Іркутська державна
ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Кібернетичний факультет
Кафедра Обчислювальної Техніки
Реферат на тему:
Послідовні порти ПЕОМ.
Інтерфейс RS-232C.
Дисципліна:
Схемотехника
Виконав (студент групи < p> ЕОМ-94-1
Островський М.С.
1996
Зміст
Послідовна передача даних 3
Загальні відомості про інтерфейсі RS-232C 4
Види сигналів 7
Удосконалення 9
Тестове обладнання для інтерфейсу RS-232C 9
Використана література 11
Таблиця 1. Опції сигнальних ліній інтерфейсу RS-232C. 5
Таблиця 2. Основні лінії інтерфейсу RS-232C. 7
Рис. 1. Призначення ліній 25-контактного роз'єму типу D для інтерфейсу
RS-232C 6
Рис. 2. Представлення коду літери А сигнальними рівнями ТТЛ. 8
Рис. 3. Вид коду літери А на сигнальних лініях TXD і RXD. 8
Рис. 4. Типова схема інтерфейсу RS-232C. 9
Послідовна передача даних
Мікропроцесорна система без засобів введення та виведення виявляєтьсямарною. Характеристики та обсяги введення і виведення в системі визначаються,в першу чергу, специфікою її застосування - наприклад, в мікропроцесорноїсистемі управління деяким промисловим процесом не потрібна клавіатураі дисплей, тому що майже напевно її дистанційно програмує іконтролює головний мікрокомп'ютер (з використанням послідовноїлінії RS-232C).
Оскільки дані зазвичай представлені на шині мікропроцесора впаралельної формі (байтами, словами), їх послідовний ввід-висновоквиявляється дещо складним. Для послідовного введення буде потрібнозасоби перетворення послідовних вхідних даних в паралельнідані, які можна помістити на шину. З іншого боку, дляпослідовного виведення необхідні засоби перетворення паралельнихданих, представлених на шині, в послідовні вихідні дані. Упершому випадку перетворення здійснюється регістром зсуву запослідовним входом і паралельним виходом (SIPO), а в другому --регістром зсуву з паралельним входом і послідовним виходом (PISO).
Послідовні дані передаються в синхронному або асинхронномурежимах. У синхронному режимі всі передачі здійснюються під керуваннямзагального сигналу синхронізації, який повинен бути присутнім на обох кінцяхлінії зв'язку. Асинхронна передача на увазі передачу даних пакетами;кожен пакет містить необхідну інформацію, що вимагається длядекодування що містяться в ньому даних. Звичайно, другий режим складніше, алеу нього є серйозна перевага: не потрібен окремий сигналсинхронізації.
Існують спеціальні мікросхеми вводу і виводу, які вирішують проблемиперетворення, описані вище. Ось список найбільш типових сигналів такихмікросхем:
D0-D7 - вхідні-вихідні лінії даних, що підключаються безпосередньо дошині процесора;
RXD - прийняті дані (вхідні послідовні дані);
TXD - передані дані (вихідні послідовні дані);
CTS - скидання передачі. На цій лінії периферійний пристрій формуєсигнал низького рівня, коли воно готове сприймати інформацію відпроцесора;
RTS - запит передачі. На цю лінію мікропроцесорна система видаєсигнал низького рівня, коли вона має намір передавати дані в периферійнепристрій.
Усі сигнали програмованих мікросхем послідовного введення-виведення
ТТЛ-сумісні. Ці сигнали розраховані тільки на дуже короткі лініїзв'язку. Для послідовної передачі даних на значні відстаніпотрібні додаткові буфери та перетворювачі рівнів, що включаються міжмікросхемами послідовного вводу-виводу і лінією зв'язку.
Загальні відомості про інтерфейсі RS-232C
Інтерфейс RS-232C є найбільш широко поширеноюстандартної послідовної зв'язком між мікрокомп'ютерами і периферійнимипристроями. Інтерфейс, визначений стандартом Асоціації електронноїпромисловості (EIA), передбачає наявність обладнання двох видів:термінального DTE і зв'язкового DCE.
Щоб не скласти неправильного уявлення про інтерфейс RS-232C,необхідно чітко розуміти різницю між цими видами обладнання.
Термінальне обладнання, наприклад мікрокомп'ютер, може здійснювати і (або)приймати дані по послідовному інтерфейсу. Воно як би закінчує
(terminate) послідовну лінію. Зв'язне устаткування - пристрої,які можуть спростити передачу даних спільно з термінальнимобладнанням. Наочним приклад зв'язкового обладнання служить модем
(модулятор-демодулятор). Він виявляється сполучною ланкою впослідовної ланцюжку між комп'ютером і телефонною лінією.
Різниця між термінальними і зв'язківцями пристроями доситьрозпливчасто, тому виникають певні труднощі в розумінні того, доякого типу обладнання відноситься той або інший пристрій. Розглянемоситуацію з принтером. До якого обладнанню його віднести? Як зв'язати двакомп'ютера, коли вони обидва діють як термінальне обладнання. Длявідповіді на ці питання слід розглянути фізичне з'єднання пристроїв.
