Інтерфейси модемів

ІНТЕРФЕЙСИ МОДЕМ

1. Інтерфейс RS-232 (V. 24/V. 28)

1. 1. Загальні відомості

Послідовні інтерфейси і, зокрема, найбільш популярний з них інтерфейс RS-232 знайшов широке застосування в модемах. Цей стандарт з'єднання устаткування, був розроблений в'1969 р. низкою великих промислових корпорацій і опублікований Асоціацією електронної промисловості США (Electronic Industries Association - EIA) як варіант "С" рекомендованого стандарту (Recommended Standard - RS) номер 232. RS-232 розроблений як стандарт для з'єднання комп'ютерів і різних послідовних периферійних пристроїв. ' Міжнародний союз електрозв'язку ITU-T використовує аналогічні рекомендації під назвою V.24 і V.28. Міністерство оборони США випустило практично ідентичний стандарт Mil-Std-188C. У нашій країні подібний стандарт введений ГОСТ 18145-81.

Модифікація "D" RS-232 була прийнята в 1987 р. У ній визначені деякі додаткові лінії тестування, а також у Як найбільш пріоритетним з'єднувача для даного інтерфейсу рекомендований роз'єм типу DB-25.

Самою останньою модифікацією є модифікація "Е", прийнята в липні 1991р. як стандарт EIA/TIA-232E. У даному варіанті немає ніяких технічних змін, які могли б призвести до проблем сумісності з попередніми варіантами цього стандарту. Матеріал даного розділу заснований на специфікаціях, що встановлюються стандартом EIA/TIA-232E.

Рекомендація V.24 містить опис ліній і набору сигналів обміну між DTE та DCE. У RS-232 використовуються інші позначення ліній, однак лінії інтерфейсу RS-232 і рекомендації V.24 виконують абсолютно однакові функції. V.24 визначає більшу кількість ліній, ніж RS-232, оскільки стандарт V.24 використовується і в інших інтерфейсах. У цьому сенсі RS-232 є підмножиною V.24. Рекомендація V.24 не визначає електричні характеристики (див. V.28) або інші фізичні аспекти реалізації, такі як тип роз'єму, розташування контактів, довжина кабелю і швидкість обміну. Технічні питання реалізації інтерфейсу детально викладені в стандарті V.28.

Рекомендація V.28 визначає тільки електричні характеристики інтерфейсу V.24, що забезпечує роботу по несиметричним двухполярной лініях обміну на швидкостях до 20 Кбіт/с. До таких характеристик відносяться рівні використовуваних сигналів, ємнісне опір і т.д. Ця рекомендація не містить вимог до довжини кабелю, роз'ємів типу і розташування їх контактів. Тому рекомендація V.28 може розглядатися як підмножина стандарту RS-232.

Стандарт RS-232 в загальному випадку описує чотири інтерфейсні функції:

> визначення керуючих сигналів через інтерфейс;

> визначення формату даних користувача, переданих через інтерфейс;

> передачу тактових сигналів для синхронізації потоку даних;

> формування електричних характеристик інтерфейсу.

3.1.2. Сигнали інтерфейсу RS-232

Інтерфейс RS-232 є послідовним асинхронним інтерфейсом. Послідовна передача означає, що дані передаються по єдиній лінії. Для синхронізації бітам даних передує спеціальний стартовий біт, після бітів даних слід біт паритету і один або два степових бита. Така група бітів спільно зі стартовим і степових бітом, а також бітом паритету має назву старт-стопного символу.

Кожен старт-стопный символ, як правило, містить один інформаційний символ, наприклад символ американського стандартного коду для обміну інформацією ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Символи ASCII представляються сім'ю битами. Так наприклад, латинська буква А має код 1000001. Для передачі символів по інтерфейсу RS-232 найбільше поширення отримав формат, що включає в себе один стартовий біт, один біт паритету і два степових бита. Відповідний сигнал з рівнями ТТЛ при передачі літери А показано на рис. 3.1, а. Початок асинхронного символу завжди відзначає низький рівень стартового біта. Після нього випливають 7 біт даних знака коду ASCII. Біт паритету встановлюється в "1" або "О" так, щоб загальне число одиниць у 8-ми бітної групі було непарних (непарний паритет - непарність) або парних (парний паритет - парність). Останніми передаються два степових бита, представлених високим рівнем напруги.

