Что такое интерфейс? Виды интерфейсов.

Вообще данное понятие имеет много определений, однако основное касается именно компьютеров и подобной им технике. В данном случае под интерфейсом подразумевается средство, предоставляющее пользователю возможность управлять различными программами, играми или операционной системой. Оно делает работу с ними значительно легче.

Если по другому – это совокупность разного рода средств, благодаря которой производится управление вычислительной техникой человеком. В его задачи входит ввод информации и ее вывод. Кстати, заднюю панель ПК так же можно охарактеризовать , как интерфейс. Это объясняется тем, что на ней присутствуют различные входы, куда можно подключать разнообразные устройства. Например, на стиральных машинах или же автомобилях имеются специальные панели управления, так вот они тоже считаются интерфейсом.

Вообще данное слово было взято из английского языка. Если обратить внимание на его точный перевод, оно означает взаимодействие между лицами , и используется, кстати, в этом же значении. Относительно современных технологий, интерфейс – системные связи , благодаря которым происходит обмен информацией между объектами. Это понятие хоть и чаще всего применяется в компьютерных технологиях, но встречается и в других областях науки, а также техники.

Для чего необходим интерфейс

Он исполняет роль некой системы связи между различными блоками оборудования, а еще техники и пользователя. Он может выражаться как в логической , так и физической форме. Логически — это сложные алгоритмы, в основе которых лежит Булева алгебра, а физически это различные чипы, детали, провода и прочее, объединенные между собой.

В общем, интерфейс компьютера позволяет ему функционировать , обеспечивая связь с оперативной памятью, видеоадаптером, а еще обмен информацией с другими компьютерами и человеком. Собственно без него вовсе невозможна работа вычислительных устройств. На сегодняшний день в технике используется множество различных интерфейсов, которые просто необходимы для работы программиста или использования ПК обычными пользователями.

Интерфейс это средства позволяющие человеку взаимодействовать с машинами, управлять разного рода приборами и так далее. Он существует внешний и внутренний . Для пользователя доступен лишь один – внешний, внутренний закрыт и находится внутри этих самых машин. Взаимодействие с ним происходит лишь при поломке устройства.

Мы живем в веке информационных технологий. Современные реалии наполняют нашу жизнь терминами и понятиями, которые мы активно используем, далеко не всегда будучи уверенными в их значении. Например, вы сможете дать определение слову «интерфейс»? А насколько ваше определение корректно?

Если обратиться к различным источникам, можно получить несколько толкований слова «интерфейс»:

• это граница между двумя устройствами или системами, обусловленная их качествами
• это все множество средств и способов, обеспечивающее взаимодействие между двумя структурами или системами

Например, если вы – автолюбитель, то руль, педали и рычаг переключения скоростей – интерфейс управления автомобилем. Панель микроволновой печи, где вы можете выставить время и мощность нагревания, — ее интерфейс. Дистанционный пульт кондиционера или телевизора тоже можно назвать интерфейсом. У корабля он является рубкой. Таким образом, интерфейс – это посредник или проводник, помогающий управлять чем-либо.

Этот термин возник вместе с появлением первых ЭВМ – электронных вычислительных машин. Тогда взаимодействие осуществлялось посредством перфокарт, которые нужно было вставить в машину. Может быть, у кого-то дома еще лежат стопки этих желтых картонок с рядами отверстий по краям. Для того, чтобы управлять вычислительной машиной того времени, «команды» ей программисты набивали вручную на перфокарте с помощью шила.

Виды интерфейсов

Благодаря этому экскурсу в историю мы только что открыли, что бывают разные виды интерфейса. Этот, посредством перфокарт, называется командным интерфейсом . Получив команды в виде перфокарт, компьютер выдавал результат. Это так называемая пакетная технология. Человек формировал пакеты задач в виде перфокарт, они в свою очередь обрабатывались пакетом программ. Результат распечатывался на бумаге. Метод был неидеальным, так как слишком велик был риск человеческого фактора.
Технологии шагнули вперед, и на компьютерах начали устанавливать операционные системы с функцией командной строки. Перфокарты более не использовались. Для ввода команд применялась клавиатура. Результат отображался на экране монитора. Это технология командной строки. Она применяется и до сих пор. Обычному пользователю ноутбука ни к чему знать, где находится командная строка, а вот профессионалы ей пользуются как основным инструментом работы. Если вы хотите себя почувствовать себя хакером, найдите через Пуск – Стандартные командную строку, и, удерживая клавишу Alt, наберите код 128. В командной строке отобразится символ «А». Если набрать код 160, мы получим «а».

