشن کو یقینی بناتا ہے۔

ٹائروں کو پلوں کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے... پیچیدہ MS میں، مثال کے طور پر، ایک پرسنل کمپیوٹر، مرکزی جگہ پر «ChipSet» (ChipSet) - پلوں اور کنٹرولرز کا ایک سیٹ ہوتا ہے۔ چپ سیٹ میں دو اہم چپس ہیں، جنہیں روایتی طور پر جنوبی پل اور شمالی پل کہا جاتا ہے (شکل 1)۔ نارتھ برج سسٹم بس، میموری بس، اے جی پی (ایکسلریٹڈ گرافکس پورٹ) کی خدمت کرتا ہے اور کمپیوٹر کا مرکزی کنٹرولر ہے۔ جنوبی پل بیرونی آلات کے ساتھ کام کو ہینڈل کرتا ہے (PCI بس - پردیی آلات کو جوڑنے کے لیے I/O بس)۔

شکل 1 — پرسنل کمپیوٹرز (PCs) میں ڈیٹا ایکسچینج کی تنظیمیں

پروسیسر اور بیرونی آلات کے درمیان تعامل کی تنظیم ان کی بڑی قسم کی وجہ سے سب سے مشکل ہے۔

متوازی انٹرفیس کی خصوصیت یہ ہے کہ وہ بٹس کو منتقل کرنے کے لئے الگ الگ سگنل لائنوں کا استعمال کرتے ہیں اور بٹس ایک ساتھ منتقل ہوتے ہیں۔ کلاسک متوازی انٹرفیس ایک LPT پورٹ ہے۔

ایک سیریل ڈیٹا ٹرانسمیشن انٹرفیس ایک واحد سگنل لائن کا استعمال کرتا ہے جس پر معلومات کے بٹس کو ایک کے بعد ایک ترتیب سے منتقل کیا جاتا ہے۔

سب سے آسان سیریل انٹرفیس، جو کمپیوٹر اور صنعتی نظام دونوں میں وسیع ہو چکا ہے، RS-232 معیار ہے، جسے COM — پورٹس کے ذریعے لاگو کیا جاتا ہے... صنعتی آٹومیشن میں، یہ RS-485 بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔

ایک USB (یونیورسل سیریل بس) بس آپ کے کمپیوٹر سے مختلف قسم کے پیریفرل آلات کو جوڑتی ہے، بشمول سیل فون اور کنزیومر الیکٹرانکس۔

پہلی انٹرفیس تفصیلات کو USB 1.0 کہا جاتا ہے، USB 2.0 تفصیلات فی الحال استعمال کی جاتی ہیں، جدید آلات USB 3.0 تفصیلات سے منسلک ہیں۔

USB 2.0 معیار چار لائنوں پر مشتمل ہے: ڈیٹا کا استقبال اور ترسیل، +5 V پاور سپلائی اور کیس۔ ان کے علاوہ، USB 3.0 مزید چار مواصلاتی لائنیں (2 وصول کرنے کے لیے اور دو ترسیل کے لیے) اور ایک کیس کا اضافہ کرتا ہے۔

USB بس کی بینڈوڈتھ زیادہ ہے (USB 2.0 480 Mbps تک ڈیٹا کی منتقلی کی زیادہ سے زیادہ شرح فراہم کرتا ہے، USB 3.0 — 5.0 Gbps تک) اور نہ صرف ڈیٹا کی منتقلی، بلکہ کم طاقت والے بیرونی آلات (زیادہ سے زیادہ کرنٹ) کو بجلی کی فراہمی بھی فراہم کرتا ہے۔ USB بس کی پاور لائنوں کے ذریعے کھپت کا آلہ، USB 2.0 کے لیے 500 mA اور USB 3.0 کے لیے 900 mA سے زیادہ نہیں ہونا چاہیے، جس سے بیرونی بجلی کی فراہمی کی ضرورت ختم ہو جاتی ہے۔

وائرلیس (وائرلیس) انٹرفیس آپ کو کمیونیکیشن کیبلز سے دور جانے کی اجازت دیتے ہیں، جو کہ خاص طور پر چھوٹے سائز کے آلات کے لیے، سائز اور وزن میں کیبلز کے مقابلے میں اہم ہے۔ وائرلیس انٹرفیس کا استعمال برقی مقناطیسی لہریں انفراریڈ (IrDA) اور ریڈیو فریکوئنسی رینجز (بلوٹوتھ، USB وائرلیس)۔

