Послідовні інтерфейси ПК (стр. 1 из 3)
Реферат на тему:
«Послідовні інтерфейси ПК»
1. Загальні положення
1.1 Призначення інтерфейсу
Інтерфейс RS-232C є найбільш широко поширеним стандартним послідовним методом зв'язку між мікрокомп'ютерами і периферійними пристроями. Інтерфейс, визначений стандартом Асоціаціїелектронної промисловості (EIA), передбачає наявність обладнання двох видів: термінального DTE і зв'язного DCE. Для правильного уявлення про інтерфейс RS-232C, необхідно виразно розуміти відмінність між цими видами обладнання. Термінальне обладнання, наприклад мікрокомп'ютер, може посилати і (або) приймати дані по послідовному інтерфейсу. Воно як би закінчує (terminate) послідовну лінію. Зв'язне обладнання пристрою, які можуть спростити передачу даних спільно з термінальним обладнанням. Наочним приклад зв'язного обладнання служить модем (модулятор / демодулятор). Він виявляється з'єднувальною ланкою в послідовному ланцюжку між комп'ютером і телефонною лінією.
Відмінність між термінальними і зв'язними пристроями досить розпливчата, тому виникають деякі складності в розумінні того, до якого типу обладнання відноситься той або інший пристрій. Розглянемо ситуацію з принтером. До якого обладнання його віднести? Як зв'язати два комп'ютери, коли вони обидва діють як термінальне обладнання. Для відповіді на ці питання потрібно розглянути фізичне з'єднання пристроїв. Виробивши незначні зміни в лініях інтерфейсу RS-232C, можна примусити зв'язне обладнання функціонувати як термінальне.
1.2 Характеристика інтерфейсу
інтерфейс мікрокомп'ютер периферійний пристрій
Стандарт RS-232C використовує несиметричні передавачі і приймачі – сигнал передається відносно схемної землі. Інтерфейс не забезпечує гальванічної розв’язки приладів. Логічній одиниці відповідає напруга на вході приймача в діапазоні -12…-3В. для лінії управляючих сигналів цей стан називається ON («ввімкнено»), для ліній послідовних даних – MARK. Логічному нулю відповідає діапазон +3… +12В. Для ліній управляючих сигналів цей стан називається OFF («вимкнено»), а для ліній послідовних даних – SPACE. Діапазон -3…+3В – зона нечутливості, яка обумовлює гістерезис приймача: стан лінії буде вважатися зміненим тільки після переходу за порогове значення. Рівні сигналів на виходах передавачів повинні бути в діапазонах -12…-5В і +5…+12В для представлення одиниці і нуля відповідно. Різниця потенціалів між схемними землями (SG), з’єднаних пристроїв повинна бути менша 2В, при більш високій різниці потенціалів можливе неправильне сприйняття сигналів. Інтерфейс передбачає наявність захисного заземлення для з’єднаних пристроїв, якщо вони обидва живляться від мережі змінного струму і мають з мережею фільтри. Для інтерфейсу RS-232C спеціально випускають буферні мікросхеми приймачів (з гістерезисом і передавачем двох полярного сигналу).
1.3 Лінії інтерфейсу
Нижче представлено зображення існуючих видів послідовних портів та опис їх виводів:
Послідовний порт (9 виводів)
 |
Рис. 1.Вилка на 9 виводів (вигляд з боку комп’ютера)
Таблиця 1. Призначення контактів 9-контактного рознімача RS-232C
| Вивід | Найменування | Напрямок | Опис |
| 1 | CD | ¬ | Carrier Detect (Визначення несучої) |
| 2 | RXD | ¬ | Receive Data (Дані, що приймаються) |
| 3 | TXD | ® | Transmit Data (Дані, що передаються) |
| 4 | DTR | ® | Data Terminal Ready (Готовність термінала) |
| 5 | GND | ¾ | System Ground (Корпус системи) |
| 6 | DSR | ¬ | Data Set Ready (Готовність даних) |
| 7 | RTS | ® | Request to Send (Запит на відправку) |
| 8 | CTS | ¬ | Clear to Send (Готовність прийому) |
| 9 | RI | ¬ | Ring Indicator (Індикатор) |
Послідовний порт (25 виводів)
 |
Рис. 2. Вилка на 25 виводів (вигляд з боку комп’ютера)
Таблиця 2. Призначення контактів 25-контактного рознімача RS-232C
| Вивід | Найменування | Напрямок | Опис |
| 1 | SHIELD | ¾ | Shield Ground (Захисний корпус) |
| 2 | TXD | ® | Transmit Data (Дані, що передаються) |
| 3 | RXD | ¬ | Receive Data (Дані, що приймаються) |
| 4 | RTS | ® | Request to Send (Запит на відправку) |
| 5 | CTS | ¬ | Clear to Send (Готовність прийому) |
| 6 | DSR | ¬ | Data Set Ready (Готовність даних) |
| 7 | GND | ¾ | System Ground (Корпус системи) |
| 8 | CD | ¬ | Carrier Detect (Визначення несучої) |
| 9–19 | n/c | ¾ | |
| 20 | DTR | ® | Data Terminal Ready (Готовність терміналу) |
| 21 | n/c | ¾ | |
| 22 | RI | ¬ | Ring Indicator (Індикатор) |
| 23–25 | n/c | ¾ |
1.4 Робота інтерфейсу
У більшості схем, що містять інтерфейс RS-232C, дані передаються асинхронно, тобто у вигляді послідовності пакету даних. Кожний пакет містить один символ коду ASCII, причому інформація в пакеті достатня для його декодування без окремого сигналу синхронізації.