Интерфейс Windows 8

Прогресс не стоит на месте, и со временем выработался привычный для нас вид интерфейса – графический интерфейс . Именно к нему можно применить понятие дружественного или интуитивно понятного интерфейса. За его появление стоило б поблагодарить Стива Джобса, но, к сожалению, с благодарственным письмом ему мы немного опоздали. Он первый сообразил, как можно облегчить управление компьютером, используя мышь. Его конкуренты не придумали ничего нового, лишь много позже скопировали этот способ взаимодействия машины и человека. Мы управляем компьютером, кликая мышкой по иконам программ. Даже человек без навыка работы на компьютере довольно быстро сообразит, как набрать текст или запустить пасьянс «Косынка», ориентируясь только на картинки. Называется такой тип управления компьютером «WIMP» интерфейсом. W – window (окно), I – image (картинка, изображение), M – menu (меню), P – pointer (указатель). То есть можем открывать окошки на мониторе, выбирать необходимые нам пиктограммы или картинки, работать в программах посредством меню, используя курсор мыши или тачпада, или навигационные клавиши клавиатуры.

Чем более простой и понятный интерфейс имеет игра или программа, тем больше вероятности, что она приживется на нашем компьютере. Именно поэтому сейчас так востребована профессия разработчика. От него зависит, канет ли программа в Лету или обоснуется на ноутбуке. Но мало разработать удобный интерфейс. Его необходимо постоянно оптимизировать и выпускать обновления.
Все знают, кто такой маркшейдер, благодаря фразе: «Окей, Гугл, кто такой маркшейдер?» Вот так ненавязчиво мы подошли к третьему виду интерфейса – SILK интерфейсу . S – speech (речь), I – image (картинка, образ), L – language (язык), K – knowledge (знание). При таком типе интерфейса управлять программой или компьютером можно, используя свое поведение. Например, Гугл на наших телефонах управляется речью. Это речевая технология. Во многих играм своим персонажем можно управлять, двигаясь самому. Компьютер получает команды через движения человека, считываемые видеокамерой. Это биометрическая технология.

О пользе управления шторой через rs-485

Самым простым было бы найти переходник USB-RS485 и начать тестирование. Но такого переходника поблизости не оказалось. Если заказывать, пришлось бы какое-то время ждать. Быстрее сделать. У меня есть несколько переходников USB-UART на всех популярных микросхемах, но пользуюсь я в основном парой переходников на CP2103. Выглядят они примерно так:

Примерно, потому что установлены разъёмы и выведены дополнительные сигналы. Всего-то нужно сделать переходник UART-RS485. В магазине были куплены несколько MAX485. Возможно, было бы проще, использовать что-то вроде MAX13487 c автоматическим переключением передачи и приёма. Но в местном магазине я таких не нашёл (возможно просто плохо искал). Честно говоря, мне и за MAX485 ехать в магазин было лень. Поначалу было желание сделать приём на ОУ, а передатчик на транзисторах - это же так просто протестировать работает электрокарниз AM72E по этому протоколу, или нет.

Назад в «Современную электронику»

Вечер переставал быть томным. Нужно было что-то, что переключит MAX485 с передачи на приём. Кстати, на передачу переходник отлично работал. В общем-то, и этого могло оказаться достаточно т. к. читать с AM72E особенно нечего.