Зробивши незначні зміни в лініях інтерфейсу RS-232C, можназмусити зв'язне устаткування функціонувати як термінальне. Щоброзібратися в тому, як це зробити, потрібно проаналізувати функції сигналівінтерфейсу RS-232C (таблиця 1).
Таблиця 1. Опції сигнальних ліній інтерфейсу RS-232C.
| Номер | Скорочення | Напрямок | Повна назва |
| контакту | | | |
| 1 | FG | - | Основна або захисна земля |
| 2 | TD (TXD) | До DCE | Передані дані |
| 3 | RD (RXD) | До DTE | приймаються дані |
| 4 | RTS | До DCE | Запит передачі |
| 5 | CTS | До DTE | Скидання передачі |
| 6 | DSR | До DTE | Готовність модему |
| 7 | SG | - | Сигнальна земля |
| 8 | DCD | До DTE | Виявлення несучої даних |
| 9 | - | До DTE | (Позитивне контрольне |
| | | | Напруга) |
| 10 | - | До DTE | (Негативне контрольне |
| | | | Напруга) |
| 11 | QM | До DTE | Режим вирівнювання |
| 12 | SDCD | До DTE | Виявлення несучої вторинних |
| | | | Даних |
| 13 | SCTS | До DTE | Вторинний скидання передачі |
| 14 | STD | До DCE | Вторинні передані дані |
| 15 | TC | До DTE | Синхронізація передавача |
| 16 | SRD | До DTE | Вторинні приймаються дані |
| 17 | RC | До DTE | Синхронізація приймача |
| 18 | DCR | До DCE | Розділена синхронізація |
| | | | Приймача |
| 19 | SRTS | До DCE | Вторинний запит передачі |
| 20 | DTR | До DCE | Готовність терміналу |
| 21 | SQ | До DTE | Якість сигналу |
| 22 | RI | До DTE | Індикатор дзвінка |
| 23 | - | До DCE | (Селектор швидкості даних) |
| 24 | TC | До DCE | Зовнішня синхронізація |
| | | | Передавача |
| 25 | - | До DCE | (Зайнятість) |
Примітки:
1. Лінії 11, 18, 25 зазвичай вважають незаземленій. Наведена в таблиці специфікація відноситься до специфікаціям Bell 113B і 208A.
2. Лінії 9 і 10 використовуються для контролю негативного (MARK) і позитивного (SPACE) рівнів напруги.
3. Щоб уникнути плутанини між RD (Read - зчитувати) і RD (Received Data - прийняті дані) використовуватимуться позначення RXD і TXD, а не RD і
TD.
Стандартний послідовний порт RS-232C має форму 25-контактногороз'єму типу D (рис 1).
Рис. 1. Призначення ліній 25-контактного роз'єму типу D для інтерфейсу
RS-232C
Термінальне устаткування звичайно оснащене роз'ємом з штирькамі, азв'язне - роз'ємом з отворами (але можуть бути і винятки).
Сигнали інтерфейсу RS-232C поділяються на наступні класи.
Послідовні дані (наприклад, TXD, RXD). Інтерфейс RS-232Cзабезпечує два незалежних послідовних каналу даних: первинний
(головний) і вторинний (допоміжний). Обидва канали можуть працювати вдуплексному режимі, тобто одночасно здійснюють передачу і прийомінформації.
Керуючі сигнали квітірованія (наприклад, RTS, CTS). Сигналиквітірованія - засіб, за допомогою якого обмін сигналами дозволяє DTEпочати діалог з DCE до фактичної передачі або прийому даних попослідовної лінії зв'язку.
Сигнали синхронізації (наприклад, TC, RC). У синхронному режимі (увідміну від більш поширеного асинхронного) між пристрояминеобхідно передавати сигнали синхронізації, які спрощують синхронізмсигналу, що з метою його декодування.
На практиці допоміжний канал RS-232C застосовується рідко, і васинхронному режимі замість 25 ліній використовуються 9 ліній (табл. 2).
Таблиця 2. Основні лінії інтерфейсу RS-232C.
| Номер | Сигнал | Виконувана функція |
| контакту | | |
| 1 | FG | Підключення землі до стійки або шасі |
| | | Обладнання |
| 2 | TXD | Послідовні передача даних |
| | | Від DTE до DCE |
| 3 | RXD | Послідовні дані, що приймаються |
| | | DTE від DCE |
| 4 | RTS | Вимога DTE надіслати дані до DCE |
| 5 | CTS | Готовність DCE приймати дані від DTE |
| 6 | DSR | Повідомлення DCE про те, що зв'язок |
| | | Встановлена |
| 7 | SG | Зворотний тракт загального сигналу |
| | | (Землі) |
| 8 | DCD | DTE працює і DCE може підключиться до |
| | | Каналу зв'язку |
Види сигналів
У більшості схем, що містять інтерфейс RS-232C, дані передаютьсяасинхронно, тобто у вигляді послідовності пакета даних. Кожен пакетмістить один символ коду ASCII, причому інформація в пакеті достатня дляйого декодування без окремого сигналу синхронізації.
