Мультиплексор: усе, що вам потрібно знати

Un мультиплексор являє собою комбінаційну схему, яка має кілька входів і один вихід даних. Завдяки цьому можна вибрати прохід лише одного з його входів, щоб направити його до виходу. Тобто, ви можете вибрати, з якого входу брати дані або біт, що є на вході, і ігнорувати решту входів. Це дуже часто зустрічається в електроніці, коли декілька з’єднань повинні спільно використовувати одну лінію або шину.

Тобто, керуючи мультиплексором, ви можете постійно вибирайте відповідне введення. Що робить можливим, що, незважаючи на лише одне з’єднання, ви можете одночасно працювати з кількома пристроями введення, не заважаючи один одному. Крім того, ви повинні знати, що демультиплексор зазвичай використовується разом з мультиплексором у багатьох проектах .

Що таке мультиплексор?

Ці комбінаційні служби називають мультиплексори вони, як правило, не складні. Вони складаються з декількох логічних входів, залежно від їх кількості введених даних, і управління може збільшити складність. Зазвичай вони включають 2 n входи і один вихід, а також лінії управління. І ви можете використовувати кілька з них у комбінації, щоб збільшити кількість доступних квитків.

Це можна зрозуміти як селектор. Наприклад, уявіть, що у вас є дуже простий з двома входами, найпростіший, який можна побудувати. Ця схема матиме єдиний вхід і вихід управління. Якщо входи A і B, за допомогою входу управління можна контролювати, чи це A передає своє значення на вихід S, чи це робить B. Для цього вам потрібно лише змінити значення контрольної лінії C. Наприклад, якщо C = 0, це буде A, а якщо C = 1, то це буде B.

Як ви зрозумієте, якщо буде більше вхідних даних, знадобиться більше входи управління для відбору. Насправді мультиплексор – це спеціальний тип декодера, з сигналом включення для кожного вхідного входу AND і затвором АБО між виходом і входами AND. Таким чином його можна легко вибрати.

Що стосується його додатків, ви можете ним користуватися для безлічі речей:

• Селектор вводу для спільного використання однієї шини або лінії, якщо у вас є кілька входів.
• Серіалізатор, щоб він приймав значення кожного з його входів по порядку.
• Для мультиплексної передачі використовуються однакові лінії зв’язку для різних даних з різних пристроїв. Наприклад, уявіть, що ви хочете використовувати один і той же штифт даних мікроконтролера для підключення декількох виходів пристрою, але що він може надсилати інформацію лише по одному .
• Виконувати логічні функції тощо.

Типи мультиплексорів

Залежно від способу поділу передачі існують різні типи мультиплексори або мультиплексування:

Як ви можете собі уявити, ними керує частота, час – годинник, двійковий код та довжина хвилі. Але тут мене цікавлять лише звичайні .

На додаток до типів, як і у демультиплексора, ви можете знайти його і за допомогою більш-менш каналів 2, 4, 8, 16 тощо, залежно від того, що вам потрібно для ваших саморобних проектів.

Відмінності з демультиплексором

У цифровій електроніці є демультиплексор, комбінаційна схема, яка є антагоністом мультиплексора. У цьому випадку буде лише один вхід інформації, але він може передаватися через різні виходи. Іншими словами, у цьому випадку керуючі сигнали вирішать, на який вихід передаються вхідні дані.

Si ви підключаєте демультиплексор до виходу мультиплексора, ви можете мати дуже корисну систему для вивчення того, як працюють обидва пристрої.

Де купити?

Ці пристрої зазвичай реалізовані в занурити чіпси дуже просто. Ви можете знайти їх у найрізноманітніших торгових марок та з кількома входами чи виходами, якщо ви є демультиплексором. Крім того, їх легко знайти в різних спеціалізованих ЗМІ або Інтернет-магазинах. Якщо ви зацікавлені придбати такий за вигідною ціною, це можуть бути гарні приклади для початку своїх проектів:

• ІТ 8-канальний мультиплексор
• 8-канальний мультиплексор
• Не знайдено жодної продукції
• CD74HC4067 16-канальний мультиплексор / демультиплексор

Раджу прочитати таблиці даних від виробників, щоб отримати чітке уявлення про них цоколевка, оскільки вони можуть відрізнятися залежно від виробника або типу, який ви придбали.

cd74hc4067

Крім того, як бачите, є також дуже хороші модулі, які дозволяють мати обидва пристрої в одному. Це випадок відомий CD74HC4067, невеликий модуль з технологією TTL, який може допомогти вам працювати зі своїми 16 бананами в двосторонньому напрямку, використовуючи MUX / DEMUX. Тобто ви можете використовувати його як свого роду розумний комутатор.