Вариантов было много. MAX485 на плате установлен на панельку, и без труда может быть заменён на микросхему, с автопереключением приём-передача. Но это вообще не вариант т. к. надо ехать в магазин. Ещё у меня есть переходники на FT232, а эти микросхемы могут переключать MAX485. Слишком просто. И у меня уже зрел план, как мне поразвлечься с AM72E и для FT232 места в нём не было. Нужно дополнить схему так, чтобы при появлении стартового бита на TX UART"а, MAX485 переключилась с приёма на передачу и находилась в этом состоянии на время передачи всего байта, а затем снова переключилась на приём. Обратившись к накопленному до меня опыту через google, я выяснил, что решается эта проблема при помощи таймера NE555. Действительно, чего мудрить. Но ничего из таймеров семейства NE555 у меня не было. Дальше вы знаете: магазин - лень.

Одновибратор для лентяя… не нужен

Я знаю, что вам хотелось бы увидеть схему без STM8S003. Ладно, пойду вам на встречу. И без этого я сумею из простого теста сделать что-то интересное. В схеме вообще не будет одновибратора:

Что и как здесь работает, объяснять не буду - всё стандартно и очевидно. Скажу только, что перемычки возле резисторов R5 и R7 я не ставил, т. е. схему можно сделать проще, убрав все перемычки и эти два резистора. Максимум, что вам может понадобится, это R5. Встречаются устройства, которые при ответе, просто отпускают линию при передаче последних битов, если это единицы. Тогда, без R5, последний байт может искажаться. В нашем случае это не принципиально т.к. последним передаётся старший байт контрольной суммы ответа. Схема будет работать и без R1, но нам он понадобится позже.

У меня это выглядит так:

Не расстраивайтесь, если не видите всех элементов, которые есть на схеме. Я вначале сделал плату по схеме из статьи, а затем экспериментировал со схемой переключения приём-передача. Транзистор (DTC143 в SOT23, сразу с базовым резистором) и SMD резисторы напаяны прямо на дорожки с обратной стороны платы.

Если вы поставите MAX13487, то от схемы вообще ничего не останется. Ещё лучше - возьмите стандартный переходник USB-RS485. Но тогда вы будете привязаны проводами к шторам. Глупое зрелище. Стал бы я заморачиваться с переходником UART-RS485, если бы у меня не было коварного плана?

Lua нам в помощь

Lua нужно установить. Берём отсюда: https://code.google.com/p/luaforwindows/downloads/list . Устанавливается практически в один клик. В комплекте достаточное количество модулей. Есть всё необходимое. В том числе и для графического интерфейса - iup. Если решите, что он вам понадобится - используйте на здоровье. Но мы обойдёмся командной строкой. Нам только для тестирования. И нам понадобится модуль, для работы с последовательным портом. Если бы мы решили проводить тестирование под Linux или Mac OS, то с последовательным портом можно было бы работать без дополнительного модуля - просто как с файлом. Для доступа к UART под Windows нам нужен модуль luars232. В сборке он уже есть. Дополнительно ничего искать и устанавливать не надо.

Файл с программой - curtain.lua - всего несколько десятков строчек. При желании можно ещё сократить. Как пользоваться, объяснять не буду. Покажу картинку:

Сделаю только одно пояснение. Это и так очевидно, но если строка начинается с символа «>», то эта строка введена с клавиатуры. Если этого символа в начале строки нет, то строка получена от программы.

Я и не рассчитывал, что всем всё будет понятно. Командная строка, как и провода, нам не понадобятся. Сейчас важно только то, что RS485 на AM72E прекрасно работает. Нет, у меня был момент, когда всё собрав и проверив, я начал отправлять команды в AM72E, а он никак не реагировал. Мысль о том, что RS485 всё-таки не работает, промелькнула у меня в голове. Но потом я посмотрел под стол, туда, где у меня сетевой удлинитель, и увидел, что AM72E надо бы ещё подключить к сети. После этого, при отправке команды «Close», я услышал весёлое жужжание двигателя - всё работает.

Чуток передохну и перейду к реализации своего «коварного плана» - научу свой электрокарниз принимать команды через WiFi. О чем отчитаюсь в следующей статье.