Рис. 3.1. Представлення коду літери А рівнями ТТЛ (а) і на сигнальних лініях інтерфейсу RS-232 (б)
Часто використовуються національні розширення коду ASCII, який повністю включає в себе 128 стандартних ASCII-символів і додатково містить ще 128 символів з одиницею у старшому бите. Серед додаткових символів використовуються літери ряду європейських алфавітів, букви грецького алфавіту, математичні символи та символи псевдографіки. У Росії найбільше поширення набула альтернативна кодування ASCII. Число всіх символів розширеного коду ASCII одно 256 і, отже, кожен такий символ кодується вісьма бітами (2 = 256). Зручніше передавати кожен символ розширеної кодування у вигляді окремого старт-стопного символу. Тому часто використовується формат, що складається з одного стартового біта, восьми інформаційних і одного стоповою бита. При цьому біт паритету не використовується.
Таким чином, повний асинхронно передається символ даних складається з 10-11 біт при тому, що власне для користувача дані складаються з 7-8 біт. Для наведеного прикладу старт-стопный символ, що відповідає літері А, складається з 11 біт і записується у вигляді 01000001011. Тут використовується парний паритет, тому дев'ятий біт містить 0.
Використовувані в інтерфейсі RS-232 рівні сигналів відрізняються від рівнів сигналів, що діють в модемі або комп'ютері. Логічний О (SPACE) представляється позитивним напругою в діапазоні від 3 до 25 В, а логічна 1 (MARK) - негативним напругою в діапазоні від -3 до -25В. На рис. 3.1, б показаний асинхронний сигнал для літери А в тому вигляді, в якому він присутній на лініях TxD або RxD інтерфейсу RS-232.
Кожна лінія інтерфейсу задається своїм функціональним описом. Всі лінії обміну сигналами між DTE та DCE, обумовлені стандартом RS-232, можна розбити на чотири основні групи. Це лінії даних, управління, синхронізації та лінії сигнальної і захисної "землі". Всі ці лінії перераховані в табл. 3.1. У табл. 3.1. також наведені відповідні позначення стандарту V.24. Крім того, зазначено напрям передачі сигналів між DTE та DCE. Нижче наведемо опис усіх ліній інтерфейсу RS-232.
Сигнальна "земля" (АВ).
Ця лінія є загальним проводом для всіх електричних ланцюгів, що утворюються лініями фізичного інтерфейсу. Стандарт рекомендує приєднувати цей загальний дріт до захисної "землі" шляхом внутрішнього сполучення в DCE. Сенс такого поєднання полягає в тому, що корпуси пристроїв виявляються заземленими через штепсельну розетку.
Захисна "земля" (АТ)
Ця лінія присутня тільки в інтерфейсі з роз'ємом DB-25 і припускає з'єднання з корпусом пристрою.
Передані дані (ВА)
Сигнали, які присутні на цій лінії, виробляються місцевим (локальним) DTE для передачі місцевим DCE. Посилають сигнали можуть бути кодами команд, які керують роботою місцевого DCE (АТ-команди або інші), чи даними, які місцеве DCE повинне передати віддаленою DCE-пристрою.
Якщо DTE не передає дані, то воно утримує цю лінію в стан логічної 1 (MARK). Це властивість можна використовувати для того, щоб відрізнити DTE від DCE. Згідно стандарту DTE не буде передавати дані до тих пір,, поки керуючі лінії "Запит передавача", "Скидання передавача", "Готовність DCE" і "Готовність DTE" не будуть знаходиться одночасно в активному (ON) стані.
Незалежно від того, чи належить даний пристрій до DTE або DCE, розглянута лінія завжди називається однаково: "Передані дані". Це вихідна лінія для DTE і вхідна для DCE.
приймаються дані (ВВ)
Таблиця 3.1. Сигнали інтерфейсу RS-232 Nfi конт. DB-25 № конт. DB-9 Е1А обозного. (RS-232) ITU-T обозного. (V.24> Опис сигналу Абревіатура Від ВСО Від DTE 1 АА Захисне заземлення GNO 2 3 ВА 103 Передані дані Тхо х 3 2 ВВ 104 1рінімаемие дані RxO х 4 7 СА CJ 105 133 Запит передачі Готовність до прийому RTS х х 5 8 СВ 106 Готовність до передачі CTS х 6 6 СС 107 "отовность ВСО OSR х 7 5 АВ 102 Сигнальне заземлення SG х х 8 1 CF 109 Виявлення несучої ТСО х 9 Резерв для тесту ВСО: 12 В, 20 мА х 10 Резерв для тесту ВСО: -12 В, 20 мА х 11 126 Вибір частоти передачі х 12 SCF 122 Виявлення несучої додаткового каналу SOCO х 13 SCB 121 Готовність до передачі з додаткового каналу SCTS х 14 SBA 118 Передані дані додаткового каналу STO х 15 DB 114 Синхронізація передачі (ВСО) ті х 16 SBB 119 Рішення, що приймаються дані додаткового каналу SRO х 17 DD 115 Синхронізація прийому (ВСО) RC х 18 141 Вільний (Місцевий шлейф) х 19 SCA 120 Запит передачі додаткового каналу SRTS х 20 4 CD 108.1 108.2 Готовність ВСО Готовність ОТЕ OTR х х 21 CG 110 Детектор якості сигналу SQ х х RL 140 Віддалений шлейф 22 9 РЄ 125 Індикатор виклику RI х 23 СН 111 Перемикач швидкості передачі даних (ОТЕ) х 23 Cl 112 Перемикач швидкості передачі даних (ВСО) х 24 DA 113 Синхронізація передачі (ОТЕ) х 25 142 Вільний (Індикатор тестування) х

