В настоящее время получили распространение три типа топологии мультиплексных каналов: радиальная, кольцевая и магистральная (рис. 2.1). Выбор вида топологии осуществляется с учетом имеющихся типов подключаемых устройств и обеспечения заданных показателей стоимости и технологичности системы.
При использовании радиальной топологии для обслуживания каждого абонента используется отдельный информационный канал (рис. 2.1, а). Это приводит к значительному увеличению затрат на кабельное оборудование и затрудняет процедуры реконфигурации и наращивания системы. К недостаткам радиальной топологии можно отнести невозможность передачи информации между оконечными устройствами, минуя контроллер.
Мультиплексные каналы, построенные по кольцевой топологии (рис. 2.1, б), лишены перечисленных недостатков и получили широкое распространение. Однако в этом случае необходимым условием является наличие в каждом абоненте блока ретрансляции сигналов, что приводит к удорожанию аппаратуры. Кроме того, прокладка кольцевого кабеля в некоторых системах затруднена.



Магистральные МК (рис. 2.1, б), сохраняя многие преимущества кольцевых, лишены указанных недостатков. В них также просто реализуется процедура передачи управления от одного абонента системы к другому и значительно облегчаются вопросы модернизации, в частности подключение новых устройств. В дальнейшем все рассуждения будут относиться к магистральной топологии с указанием отличительных черт в других видах.
Магистральные МК можно разделить на два класса: одноуровневые и многоуровневые. В первом случае все терминалы подключены к одному МК. Примером такой топологии является МК истребителя ВВС США F-16 (рис. 2.2, а). Требования избыточности в некоторых случаях могут привести к использованию нескольких информационных каналов, работающих в различных режимах (активном или пассивном). Однако использование более чем одного информационного канала не меняет определения одноуровневой топологии, если выполняются следующие требования: все терминалы соединяются с каждым информационным каналом; связь по каждому информационному каналу осуществляется идентичным образом.
Пример одноуровневой топологии МК робототехнического комплекса, включающего несколько станков с ЧПУ, подсистемы диагностики, оперативного управления, контроля продукции и технологический робот, приведен на рис. 2.2, б. Появление элементной базы, предназначенной для построения микроконтроллеров станков и роботов, позволяет сократить объем передач между центральной микроЭВМ и объектами управления. В этом случае МК служат для обеспечения передачи абонентам исходных данных, а также для последующего контроля выполнения этого задания. При необходимости на центральную микроЭВМ могут быть возложены задачи управления простейшими исполнительными механизмами. Имеется в виду, что интенсивность обмена в МК позволяет осуществлять такой обмен, а производительность микроЭВМ обеспечивает работу в реальном масштабе времени.



Многоуровневая топология МК может быть представлена в двух формах: многоуровневые каналы с равными уровнями управления; многоуровневые иерархические каналы.
Примером многоуровневого канала с равными уровнями управления может служить система бортовой электроники, разделенная на два одноуровневых канала, один из которых служит для управления полетом и отображения информации, а другой обслуживает навигационную систему. Обе системы используют навигационные датчики и независимы по управлению.
Иерархические МК представляют собой объединение нескольких одно-уровневых структур внутри одной структуры с иерархической подчиненностью уровней управления. При этом можно выделить глобальный (ведущий) канал и подчиненные ему локальные МК. Распределение оборудования между каналами в, этом случае определяется его функциональным назначением.
Использование в системе многоуровневых МК может преследовать цель повышения надежности ее работы, упрощения модернизаций аппаратуры и наращивания программного обеспечения.
Одной из важнейших проблем, стоящих перед проектировщиками, является проблема обеспечения резервирования мультиплексированной системы, под которым понимается средство выполнения некоторой функции в том случае, когда основное средство выполнения данной функции является неработоспособным. Число потенциальных устройств, способных выполнять данную функцию, называется уровнем резервирования. Для выполнения ряда требований к мультиплексной системе необходимо учитывать основной уровень резервирования в каждой системе, изолированность подсистем друг от друга и независимость резервных элементов в рамках подсистемы.
Современные мультиплексные системы имеют отличия как в объемах, так и в способах использования резервирования. Можно выделить три обобщенных элемента МК, которые резервируются чаще всего: информационный канал; контроллер МК; оконечное устройство МК.
При необходимости резервирования информационного канала используют, как правило, одноуровневую топологию, наиболее подходящую для одно- и двукратного резервирования.