Таким чином, ваш Arduino може читати та писати до 16 різних пристроїв лише 5 висновків, 4 з них використовуються для управління, а додатковий – для збору сигналу, який призначений для зчитування або запису відповідно до обраного каналу.

Хороша річ цього чіпа в тому, що працює як з цифровими, так і з аналоговими сигналами, тому він сумісний з багатьма датчиками, які працюють на аналогових та інших цифрових мікросхемах, а також з безліччю різних електронних елементів. Це дає велику універсальність. Ось чому вони також відомі як розширювачі вводу-виводу або підсилювачі вводу-виводу .

Ви можете навіть використовувати його для зв’язку через послідовний порт, шина I2C або SPI, про яку ми вже говорили в інших випадках.

Звичайно, перед тим як працювати з ним, ви повинні це переконатись відповідають напругам і струмам що допускає цю схему, щоб не пошкодити її. Наприклад, у цьому випадку він може забезпечувати до 20 мА, а також напругу від 2 до 6 в. Однак, якщо ви хочете працювати з вищими струмами ви можете використовувати реле або через транзистор.

Інтеграція з Arduino

Форма мати більше входів на платі Arduino або більше виходів, полягає у використанні цих мультиплексорів та демультиплексорів. З ними вам не доведеться купувати плату з більш високими цінами, яка має більше шпильок, або використовувати інші трюки, щоб з’єднати все, що вам потрібно.

Наприклад, ви можете використовувати a Модулі MUX та DEMUX мати можливість мати обидва елементи в одному елементі, а потім простим способом інтегрувати їх у свій проект з Arduino. За допомогою CD74HC4067 ви можете дуже легко підключити його, тому ви повинні дотримуватися таких правил:

• Vcc мікросхеми MUX / DEMUX, ви повинні підключити його до Vcc Arduino або 5V.
• GND, земля, ви повинні підключити його до GND Arduino.
• Висновки з позначками S0, S1, S2, S3 – це ті, які керують активним каналом з чотирма цифровими входами / виходами Arduino, такими як D8, D9, D10 і D11.
• EN також дозволяє, так що він працює як мультиплексор, і ви можете підключити його до GND Arduino.
• А SIG – це вихідний сигнал, який визначатиме обраний канал. Його можна підключити до Arduino або до будь-якого пристрою, який повинен зчитувати вихідні дані. У цьому випадку я підключив його до A0, щоб отримати значення з самого Arduino.
• На іншому кінці модуля ви матимете входи в цьому випадку, це C0-C10, які ви можете підключити до своїх пристроїв.

Після підключення код Arduino може бути простим. Ескіз IDE Arduino як мультиплексор Це може бути наступне (цей код лише вимкне і ввімкне їх канали відповідно, але ви можете змінити його, щоб зробити бажаний проект):

const int muxSIG = A0; const int muxS0 = 8; const int muxS1 = 9; const int muxS2 = 10; const int muxS3 = 11; int SetMuxChannel(byte channel) < digitalWrite(muxS0, bitRead(channel, 0)); digitalWrite(muxS1, bitRead(channel, 1)); digitalWrite(muxS2, bitRead(channel, 2)); digitalWrite(muxS3, bitRead(channel, 3)); >void setup() < pinMode(muxSIG, OUTPUT); pinMode(muxS0, OUTPUT); pinMode(muxS1, OUTPUT); pinMode(muxS2, OUTPUT); pinMode(muxS3, OUTPUT); >void loop() < for (byte i = 0; i < 16; i++) < SetMuxChannel(i); digitalWrite(muxSIG, HIGH); delay(200); digitalWrite(muxSIG, LOW); delay(200); >>

