Schnittstelle
# Schnittstelle

Eine Schnittstelle (englisch Interface, [ˈɪntəfeɪs] oder [ˈɪnt̬ɚfeɪs]) ist ein Teil eines Systems, das der Kommunikation dient.

Der Begriff stammt aus der Naturwissenschaft und bezeichnet die physikalische Phasengrenze zweier Zustände eines Mediums. Er beschreibt bildhaft die Eigenschaft eines Systems als Black Box, von der nur die „Oberfläche“ sichtbar ist; nur über diese ist eine Kommunikation möglich. Zwei benachbarte Black Boxes können nur miteinander kommunizieren, wenn ihre Oberflächen „zusammenpassen“.

Daneben bedeutet das Wort „Zwischenschicht“: Für die beiden beteiligten Boxes ist es ohne Belang, wie die jeweils andere intern mit den Botschaften umgeht, und wie die Antworten darauf zustande kommen. Die Beschreibung der Grenze ist Teil ihrer selbst, und die Black Boxes brauchen nur die ihnen zugewandte Seite zu kennen, um die Kommunikation zu gewährleisten. Das entspricht der lateinischen Wortherkunft inter „zwischen“ und facies „Aussehen“, „Form“ für englisch face „Gesicht“.

Wenn man ein beliebiges „System“ als Ganzes betrachtet, das es zu analysieren gilt, wird man dieses Gesamtsystem in Teilsysteme „zerschneiden“. Die Stellen, die als Berührungspunkte oder Ansatzpunkte zwischen diesen Teilsystemen fungieren (über die die Kommunikation stattfindet), stellen dann die Schnittstellen dar. Unter Verwendung dieser Schnittstellen kann man die Teilsysteme wieder zu einem größeren Ganzen zusammensetzen. Sie dienen dann als Nahtstellen.

## Grundlagen

Der Austausch von Informationen erfolgt in Form von physikalischen (z. B. Elektrische Spannung, Stromstärke) oder logischen Größen (Daten) und kann analog (z. B. Mikrofon an einem Ton-Eingang) oder digital (z. B. Parallelschnittstelle des PC) erfolgen. Nicht als Interface bezeichnet werden allgemeine mechanische Verbindungselemente der Konstruktionslehre, die der Informationsübermittlung dienen (etwa Seilzüge oder Federn).

Man unterscheidet:

* Datenschnittstelle (data interface) – Daten als Schnittstellen zwischen Programmen
* Maschinenschnittstelle – Schnittstellen zwischen physischen Systemen
* Hardwareschnittstelle (hardware interface) – Schnittstellen zwischen physischen Systemen der Computertechnik
* Netzwerkschnittstelle (network interface) – Schnittstellen zwischen Netzwerkkomponenten
* Softwareschnittstelle (software interface) – Schnittstellen zwischen Programmen untereinander, zum Betriebssystem, zur Vereinbarung von Methoden in der Objektorientierten Programmierung etc.
* Benutzerschnittstelle (user interface) – Schnittstellen zwischen Mensch und Gerät
* „Allgemeine Schnittstelle“ (common interface) bei DVB-Empfangsgeräten

Eine Schnittstelle wird durch eine Menge von Regeln beschrieben, der Schnittstellenbeschreibung. Neben der Beschreibung, welche Funktionen vorhanden sind und wie sie benutzt werden, gehört zu der Schnittstellenbeschreibung auch ein sogenannter Kontrakt, der die Semantik der einzelnen Funktionen beschreibt.

Standardisierte Schnittstellen bieten den Vorteil, dass Komponenten oder Module, die die gleiche Schnittstelle unterstützen, gegeneinander ausgetauscht werden können, das heißt, sie sind miteinander kompatibel.

Es kommt häufig vor, dass zwei Teilnehmer der Kommunikation unterschiedliche, aber zueinander passende Schnittstellen besitzen müssen (Kompatibilität, z. B. Stecker – Buchse).

Der Begriff Schnittstelle wird ebenso im Projektmanagement im Anlagenbau verwendet, wobei Schnittstellen die Interaktionen zwischen verschiedenen Gewerken zur Erreichung der geforderten Funktionalität eines Systems beschreiben.