ایک اورکت IrDA انٹرفیس 1 میٹر تک کے فاصلے پر دو آلات کے درمیان وائرلیس مواصلات کی اجازت دیتا ہے۔ انفراریڈ کمیونیکیشن - IR (Infrared) کنکشن - صحت کے لیے محفوظ، ریڈیو فریکوئنسی رینج میں مداخلت کا سبب نہیں بنتا اور ٹرانسمیشن کی رازداری کو یقینی بناتا ہے۔ انفراریڈ شعاعیں دیواروں سے نہیں گزرتی ہیں، اس لیے استقبال کا علاقہ ایک چھوٹے، آسانی سے قابو پانے کے قابل علاقے تک محدود ہے۔

بلیو ٹوتھ (بلیو ٹوتھ) ایک کم طاقت والا ریڈیو انٹرفیس ہے (ٹرانسمیٹر پاور صرف 1 میگاواٹ) ذاتی نیٹ ورکس کو منظم کرنے کے لیے جو مختصر فاصلے پر حقیقی وقت میں ڈیٹا کی ترسیل فراہم کرتا ہے۔ ہر بلوٹوتھ ڈیوائس میں 2.4 گیگا ہرٹز ریڈیو ٹرانسمیٹر اور ریسیور ہوتا ہے۔ ریڈیو انٹرفیس کی حد تقریباً 100 میٹر ہے — ایک معیاری گھر کا احاطہ کرنے کے لیے۔

وائرلیس USB (USB وائرلیس) — ہائی بینڈوڈتھ کے ساتھ ایک مختصر فاصلے کا ریڈیو انٹرفیس: 3 میٹر تک کے فاصلے پر 480 Mbps اور 10 میٹر تک کے فاصلے پر 110 Mbps۔ یہ فریکوئنسی رینج 3.1 - 10.6 GHz میں کام کرتا ہے۔

ایک RS-232 (RS — Recommended Standard) انٹرفیس دو آلات کو جوڑتا ہے — ایک کمپیوٹر اور ایک ڈیٹا ٹرانسفر ڈیوائس۔ ٹرانسمیشن کی رفتار 115 Kbps (زیادہ سے زیادہ) ہے، ٹرانسمیشن کا فاصلہ 15 میٹر (زیادہ سے زیادہ) ہے، کنکشن اسکیم پوائنٹ ٹو پوائنٹ ہے۔

اس انٹرفیس سے سگنلز (3 … 15) V کے وولٹیج ڈراپ سے منتقل ہوتے ہیں، اس لیے RS-232 کمیونیکیشن لائن کی لمبائی، ایک اصول کے طور پر، کم شور کی قوت مدافعت کی وجہ سے کئی میٹر کے فاصلے تک محدود ہے۔ یہ اکثر صنعتی آلات میں استعمال ہوتا ہے، پرسنل کمپیوٹر میں اسے "ماؤس" قسم کے ہیرا پھیری، ایک موڈیم سے جوڑنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ RS-232 انٹرفیس عام طور پر نیٹ ورکنگ کی اجازت نہیں دیتا کیونکہ یہ صرف 2 ڈیوائسز کو جوڑتا ہے۔

شکل 2 — DB9 قسم RS-232 کنیکٹر

RS-485 انٹرفیس دو طرفہ ڈیٹا ٹرانسمیشن کے لیے وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والا تیز رفتار، اینٹی جیمنگ انڈسٹریل سیریل انٹرفیس ہے۔ صنعتی ڈیزائن میں تقریباً تمام جدید کمپیوٹرز، زیادہ تر سینسرز اور ڈرائیوز میں RS-485 انٹرفیس کا ایک یا دوسرا نفاذ ہوتا ہے۔

تاروں کی ایک بٹی ہوئی جوڑی (بڑی ہوئی جوڑی) ڈیٹا کی ترسیل اور استقبال کے لیے کافی ہے۔ڈیٹا ٹرانسمیشن تفریق سگنلز کا استعمال کرتے ہوئے کیا جاتا ہے (اصل سگنل ایک تار پر جاتا ہے، اور اس کی ریورس کاپی دوسری طرف ہوتی ہے۔) تاروں کے درمیان ایک قطبی کے وولٹیج کے فرق کا مطلب منطقی ہے، دوسری قطبی کے فرق کا مطلب صفر ہے۔