Символи коду ASCII представляються сімома бітами, наприклад буква А має код 1000001. Щоб передати букву А по інтерфейсу RS-232C, необхідно ввести додаткові біти, котрі вказують на початок і кінець пакету. Крім того, бажано додати зайвий біт для простого контролю помилок по паритету (парність).
Найбільш широко поширений формат, що включає в себе один стартовий біт, один біт паритету і два стопових біти. Початок пакету даних завжди відмічає низький рівень стартового біта. Після нього слідує 7 біт даних символа коду ASCII. Біт парності містить 1 або 0 так, щоб загальне число одиниць в 8 битной групі було непарним. Останнім передаються два стопових біти, представлених високим рівнем напруження. Еквівалентний ТТЛ сигнал при передачі букви А показаний на рис. 3.
Рис. 3. Представлення коду букви А сигнальними рівнями ТТЛ
Таким чином, повне слово, що асинхронно передається складається з 11 біт (фактично дані містять тільки 7 біт) і записується у вигляді 01000001011.
Мікропроцесорна система без засобів введення і виведення виявляється малоефективною. Характеристики і об'єми інформації введення-виведення в системі визначаються, насамперед, специфікою її застосування наприклад, в мікропроцесорній системі управління деяким промисловим процесом не потрібна клавіатура і дисплей, оскільки майже напевно її дистанційно програмує і контролює головний мікрокомп'ютер (з використанням послідовної лінії RS – 232C).
Оскільки дані звичайно представлені на шині мікропроцесора в паралельній формі (байтами, словами), їх послідовне введення виведення є дещо складним. Для послідовного введення потрібні засоби перетворення послідовних вхідних даних в паралельні дані, які можна розмістити на шині. З іншого боку, для послідовного виведення необхідні засоби перетворення паралельних даних, представлених на шині, в послідовні вихідних даних. У першому випадку перетворення здійснюється регістром зсуву з послідовним входом і паралельним виходом (SIPO), а у другому регістром зсуву з паралельним входом і послідовним виходом (PISO).
Послідовні дані передаються в синхронному або асинхронному режимах. Існують спеціальні мікросхеми введення-виведення, вирішальні проблеми перетворення, описані вище. Приведемо список найбільш типових сигналів таких мікросхем:
D0 D7 – вхідні вихідні лінії даних, що підключаються безпосередньо до шини процесора;
RXD – дані, що приймаються (вхідні послідовні дані);
TXD – дані, що передаються (вихідні послідовні дані);
CTS – скидання передачі. На цій лінії периферійний пристрій формує сигнал низького рівня, коли готовий сприймати інформацію від процесора;
RTS – запит передачі. На цю лінію мікропроцесорна система видає сигнал низького рівня, коли вона збирається передавати дані в периферійний пристрій.
Всі сигнали мікросхем послідовного введення виведення, що програмуються ТТЛ сумісні. Ці сигнали розраховані тільки на дуже короткі лінії зв'язку. Для послідовної передачі даних на значні відстані потрібні додаткові буфери і перетворювачі рівнів, що включаються між мікросхемами послідовного введення виведення і лінією зв'язку.
Для управління потоком даних (Flow Control) можуть використовуватися два варіанти протоколу – апаратний і програмний.
Апаратний протокол управління потоком RTS/CTS використовує сигнал CTS, який дозволяє зупинити передачу даних, якщо приймач не готовий до їх прийому. Передавач випускає черговий байт тільки при включеній лінії CTS. Байт, який вже почав передаватися, затримати сигналом CTS неможливо (це гарантує цілісність посилки). Апаратний протокол забезпечує найшвидшу реакцію передавача на стан приймача. Мікросхеми асинхронних приймачів-передавачів мають не менше двох регістрів в прийомній частині – зсувний, для прийому чергової посилки, і зберігаючий, з якого зчитується прийнятий метод. Це дозволяє реалізувати обмін по апаратному протоколу без втрати даних. Апаратний протокол зручно використовувати при підключенні принтерів і плотерів, якщо вони його підтримують. При безпосередньому (без модемів) зєднанні двох комп’ютерів апаратний протокол потребує перехресного зєднання ліній RTS-CTS.
Якщо апаратний протокол не використовується, передаваючого терміналу повинен бути забезпечений стан «ввімкнено» на лінії CTS перемичкою RTS-CTS. В протилежному випадку передавач буде «мовчати».
Програмний протокол управління потоком XON/XOFF передбачає наявність двох направленого каналу передачі даних. Працює протокол наступним чином: якщо пристрій, який приймає дані, виявляє причини, за якими не може їх далі приймати, він по зворотному послідовному каналу посилає байт-символ XOFF (13h). Протилежний пристрій, прийнявши цей символ, призупиняє передачу. Коли приймаючий пристрій знов стає готовим до прийому даних, він посилає символ XON (11h), прийнявши який протилежний пристрій відновлює передачу. Час реакції передавача на зміни стану приймача в порівнянні з апаратним протоколом збільшується на час передачі символу (XON або XOFF) плюс час реакції програми передавача на прийом символу. З цього випливає, що дані без втрат можуть прийматися тільки приймачем, який має додатковий буфер даних, які приймають, і сигналізуючи про готовність передчасно.