## Maschinenschnittstelle

Maschinenschnittstelle ist der Ort, an dem ein Gerät bzw. eine Maschine mit einem weiteren Gerät bzw. mit einer weiteren Maschine interagiert. Eine solche Schnittstelle wird wie folgt beschrieben.

### Physikalische Daten

Mechanische Parameter:

* örtliche Lage (Länge, Breite, Höhe, bezogen auf einen festzulegenden Bezugspunkt)
* Abmessungen (Länge, Breite, Höhe, ggf. andere Abmessungen der mechanischen Schnittstelle, wie beispielsweise Lochabstände oder Durchmesser für Befestigung)
* Verbindungselemente (Art und Lage)
* erforderliche Kräfte und Momente, um eine statische Bestimmtheit des Systems zu gewährleisten (z. B. Anzugsmomente für Schrauben, Nietverbindungen)
* Lage der Kraftangriffspunkte (z. B. Fundamentaufnahmen, Gerüste, Träger)
* dynamische Belastungen (z. B. Schwingungen, Explosionen)
* Drücke (max., min. bei Hydraulik, Pneumatik, ggf. bei Förderung)
* bei Materialförderung (auch Luft oder Flüssigkeiten): Art des Materials und Menge je Zeitspanne (min., max.)
* nichtelektrische Energieformen an der Schnittstelle (Pneumatik, Hydraulik).

Elektrische Parameter:

* Lage und Art der elektrischen Verbindung(en)
* elektrische Spannung (min., max.)
* elektrischer Strom (min., max.)
* weitere, notwendige Informationen über Leitungsdaten (Art und Querschnitt), Erdung
* Systemparameter elektrischer Steuerungen.

Thermische Parameter:

* Systemtemperaturen (max., min.)

### Chemische Quelle

* Erforderliche Materialeigenschaften der Konstruktionsmaterialien des Ursprungssystems und der anzuschließenden Systeme
* Gegebenenfalls Eigenschaften zu fördernden Materials

### Hardwareschnittstellen

Hardwareschnittstellen sind Schnittstellen zwischen physischen Systemen in der Elektrotechnik und Elektronik. Die Schnittstellenausstattung eines Gerätes wird häufig als Konnektivität bezeichnet.

Hardwareschnittstellen sind in der Computertechnik weit verbreitet. Industrienormen sorgen zum Beispiel dafür, dass ein PC ein offenes System ist, das aus Komponenten verschiedener Hersteller zusammengesetzt werden kann. Beispiele für Hardwareschnittstellen, die in Computern eingesetzt werden, sind der PCI-Bus, AGP, SCSI, USB, FireWire und die ältere EIA-232 (auch als RS-232 oder V24 bekannt).

Man unterscheidet zwischen paralleler und serieller (Hardware-)Schnittstelle, je nachdem, ob mehrere Bits gleichzeitig übertragen werden können (siehe Parallele Datenübertragung). Im Kontext von Peripheriegeräten für Computer ist mit paralleler Schnittstelle im Allgemeinen der IEEE-1284-Anschluss gemeint, der meistens für den Drucker verwendet wird; als serielle Schnittstelle bezeichnet man in diesem Zusammenhang die veraltete EIA-232-Schnittstelle.

In der Elektrotechnik ergibt jedes Verbinden von analogen oder digitalen Geräten beim Zusammentreffen eine Schnittstelle. Bei jeder Schnittstelle bildet der Ausgangswiderstand $R_a$ der Quelle mit dem Eingangswiderstand $R_i$ der Last eine Anpassungsdämpfung, die auch Schnittstellendämpfung genannt wird. Besonders ist der wichtige Dämpfungsfaktor für diese Anpassungsdämpfung bei der Schnittstelle vom Endverstärker zum Lautsprecher zu beachten; letzteres ist wie bei allen Verbindungen in der Tontechnik ausschließlich Spannungsanpassung mit $R_i$ ≪ $R_a.$ Das Verbinden eines Mikrofons mit dem Eingang einer Soundkarte ergibt eine Schnittstelle mit den Problemen der Anpassungsdämpfung, genauso das Verbinden eines Endverstärkers mit dem Lautsprecher. Bei der Verbindung von digitalen Geräten muss $R_i$ = $R_a$ gewählt werden, um unerwünschte und störende Reflexion von Impulsen zu vermeiden. Unerheblich dabei ist, dass diese Bedingung zufällig mit der für Leistungsanpassung zusammenfällt.