відповідями на команди, що передаються місцевим DCE, чи даними, які отримуються від віддаленого DCE.
Якщо не виконується операція підтвердження прийому команди, стандартне DCE утримує цю лінію в стан логічної 1 (MARK) за умови, що лінія "Покажчик несучої" знаходиться в неактивному стані (OFF). Ця властивість також можна використовувати для того, щоб відрізнити DTE від DCE.
При напівдуплексному роботі ця лінія утримується в стані MARK, коли лінія "Запит передачі" знаходиться в активному стані, а також протягом короткого проміжку часу після її переходу з активного стан в неактивна.
Незалежно від того, чи належить даний пристрій до DTE або DCE, розглянута лінія завжди називається однаково: "Рішення, що приймаються дані". Це вихідна лінія для DCE і вхідна для DTE.
Запит передачі (СА)
Сигнали на цій лінії виробляє DTE. У симплексних або дуплексних системах активний стан цієї лінії забезпечує утримання DCE в режимі передачі. Переключення в неактивний стан призупинення передачі. В обох випадках стан цієї лінії ніяк не впливає на роботу DCE-пристрої як приймача.
в напівдуплексному системах перемикання цієї лінії в активний стан переводить DCE в режим передачі і призупиняє його роботу на прийом. Коли DTE перемикає цю лінію в неактивна стану, що відповідає DCE-пристрій починає працювати в режимі прийому.
Якщо DTE переключило лінію "Запит передачі" в неактивний стан, воно не повинно знову активізувати цю лінію до тих пір, поки DCE-пристрій не підтвердить прийом цього сигналу шляхом перемикання в такий же пасивний стан лінії "Готовність до передачі".
Перемикання лінії "Запит передачі" з неактивного в активний стан є сигналом на перехід DCE в режим передачі. DCE може потім виконувати будь-які дії, необхідні для підготовки до передачі, і після їх завершення встановлює лінію "Готовність до передачі" в активний стан, повідомляючи тим самим, що DCE може передавати дані.
Перемикання лінії "Запит передачі" з активного в пасивний стан є сигналом для DCE на завершення обробки будь-яких даних, які вже отримані від DTE-пристрої. Потім DCE припиняє передачу або переходить в режим прийому. Про завершення цього процесу воно повідомляє шляхом перемикання лінії "Готовність до передачі" в неактивний стан.
Готовність до передачі (СВ)
Сигнали на цій лінії виробляє DCE. Ці сигнали повідомляють про готовність DCE до прийому даних від пов'язаного з ним DTE-пристрої. Якщо лінія "Готовність до передачі" знаходиться в неактивному стані, DTE не повинно передавати дані. Коли DCE перемикає цю лінію в активний стан, воно готове приймати дані. Ці дані можуть бути командами для DCE чи даними, що передаються по каналу зв'язку.
Зазвичай сигнал "Готовність до передачі" є відповіддю на сигнал "Запит передачі". Однак DCE може незалежно перемкнути лінію "Готовність до передачі" в неактивний стан, щоб повідомити DTE про необхідність призупинення передачі даних на деякий кінцевий проміжок часу. Будь-які дані, передані після перемикання лінії "Готовність до передачі" в неактивний стан, можуть бути проігноровані DCE-устрій-ством. DCE може знову активізувати цю лінію в будь-який момент за умови, що лінія "Запит передачі" також знаходиться в активному стані. Така процедура добре відома як апаратне керування потоком даних.
Якщо лінія "Запит передачі" не використовується, DCE буде працювати так,
ніби ця лінія весь час знаходиться в активному стані.
Готовність DCE (СС)
DCE використовує цю лінію для інформування DTE про свою готовність до роботи. Для відповідного сигналу часто використовується назву: "Готовність пристрою сполучення" або "Готовність модему". Активне стан лінії означає, що DCE готове обмінюватися інформацією з DTE і почати передачу даних.
У деяких реалізаціях ця лінія в комбінації з лінією "Індикатор тестування" використовується для управління обміном сигналами при тестуванні і обслуговуванні DCE. В інших випадках ця лінія використовується разом з лінією "Готовність до передачі "для керування і програмування DCE, що підтримує послідовну систему автоматичного виклику.
Готовність DTE (CD)