Существует несколько стандартов RS-232, различающихся буквой в суффиксе: RS-232C. RS-232D. RS-232E и пр. Вдаваться в различия между ними нет никакого смысла- они являются лишь последовательным усовершенствованием и детализацией технических особенностей одного и того же устройства. Все современные порты поддерживают спецификации RS-232D или RS- 232Е. В состав любого порта с интерфейсом RS-232 (в том числе СОМ-порта PC) входит универсальный асинхронный приемопередатчик (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter. UART), который потому и носит название "универсального", что одинаков для всех подобных интерфейсов (кроме RS-232, это RS-485 и RS-422 1). Также в RS-232 входит схема преобразования логических уровней UART (это обычные логические уровни 0^5 илн 0+3,3 В) в уровни RS-232, где биты передаются разпополярными уровнями напряжения, притом инвертированными относительно IJART. В UART действует положительная логика, где логическая 1 есть высокий уровень (+3 или +5 В), а у RS-232 наоборот, логическая I есть отрицательный уровень от -3 до -12 В, а логический 0 - положительный уровень от +3 до +12 В.

Сама идея передачи по этому интерфейсу заключается в передачи целого байта по одному проводу в аиде последовательных импульсов, каждый ич которых может быть 0 или 1. Если в определенные моменты времени считывать состояние линии, то можно восстановить то. что было послано. Однако эта простая идея натыкается на определенные трудности. Для приемника и передатчика, связанных между собой тремя проводами ("земля" и два сиг нальных провода "туда" и "обратно"), приходится задавать скорость передачи и приема, которая должна быть одинакова для устройств на обоих концах линии. Эти скорости стандартизированы, и выбираются из ряда 1200, 2400. 4800, 9600. 14 400, 19 200. 28 800, 38 400, 56 000, 57 600, 115 200, 128 000, 256 000 (более медленные скорости я опустил) 2 . Число это обозначает количество передаваемых/принимаемых бит в секунду (бод). Проблема состоит в том, что приемник и передатчик - это физически совершенно разные системы, и скорости эти для них не могут быть строго одинаковыми в принципе (из-за разброса параметров тактовых генераторов), и даже если их каким-то фантастическим образом синхронизировать в начале, то они в любом случае быстро "разъедутся". Поэтому такая передача всегда сопровождается начальным (стартовым) битом, который служит для синхронизации. После нею идут восемь (или девять - если используется проверка на четность) информационных битов, а затем стоповые биты, которых может быт ь один, два и более, но это уже не имеет принципиального значения - почему, мы сейчас увидим.

Общая диаграмма передачи таких последовательностей показана на рис. ГИЛ. Хитрость заключается в том, что состояния линии передачи, называемые стартовый и столовый биты, имеют разные уровни. В данном случае стартовый бит передается положительным уровнем напряжения (логическим нулем), а столовый- отрицательным уровнем (логической единицей) 3 , по-

Обычный формат данных, по которому работает львиная доля всех устройств, обозначается 8nl, что читается так: 8 информационных бит, no parity,

тому фронт стартового бита всегда однозначно распознается. В этот-то момент и происходит синхронизация. Приемник отсчитывает время от фронта стартового бита, равное Ъ А периода заданной частоты обмена (чтобы попасть примерно в середину следующего бита), и затем восемь (или девять, если это задано заранее) раз подряд с заданным периодом регистрирует состояние линии. После этого линия переходит в состояние стопового бита и может в нем пребывать сколь угодно долго, пока не придет следующий стартовый бит. Задание минимального количества стоповых битов, однако, производится тоже- для того чтобы приемник знал, сколько времени минимально ему нужно ожидать следующего стартового бита (как минимум, это может быть, естественно, один период частоты обмена, т. е. один стоповый бит). Если по истечении этого времени стартовый бит не придет, приемник может регистрировать так называемый Timeout, т. е. перерыв, по-русски, и заняться своими делами. Если же линия "зависнет" в состоянии логического 0 (высокого уровня напряжения), то это может восприниматься устройством, как состояние "обрыва" линии- не очень удобный механизм, и в микроконтроллерах он через UART не поддерживается. Это не мешает нам, естественно, для установки или определения такого состояния просто отключать UART и устанавливать состояние логического нуля на выводе TxD (что и есть имитация физического "обрыва"), или определять уровень логического 0 на выводе RxD, но серьезных причин для использования этой возможности, я, честно говоря, не вижу (см. на эту тему также замечание в главе 20).

