КАМАК (англ. CAMAC — Computer Automated Measurement and Control) — стандарт, определяющий организацию магистрально-модульной шины, предназначенной для связи измерительных устройств с цифровой аппаратурой обработки данных в системах сбора данных. Появился в 1970-х годах.
Стандарт КАМАК описывает способ сопряжения оборудования с вычислительной машиной (традиционно семейств PDP-11 или VAX) при помощи магистрально-модульной шины в конструктиве Евромеханика. Шина имеет иерархическую структуру и набирается из следующих блоков:
| Русское название | Английское название | Назначение |
|---|---|---|
| Функциональный модуль | Functional module | Обязательный элемент. Модуль представляет собой базовое подключаемое устройство (или интерфейсную систему, к которой подключается устройство). Конструктивно модуль исполняется в виде платы, имеющей стандартную форму, разъёмы и крепления, помещаемую в крейт. |
| Крейт | Crate | Обязательный элемент. Структурная единица с группой функциональных модулей. Представляет собой ячейку стойки, обладающую стандартным конструктивом, имеющую 24 слота для подключения функциональных модулей. |
| Крейт-контроллер | Crate-controller | Обязательный элемент. Особый тип функционального модуля, обеспечивающий арбитраж на шине крейта и осуществляющий взаимодействие с внешним подключением. |
| Драйвер ветви | Branch Driver | Устройство, позволяющее объединить на одной параллельной шине до 8 крейтов. Предназначен для локального комплексирования крейтов. |
| Последовательный драйвер | Serial Driver | Устройство, позволяющее объединять на одной последовательной шине до 62 крейтов. Предназначен для распределённого комплексирования крейтов. |
Конструкция оборудования
Устройство крейта
Крейт представляет собой «ящик» с одной открытой стенкой, через которую в него вставляются функциональные модули.
В крейте предусмотрены позиции для крепления 24 функциональных модулей. Каждый модуль подключается через специальный разъём, расположенный на задней стенке крейта. Все разъёмы, входящие в крейт, соединены параллельной шиной, называемой Dataway. Два правых слота предназначены для подключения контроллера крейта. Разводка шины Dataway для этих слотов несколько отличается.
В нижней части крейта имеется отсек, который может быть использован для установки блока, обеспечивающего питание и охлаждение модулей при помощи встроенных вентиляторов.
Конструкция функционального модуля.
Функциональный модуль может занимать один или несколько слотов. Простейший модуль, занимающий один слот, должен иметь два ребра сверху и снизу, вставляемые в направляющие на крейте, предназначенные для точного позиционирования модуля. На задней части модуля располагается разъём, подключаемый к шине Dataway. На передней панели модуля могут располагаться внешние разъёмы, элементы управления или индикации.
Общая структура.
В системе КАМАК все устройства выполняются в едином конструктивном оформлении в виде модулей – вставных блоков, помешенных в стандартный каркас – крейт. Модули шириной кратной 17,2 мм, вставляют в ячейки крейта и стандартными разъемами соединяют с расположенной на задней стенке крейта магистралью. В крейте предусмотрено 25 ячеек.
Работать модули могут только в крейте, поскольку от источников питания по магистрали к ним поступают все необходимые сигналы и напряжения питания. Модули предназначены для выполнения различных операций по обработке информации, ее приему, передаче, преобразованию и хранению.Выпускается около 1000 модулей различного назначения: универсальные регистры, модули
преобразования кодов, уровней, модули памяти, аналоговые мультиплексоры, модули арифметических операций, счетчики, АЦП и ЦАП. Непосредственно измерения модули не выполняют, хотя в отдельных случаях, подобрав необходимые модули и обеспечив их взаимодействие, можно решать и измерительные задачи. Как правило, измерительную информацию получают от различных средств измерений, подключаемых к крейту.
Контроллер, управляющий работой модулей, помешают в крайние справа ячейки крейта. С его помощью осуществляется связь с внешними устройствами: ЭВМ, другими крейтами- Контроллер в основном выполняет функции управления и простейшей обработки информации, вычислительные же задачи решает ЭВМ, работающая в системе.
Магистраль крейта состоит из 86 однопроводных линий, часть из которых подсоединяется ко всем модулям, а часть является индивидуальными и соединяет контроллер только с одним модулем. По специальным линиям магистрали к модулям подводят питающие напряжения. Обмен информацией между модулями в пределах крейта существенно отличается от обмена в интерфейсе МЭК- Передача и прием данных в крейте производятся в двоичном параллельном коде по 24 линиям чтения или 24 линиям записи. В системе модули адресуются контроллером по индивидуальным адресным линиям. Обмен информацией в интерфейсе выполняется в синхронном режиме, цикл обмена по магистрали крейта занимает 1 мкс. Все эти особенности обеспечивают высокое быстродействие интерфейса.
Интерфейс КАМАК может служить основой систем с цифровыми или аналоговыми приборами. В большинстве современных цифровых приборов предусмотрен вывод результатов в параллельном коде, чаще всего в двоично-десятичном, с помощью разъема на задней панели. Кодом можно управлять и некоторыми генераторами, и источниками питания. Для считывания результатов измерений используют модули входных регистров. Например, входной регистр 121.01 позволяет передавать информацию в виде 24-разрядного кода от внешних устройств на линии магистрали крейта. Код вводят через разъем на передней панели модуля. С помощью выходных регистров можно управлять режимом работы генераторов.
Модули крейта КАМАК управляются определенным набором команд. Команды делятся на:
- адресуемые (предназначенные конкретному модулю) и
- неадресуемые (общие).
Все адресуемые команды имеют форму NAF, где N – “адрес” – номер станции, на которой расположен модуль (может принимать значения от 1 до 23), A – “субадрес” – номер адреса устройства (регистра) внутри модуля, принимает значения от 0 до 15, F – код операции (функции), которую должен выполнить модуль. Для кодирования операции отводится 5 двоичных разрядов, т. е., это может число от 0 до 31. Каждый модуль может выполнять ограниченное число операций, и, приступая к работе с конкретным модулем, надо по его описанию ознакомиться со списком его функций и соответствующими кодами.
В настоящее время в большинстве приложений КАМАК заменён на более современные и производительные PXI, VXI и LXI.
Камак, IEEE 488 и RS-485 являются стандартами для передачи данных в компьютерных системах, но они имеют различия в функциональности и области применения.
1. Камак – это стандарт для передачи данных внутри крейта, взаимодействия с ЦАП и АЦП, передачи других типов данных и управления периферийными устройствами.
2. IEEE 488 (также известный как GPIB или HP-IB) – это стандарт для передачи данных между различными устройствами, такими как измерительные приборы, компьютеры, принтеры и другие устройства. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных и множество устройств могут быть подключены к одной шине.
3. RS-485 – это стандарт для передачи данных по последовательному интерфейсу. Он применяется для соединения устройств на сравнительно длинных расстояниях (до 1200 м) и обеспечивает высокую скорость передачи данных.
Таким образом, Камак используется для передачи данных внутри крейта, в то время как IEEE 488 и RS-485 применяются для передачи данных между устройствами. IEEE 488 предназначен для использования в системах, где требуется подключение большого количества устройств, а RS-485 обычно используется в промышленных средах для передачи данных на относительно длинные расстояния.