Якщо ви хочете використовувати його як DEMUX, вам слід лише врахувати, що C0-C10 будуть виходами, а SIG – входом. Якщо ти хочеш використовувати його як демультиплексор, код змінився б так:

onst int muxSIG = A0; const int muxS0 = 8; const int muxS1 = 9; const int muxS2 = 10; const int muxS3 = 11; int SetMuxChannel(byte channel) < digitalWrite(muxS0, bitRead(channel, 0)); digitalWrite(muxS1, bitRead(channel, 1)); digitalWrite(muxS2, bitRead(channel, 2)); digitalWrite(muxS3, bitRead(channel, 3)); >void setup() < Serial.begin(9600); pinMode(muxS0, OUTPUT); pinMode(muxS1, OUTPUT); pinMode(muxS2, OUTPUT); pinMode(muxS3, OUTPUT); >void loop() < for (byte i = 0; i < 16; i++) < SetMuxChannel(i); byte muxValue = analogRead(muxSIG); Serial.print(muxValue); Serial.print("\t"); >Serial.println(); delay(1000); >

Пам’ятайте, що ви можете отримати більше інформації за допомогою нашого безкоштовний курс програмування Arduino.

Повний шлях до статті: Безкоштовне обладнання » Електронні складові » Мультиплексор: усе, що вам потрібно знати

Мультиплексор – це… Мультиплексори і демультиплексори

У комп’ютерних схемах використовується безліч деталей, які окремо здаються марними (і в більшості випадків вони таковими є). Але варто їх, дотримуючись законів фізики, зібрати в логічну систему, як вони можуть виявитися просто незамінними. Хорошим прикладом є мультиплексори і демультиплексоры. Вони відіграють важливу роль при створенні систем зв’язку. Мультиплексор – це нескладно. І ви самі в цьому переконаєтеся, прочитавши статтю.

Мультиплексор – це що?

Під мультиплексором розуміють пристрій, який вибирає один з кількох входів, а потім підключає до свого виходу. Все залежить від стану двійкового коду. Мультиплексор використовується як перемикач сигналів, який має кілька входів і один вихід. Механізм його роботи можна описати такою таблицею:

Подібні таблиці можна побачити при вивченні програмування, а конкретніше – при вирішенні задач логічного вибору. Спочатку про аналоговий мультиплексор. Вони з’єднують входи і виходи безпосередньо. Існує оптичний мультиплексор, який є більш складними. Вони просто копіюють одержувані значення.

Що таке демультиплексор?

Під демультиплексором розуміють пристрій з одним входом та безліччю виходів. Що до чого буде підключатися – визначає двійковий код. Для цього він зчитується, і вихід, який має необхідне значення, підключається до входу. Як бачите, дані пристрої не обов’язково повинні діяти в парі для повноцінної роботи, а свою назву одержали за виконуваного функціоналу.

Схема мультиплексора

Давайте розглянемо схему мультиплексора. Найбільша частина – це елемент І-АБО. Він може мати різну кількість входів, починаючи від двох і теоретично до нескінченності. Але, як правило, більше ніж на 8 входів їх не роблять. Кожен окремий вхід називається інвертором. Ті, що розташовані зліва, називають інформаційними. Посередині знаходяться адресні входи. Справа зазвичай підключається елемент, який визначає, чи буде працювати сам мультиплексор. Це може бути доповнено входом з інверсією. Для письмового позначення кількості входів і для показу, що це мультиплексор, використовують записи такого типу: «1*2». Під одиницею розуміють кількість висновків, що йдуть в пристрій. Двійка використовується для позначення виходу і зазвичай дорівнює 1. В залежності від кількості адресних входів визначається, якою буде розряд у мультиплексора, і в даному випадку використовується формула: 2 n . Замість n якраз і підставляють необхідне значення. В даному випадку 2 2 = 4. Якщо для двійкового або трійкового мультиплексора різниця кількості входів і виходів становить відповідно два і три, то кажуть, що вони повні. При меншому значенні вони неповні. Ось такий пристрій має мультиплексор. Схема додатково представлена у вигляді зображення, щоб ви мали повне уявлення про його будову.