Рис. П4.1. Диаграмма передачи данных по последовательному интерфейсу RS-232

в формате 8N2

1 столовый бит. "No parity" означает, что проверка на четность не производится. Это самая распространенная схема работы такого порта, причем, т. к. никакими тайм-аугами (Timeout) мы также себе голову заморачивать не будем, то нам в принципе все равно, сколько стоповых битов будет, но во избежание излишних сложностей следует их устанавливать всегда одинаково - у передатчика и у приемника. На диаграмме рис. П4.1 показана передача некоего кода, а также, для наглядности, передача байта, состоящего из всеч единиц и из всех нулей в формате, опять же для наглядности, 8п2.

Из описанного алгоритма работы понятно, что погрешность несовпадения скоростей обмена может быть такой, чтобы фронты не "разъезжались" за время передачи/приема всех десяти-двенадцати битов более, чем на полпериода, т. е. в принципе фактическая разница скоростей может достигать 4-5%, но на практике их стараются все же сделать как можно ближе к стандартным величинам.

Приемник RS-232 часто дополнительно снабжают схемой, которая фиксирует уровень не единожды за период действия бита, а трижды, при этом за окончательный результат принимается уровень двух одинаковых из трех полученных состояний линии, таким образом удается избежать случайных помех. Длина линии связи по стандарту не должна превышать 15 м. но на практике это могут быть много большие величины. Если скорость передачи не выбирать слишком высокой, то такая линия может надежно работать на десятки метров (автору этих строк удавалось без дополнительных ухищрений наладить обмен с компьютером на скорости 4800 по кабелю, правда, довольно толстому, длиной около полукилометра). В табл. П4.1 приведены ориентировочные эмпирические данные по длине неэкранированной линии связи для различных скоростей передвчи.

Таблица П4.1. Длина кабеля RS-232 для разных скоростей передачи данных

Эти данные ни в коем случае не могут считаться официальными - слишком много влияющих факторов (уровень помех, толщина проводов, их взаимное расположение в кабеле, фактические уровни напряжения, выходное/входное сопротивление портов и т. п.). В случае экранированного кабеля 4 эти величины можно увеличить примерно в полтора-два раза. Во всех случаях использования "несанкционированной" длины кабеля связи следует применять меры по дополнительной проверке целостности данных- контроль четности, и/или программные способы (вычисление контрольных сумм и т. п.), описанные в главе 20.

Для работы в обе стороны нужно две линии, которые у каждого приемопередатчика обозначаются RxD (приемная) и TxD (передающая). В каждый момент времени может работать только одна из линий, т. е. приемопередатчик либо передает, либо принимает данные, но не одновременно (так называемый "полудуплексный режим" - это сделано потому, что у UART-микросхем чаще всего один регистр и на прием и на передачу). Кроме линий RxD и TxD, в разъемах RS-232 присутствуют также и другие линии. Полный список всех контактов для обоих стандартных разъемов типа DB (9- и 25-контактного) приведен в табл. П4.2. Нумерация контактов DB-разъема обычно написана прямо на нем, она также есть на рис. 10.8 в главе 10 (на примере гнезда разъема для игрового порта DB-15F).

Таблица П4.2. Контакты для ОВ-разьемов

Таблица П4.2 (окончание)

Для нормальной совместной работы приемника и передатчика выводы RxD н TxD, естественно, нужно соединять накрест - TxD одного устройства с RxD второго и наоборот (то же относится и к RTS-CTS и т. д.). Кабели RS-232, которые устроены именно таким образом, называются еще нуль-модемными (в отличие от простых удлинительных). Их стандартная конфигурация показана на рис. П4.2. В варианте "с" (справа на рисунке) дополнительные выводы соединены именно так, как описано ранее.