Сигнали на цій лінії виробляє DTE. Переключення цієї лінії в активний стан інформує DCE-пристрій про те, що йому потрібно приготуватися до з'єднання з каналом зв'язку. Якщо DCE може автоматично відповідати на наступні виклики, воно буде робити це тільки в тому випадку, якщо лінія "Готовність DTE" знаходиться в активному стані. Проте стан даної лінії не впливає на сигнали, що присутні на лінії "Індикатор виклику".
Якщо поточне з'єднання з каналом зв'язку встановлено, то активний стан лінії "Готовність DTE" вказує, що DCE повинна підтримувати цей стан. Якщо ця лінія згодом переключається в неактивний стан, DCE відключиться від каналу зв'язку після завершення поточної передачі даних. Після переходу в неактивний стан лінія "Готовність DTE" не повинна активізуватися знову до тих пір, поки від DCE не буде отримано підтвердження цього переходу шляхом перемикання лінії "Готовність DCE" в неактивний стан.
Індикатор виклику (РЄ)
DCE використовує цю лінію для повідомлення про те, що через з'єднання приймається сигнал дзвінка. Сигнал на лінії "Індикатор виклику "відповідає стану сигналу виклику ON - при наявності сигналу виклику, і OFF - за його відсутності. Ця лінія завжди активна. Однак DTE може ігнорувати цей сигнал на свій розсуд.
Виявлення несучої (CF)
DCE активізує цю лінію при отриманні сигналу, що служить дороговказом можливості підтримання зв'язку з відповідним якістю зв'язку. Якщо лінія знаходиться у неактивному стані, то це означає або повна відсутність сигналу, або наявність сигналу неудовлетворітельного якості. Який сигнал вважати відповідним за якістю - визначає DCE. Для даної лінії часто використовується назва "Покажчик сигналу на лінії прийому несучої ".
Якщо під час передачі даних виникнуть обставини, що вимагають переключення лінії "Виявлення несучої" в неактивний стан (що означає втрату несучої), DCE також встановить сигнал MARK на лінії "приймаються дані".
в напівдуплексному системах ця лінія перемикається в неактивний стан кожного разу, коли активізується лінія "Запит передачі ", а також протягом короткого проміжку часу після перемикання лінії" Запит передачі "з активного в неактивна стан.
Детектор якості сигналу (CG)
Використання цієї лінії в даний час не рекомендується.
Перемикач швидкості передачі даних від DTE (СН)
З цієї лінії DTE сигналізує про те, яка з двох можливих швидкостей передачі даних (у бодах) або який діапазон швидкостей передачі має обрати DCE. Активне стан цієї лінії відповідає вибору більш високої швидкості передачі.
Перемикач швидкості передачі даних від DCE (CI)
З цієї лінії DCE повідомляє про те, яку з двох можливих швидкостей передачі даних або який діапазон швидкостей передачі воно вибирає. Активне стан цієї лінії відповідає вибору більш високої швидкості передачі.
Готовність до прийому (CJ)
Для забезпечення документованого методу апаратного управління потоком даних стандарту RS-232 передбачена лінія "Готовність до прийому". DTE активізує цю лінію, щоб повідомити DCE про свою готовність до прийому даних.
Навпаки, неактивна стан цієї лінії означає, що DTE не може приймати дані від DCE. У цьому випадку DCE повинно зберегти не передані дані. Локальне DCE-пристрій може передати віддаленою DCE сигнал на припинення передачі даних по каналу зв'язку.
У системах, що використовують лінію "Готовність до прийому", всі інші лінії працюють так, як якщо б лінія "Запит передачі" постійно перебувала в активному стані.
Місцевий шлейф (LL)
DTE використовує цю лінію котрі три перекладу локального DCE в режим петлевого тестування. Коли DTE активізує лінію "Місцевий шлейф", локальне DCE-пристрій відключає свій сигнальний вихід від каналу зв'язку і підключає його до своєї власної вхідної лінії. Потім це DCE активізує лінію "Індикатор тестування". У результаті цього будь-які дані, що передаються від DTE до DCE, негайно повертаються назад до DTE. При перемиканні лінії "Місцевий шлейф" у неактивний стан DCE реконфігу-рірует себе для нормальної роботи.
Стан лінії "Місцевий шлейф" не впливає на роботу лінії "Індикатор виклику".
Віддалений шлейф (RL)