بیرونی مداخلت کی موجودگی میں، ملحقہ تاروں میں نلکے ایک جیسے ہوتے ہیں، اور چونکہ سگنل تاروں میں ممکنہ فرق ہوتا ہے، اس لیے سگنل کی سطح میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی۔ یہ اعلی شور سے استثنیٰ اور مواصلاتی لائن کی کل لمبائی 1 کلومیٹر تک فراہم کرتا ہے (اور خاص آلات کے استعمال سے - ریپیٹر)۔

RS-485 انٹرفیس آدھے ڈوپلیکس موڈ میں دو تاروں والی کمیونیکیشن لائن پر کئی ڈیوائسز کے درمیان ڈیٹا کا تبادلہ فراہم کرتا ہے (استقبال اور ٹرانسمیشن وقت سے الگ ہونے والی تاروں کے ایک جوڑے سے گزرنا)۔ یہ صنعت میں بڑے پیمانے پر پروسیس کنٹرول سسٹم بنانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

ایتھرنیٹ (ایتھر — ایتھر) — ڈیٹا ٹرانسمیشن ٹیکنالوجی جو زیادہ تر مقامی کمپیوٹر نیٹ ورکس میں استعمال ہوتی ہے۔ یہ انٹرفیس IEE 802.3 معیار پر مبنی ہے۔جبکہ RS-485 انٹرفیس کو ایک سے کئی کی بنیاد پر سمجھا جا سکتا ہے، ایتھرنیٹ کئی سے کئی کی بنیاد پر کام کرتا ہے۔

بٹ ریٹ اور ٹرانسمیشن میڈیم کے لحاظ سے کئی آپشنز ہیں:

• ایتھرنیٹ - 10 ایم بی پی ایس

• تیز ایتھرنیٹ - 100 ایم بی پی ایس

• گیگابٹ ایتھرنیٹ - 1 جی بی پی ایس

• 10 گیگا بٹ ایتھرنیٹ

سماکشی کیبل، بٹی ہوئی جوڑی (کم قیمت، زیادہ شور کی قوت مدافعت) اور آپٹیکل کیبل (لمبی لائنوں اور تیز رفتار مواصلاتی چینلز کی تخلیق) کو ٹرانسمیشن میڈیا کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔

بٹی ہوئی جوڑی (بڑی ہوئی جوڑی) - مواصلاتی کیبل کی ایک قسم، موصل تاروں کے ایک یا زیادہ جوڑے ہیں جو ایک ساتھ مڑے ہوئے ہیں اور پلاسٹک کی میان سے ڈھکے ہوئے ہیں۔

مثال کے طور پر، FTP کیبل (بڑھا ہوا جوڑا - ایک عام ورق شیلڈ کے ساتھ بٹی ہوئی جوڑی اور حوصلہ افزائی کرنٹ کو نکالنے کے لیے تانبے کے کنڈکٹر)، 4 جوڑے (ٹھوس)، زمرہ 5e (شکل 3)۔ کیبل کا مقصد عمارتوں، ڈھانچے اور ساختی کیبل سسٹمز میں کام میں اسٹیشنری تنصیب کے لیے ہے۔ 100 میگاہرٹز کی اوپری حد کے ساتھ فریکوئنسی رینج میں کام کرنے والی ایپلیکیشنز کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔

شکل 3 — بٹی ہوئی جوڑی: 1 — بیرونی میان، 2 — ورق شیلڈ، 3 — ڈرین تار، 4 — حفاظتی فلم، 5 — بٹی ہوئی جوڑی

جسمانی سطح پر، ایتھرنیٹ پروٹوکول کو نیٹ ورک کارڈز کی شکل میں لاگو کیا جاتا ہے جو مائکرو پروسیسر سسٹمز اور حبس میں سرایت کرتے ہیں جو سسٹمز کو ایک دوسرے سے جوڑتے ہیں۔

صنعتی نیٹ ورکس (Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT, Ethernet Powerlink) Ethernet کی بنیاد پر بنائے گئے ہیں، جو پہلے سے تیار کردہ نیٹ ورکس Profibus، DeviceNet، CANopen وغیرہ کے ساتھ کامیابی سے مقابلہ کرتے ہیں۔