Символи коду ASCII представляються сім'ю битами, наприклад літера Амає код 1000001. Щоб передати букву А по інтерфейсу RS-232C, необхідноввести додаткові біти, що позначають початок і кінець пакету. Крім того,бажано додати зайвий біт для простого контролю помилок за паритетом
(парності).
Найбільш широко поширений формат, що включає в себе одинстартовий біт, один біт паритету і два степових бита. Початок пакета данихзавжди відзначає низький рівень стартового біта. Після нього слід 7 бітданих знака коду ASCII. Біт парності містить 1 або 0 так, щоб загальначисло одиниць у 8-бітної групі було непарним. Останнім передаються двастепових бита, представлених високим рівнем напруги. Еквівалентний
ТТЛ-сигнал при передачі літери А показано на рис. 2.
Рис. 2. Представлення коду літери А сигнальними рівнями ТТЛ.
Таким чином, повне асинхронно передається слово складається з 11 біт
(фактично дані містять тільки 7 біт) і записується у вигляді
01000001011.
Використовувані в інтерфейсі RS-232C рівні сигналів відрізняються відрівнів сигналів, що діють в комп'ютері. Логічний 0 (SPACE)представляється позитивним напругою в діапазоні від 3 до 25 В,логічна 1 (MARK) - негативним напругою в діапазоні від -3 до -25
В. На рис. 3 показаний сигнал в тому вигляді, в якому він існує на лініях TXDі RXD інтерфейсу RS-232C.
Рис. 3. Вид коду літери А на сигнальних лініях TXD і RXD.
Зрушення рівня, тобто перетворення ТТЛ-рівнів у рівні інтерфейсу
RS-232C і навпаки здійснюється спеціальними мікросхемами драйвера лінії іприймача лінії.
На рис. 4 представлений типовий мікрокомп'ютерної інтерфейс RS-232C.
Програмована мікросхема DD1 послідовного введення здійснюєпаралельно-послідовні і послідовно-паралельні перетворенняданих. Мікросхеми DD2 і DD3 виробляють зрушення рівнів для трьох вихіднихсигналів TXD, RTS, DTR, а мікросхема DD4 - для трьох вхідних сигналів RXD,
CTS, DSR. Мікросхеми DD2 і DD3 вимагають напруги живлення (12 В.
Рис. 4. Типова схема інтерфейсу RS-232C.
Удосконалення
Розроблено кілька нових стандартів, спрямованих на усуненнянедоліків первинних специфікацій інтерфейсу RS-232C. Серед них можнавідзначити інтерфейс RS-422 (балансні система, що допускає імпеданс лінії до
50 Ом), RS-423 (небалансная система з мінімальним імпедансом лінії 450 Ом)і RS-449 (стандарт з високою швидкістю передачі даних, в якому кільказмінено функції схем і застосовується 37-контактний роз'єм типу D).
Тестове обладнання для інтерфейсу RS-232C
З'єднувачі. Ці дешеві пристрої спрощують перехресні з'єднаннясигнальних ліній інтерфейсу RS-232C. Вони зазвичай оснащуються двома роз'ємамитипу D (або стрічковими кабелями, що мають розетку і вставку), і всі лініїпроводяться до тієї області, куди можна вставити перемички. Такі пристроївключаються послідовно з лініями інтерфейсу RS-232C, і потімперевіряються різні комбінації підключень.
Трансформатори роз'єму. Зазвичай ці пристосування мають роз'єм
RS-232C зі штирькамі на одній стороні і роз'єм з отворами на іншийстороні.
Порожні модеми. Як і попередні пристрої, порожні модеми включаютьсяпослідовно в тракт даних інтерфейсу RS-232C. Їх функції полягають узміні сигнальних ліній таким чином, щоб перетворити DTE в DCE.
Лінійні монітори. Монітори показує логічні стану (втермінах MARK і SPACE) найбільш поширених сигнальних ліній даних іквітірованія. З їх допомогою користувач отримує інформацію про те, якісигнали в системі присутні і активні.
врізки. Ці пристрої забезпечують доступ до сигнальним лініях. Уних, як правило, поєднані можливості з'єднувачів і лінійних моніторіві, крім того, передбачені перемикачі або перемички для з'єднанняліній з обох сторін пристрою.
Інтерфейсні тестери. За своєю конструкцією ці пристрої кількаскладніше попередніх простих пристроїв. Вони дозволяють переводити лінії встану MARK або SPACE, виявляти перешкоди, вимірювати швидкість передачіданих і вказаний структуру слова даних.
Використана література
1. Тули М. Справочное пособие по цифровій електроніці: Пер. з англ.
- М.: Энергоатомиздат, 1990.
2. Довідник програміста і користувача/Под ред. А. Г. Шевчика,
Т. В. Демьянкова. - М.: "Кварта", 1993.