DTE використовує цю лінію для перекладу віддаленого DCE в режим дистанційного тестування. Коли DTE активізує лінію "Віддалений шлейф", локальне DCE видає команду віддаленою DCE на установку петлевий конфігурації. Коли встановлення такої конфігурації завершена, локальне DCE перемикає лінію "Індикатор тестування" в активний стан.
При дистанційному тестуванні передача локальним DTE-пристроєм, проходять через. локальне DCE-пристрій і далі надходять у канал зв'язку. Віддалене DCE приймає ці дані і відразу ж передає їх назад по каналу зв'язку до локального DCE, а останнє - До локального DTE. Коли локальне DTE перемикає лінію "Віддалений шлейф" в неактивний стан, локальне DCE видає команду віддаленою DCE на закінчення тестування.
Під час дистанційного тестування віддалене DCE встановлює лінію "Готовність DCE" в неактивна, а лінію "Індикатор тестування" в активний стан, показуючи тим самим, що зв'язок з віддаленим DCE неможлива.
Індикатор тестування (ТМ)
DCE активізує цю лінію для того, щоб повідомити DTE про свій перехід в тестовий режим. Активізація цієї лінії є відгуком DCE-вуст-ройства на перемикання ліній "Місцевий шлейф" або "Віддалений шлейф" в активний стан. Лінія "Індикатор тестування "активізується також у тому випадку, коли DCE відповідає на команду переходу в режим петлевого тестування, що надходить від віддаленого DCE. Неактивна стан лінії "Індикатор тестування" означає, що DCE готове для нормальної роботи.
Синхронізація передачі від DTE (DA)
З цієї лінії DTE передає сигнали для синхронізації DCE. Моменти перемикання цієї лінії з активного стану в неактивна номінально відповідають середині кожного елементарного сигналу (імпульсу), що надходить від DTE на лінію "Передані дані". Якщо ця лінія реалізована в інтерфейсі, то для вступу на неї синхронізуючий інформації зазвичай досить, щоб DTE-пристрій знаходився у включеному стані.
Синхронізація передачі від DCE (DB)
З цієї лінії DCE передає сигнали для синхронізації DTE. DCE має видавати елементарні сигнали на лінію "Передані дані" таким чином, щоб значущі моменти переходів між сусідніми елементарними сигналами (битами) відповідали моментів перемикання лінії DB з неактивного стану в активний.
Синхронізація прийому від DCE (DD)
З цієї лінії DCE передає сигнали для забезпечення синхронної роботи DTE в режимі синхронної передачі даних. Моменти перемикання цієї лінії з активного стану в пасивний відповідають середині кожного елементарного сигналу (біта), що надходить від DCE на лінію "Рішення, що приймаються дані".
Передані дані додаткового каналу (SBA)
Ця лінія еквівалентна лінії "Передані дані", але використовується для організації додаткового каналу зв'язку.
приймаються дані додаткового каналу (SBB)
Ця лінія еквівалентна лінії "приймаються дані", Але використовується для організації додаткового каналу зв'язку.
Запит передачі з додаткового каналу (SCA)
Ця лінія еквівалентна лінії "Запит передачі", але використовується для організації додаткового каналу зв'язку.
Готовність до передачі з додаткового каналу (SCB)
Ця лінія еквівалентна лінії "Готовність до передачі", але використовується для організації додаткового каналу зв'язку.
Виявлення несучої додаткового каналу (SCF)
Ця лінія еквівалентна лінії "Виявлення несучої", але використовується для організації додаткового каналу зв'язку ".
3.1.3. Апаратна реалізація
Апаратна реалізація інтерфейсу RS-232 містить у собі послідовний адаптер і власне механічний інтерфейс (роз'ємне з'єднання).
Коли фірма IBM почала випускати свої перші персональні комп'ютери, на їх материнській платі не передбачалося ніяких схем для підтримки послідовної зв'язку. Однак додатково міг поставлятися асинхронний комунікаційний адаптер. Цей адаптер встановлювався в відповідний слот материнської плати і забезпечував зв'язок між мікропроцесором і програмованим інтерфейсом, подібним RS-232. З тих пір багато води спливло, було продано і встановлено буквально незліченну кількість адаптерів, що випускаються великим числом фірм. Не дивлячись на це у всіх послідовних адаптерів набагато більше спільного, ніж відмінностей. Причина цього - не відсутність творчого підходу у розробників, а необхідність узгодження характеристик адаптера до вимог простого і жорстко певного стандарту