Схема демультиплексора

Для комутації каналів в демультиплексорах використовуються тільки логічні елементи «І». Враховуйте, що КМОП мікросхеми часто будуються із застосуванням ключів на польових транзисторах. Тому до них не застосовується поняття демультиплексора. Чи можна зробити так, щоб один пристрій могла змінити свої властивості на діаметрально протилежні? Так, якщо поміняти місцями інформаційні виходи і входи, внаслідок чого до назви “мультиплексор” можна додавати префікс «де». За своїм призначенням вони схожі на дешифратори. Незважаючи на наявну різницю, обидва приладу у вітчизняних мікросхемах позначаються одними й тими ж літерами – ІД. Демультиплексоры виконують однооперандні (одновходные, унітарні) логічні функції, які мають значну кількість можливих варіантів реакції на сигнал.

Види мультиплексорів

В основному розрізняють всього два види мультиплексорів:

1. Термінальні. Даний тип мультиплексорів мають на кінцях лінії зв’язку, по якій здійснюється передача даних.
2. Введення/Виведення. Вони застосовуються в якості інструментарію, який встановлюється в розрив лінії зв’язку, щоб вивести кілька каналів інформації із загального потоку. Таким способом обходять необхідність установки термінальних мультиплексорів, які є більш дорогими механізмами.

Вартість мультиплексорів

Варто підмітити, що мультиплексори – задоволення не з дешевих. Найдешевший на сьогоднішній момент стоїть більше 12 тисяч рублів, верхня межа – 270 000. Але навіть при таких цінах вони все одно майже завжди вигідніше прокладання нової лінії. Але така вигода є, тільки якщо є кваліфіковані кадри, які зможуть виконати весь обсяг робіт належним чином і встановлять правильно мультиплексор. Ціна може трохи підвищитися, якщо немає штатного фахівця. Але їх завжди можна найняти в спеціалізованих компаніях.

Мультиплексування

Мультиплексування сигналів здійснюється із-за значної вартості самих каналів зв’язку, а також з-за витрат з їх обслуговуванням. До того ж з чисто фізичної точки зору те, що є зараз, не використовується на повну потужність. Установка мультиплексора для роботи в системі є більш вигідною в грошовому відношенні, ніж організація нового каналу. До того ж на цей процес доводиться витрачати менше часу, що теж передбачає певні матеріальні вигоди.

В рамках статті ознайомимося з принципом дії частотного мультиплексування. При ньому під кожен вхідний потік у загальному каналі зв’язку спеціально виділяють окремий діапазон частот. А перед мультиплексором ставлять завдання, щоб він переносив спектр кожного з вхідних спектрів в інший інтервал значень. Це робиться для виключення можливості перетину різних каналів. Щоб вони не перетворилися на перешкоду один для іншого навіть при виході за відведені рамки, використовують технологію захисних інтервалів. Вона полягає в тому, що залишають певну частоту між кожним каналом, яка прийме на себе удар неполадок і не позначиться на загальному стані системи. Застосовано FDMA-мультиплексування може бути в оптичних і електричних лініях зв’язку.

З обмеженості ресурсів створилася можливість удосконалення механізму. В кінцевому результаті все вилилося в процес під назвою «тимчасове мультиплексування». При даному механізмі загалом високошвидкісному потоці відводиться невеликий часовий проміжок для передачі одного вхідного сигналу. Але це не єдиний варіант реалізації. Може бути і таке, що відведена певна частина часу, яка циклічно повторюється через заданий інтервал. Загалом перед мультиплексором у даних випадках стоїть завдання забезпечення циклічного доступу до середовища передачі даних, яка повинна бути відкрита вхідним потокам протягом невеликих проміжків.

Висновок

Мультиплексор – це те, що розширює можливості комунікацій. В рамках статті були розглянуті прилади, використовувані для передачі даних, які дозволяють значно економити на цій статті витрат. Також було коротко розглянуто їх схематичне будова і поняття мультиплексування, його особливості та застосування. Таким чином, ми розглянули теоретичну базу. Вона знадобиться для переходу до практики при бажанні досліджувати мультиплексори і демультиплексоры.