Рис. П4.2. Схемы нуль-модемных кабелей RS-232: a.b - различные полные варианты,

с - минимальный вариант

Выходные линии RTS и DTR иногда могут использовать и для "незаконных" целей - питания устройств, подсоединенных к СОМ-порту. Именно так устроены, например, компьютерные мыши, работающие через СОМ. Позже мы покажем пример устройства (преобразователя уровней), которое будет использовать питание от вывода RTS. А как при необходимости можно установить эти линии в нужное состояние?

Каким образом человек взаимодействует с компьютером, смартфоном и другой процессорной техникой? В этом обычным пользователям помогает интерфейс.

Нередко можно услышать или прочесть выражения: «понятный интерфейс», «сложный интерфейс» и т.д. Давайте разберемся в значении этого слова и поймем, в каких случаях оно используется.

Слово «интерфейс» заимствовано из английского языка, где буквально означает «между лицами» , т.е. используется в значениях: «взаимодействие, разделение, внешний вид». В современной IT-сфере интерфейсом называют унифицированные системы связи, обеспечивающие обмен информацией между различными объектами.

Это понятие наиболее часто используется в компьютерной технике, но нередко употребляется и в других технических областях, а также в инженерной психологии, где означает различные способы коммуникации между человеком и машиной.

Интерфейс представляет собой систему связи между различными узлами и блоками сложного оборудования, а также между техникой и пользователем. Он выражается в логической (системы представления информации) и физической (характеристики информационных сигналов) форме.

Так, логически компьютерные интерфейсы представляют собой сложные математические системы, основанные на понятиях Булевой алгебры, а физически – это совокупность чипов и других электронных деталей, медных проводов и импульсов электрического тока.


В целом компьютерный интерфейс обеспечивает функционирование компьютера – связь процессора с оперативной памятью, устройствами печати и т.д., а также обмен информации с другими компьютерами (в сети Интернет) и с человеком.

Грубо говоря, без интерфейса работа вычислительных устройств попросту невозможна. Сегодня в компьютерной технике используются различные виды интерфейсов, необходимые для профессиональной работы программиста и для пользования обычных людей компьютерами.

Графическим интерфейсом называют один из видов пользовательского компьютерного интерфейса, который вместо букв и цифр использует графические изображения – иконки, кнопки и т.д. Так, например, рабочий стол ОС Виндоуз представляет собой элементы графического интерфейса, который позволяет запускать программы простым кликом мышки.

По сравнению с вводом команд через командную строку графический интерфейс значительно более прост и понятен, причем нередко для пользования им не нужны специальные знания. Нередко его называют дружелюбным и интуитивно понятным.

Существенным недостатком графического интерфейса является большой объем памяти, который требуется для представления компьютерных команд в графическом виде. Во временных компьютерных системах этот недостаток успешно преодолевается, так как их объемы памяти каждые несколько лет увеличиваются на порядок.


Однако с каждым годом усложняется и графический интерфейс: он становится трехмерным, приобретает новые формы и способы выражения, становится все более удобным и эффектным внешне.

Совокупность управляющих элементов программы, с помощью которых пользователь выполняет различные действия, называется интерфейсом программы. Говоря простыми словами, интерфейс программы – это те кнопки и окошки, которые вы используете для того, чтобы программа совершала нужные вам действия.

Так, когда вы хотите посмотреть фильм, вы вызываете программу-медиаплеер, с помощью специальной строки указываете нужный файл и запускаете просмотр нажатием кнопки на экране. Если необходимо изменить громкость, приостановить показ или включить титры, вы пользуетесь для этого возможностями интерфейса медиаплеера – кнопками, движками и окнами, специально предназначенными для управления.

Игровой интерфейс – это возможности управления персонажем, взаимодействия персонажей друг с другом, общения игроков между собой и т.д. Практически все игры обладают сложным интерфейсом, позволяющим управлять персонажами с помощью различных способов – мышкой, виртуальными кнопками на экране и т.д.


Основные действия игровых персонажей реализуются стандартными способами, одинаковыми для всех игр. Нередко игрок может изменить настройки интерфейса так, чтобы ему было удобнее и привычнее. В то же время с использованием сенсорных экранов появились и новые способы управления с помощью движений пальцев.