Рис. 3.2. Структурна схема адаптера RS-232
Структурна схема типового варіанту адаптера послідовного порту RS-232 представлена на рис. 3.2.
Перетворення ТТЛ-рівнів у рівні інтерфейсу RS-232 і навпаки здійснюється передавачами та приймачами EIA, що входять до складу мікросхем типу il488 і il489 або їх аналогів.
Зазвичай передача даних здійснюється на одній з декількох дискретних швидкостей: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 або 115200 Бод. Засоби BIOS (такі як переривання Intl4h) підтримують швидкості тільки до 9600 Бод включно. Тактова частота становить 1,8432 МГц і стабілізована завдяки використанню кварцового i снератора. З цієї частоти формуються всі інші необхідні частоти.
В основі контролера послідовного порту передачі даних лежить мікросхема INS8250 (i8250) або її сучасні аналоги -- 16450, 16550, 16550А. Ця мікросхема є асинхронним приемопередатчиком UART (Universal Asinchronouse Receiver Transmitter). Мікросхема 8250 містить регістри передавача і приймача даних, а також ряд службових регістрів. Точна послідовність операцій, що виконуються UART в кожній конкретній ситуації, контролюється зовнішніми параметрами. У загальних рисах роботу UART в режимах прийому/передачі можна описати таким чином. При передачі символу UART повинен виконати наступні операції:
> взяти символ у паралельній формі через системну шину PC;
> перетворити символ в послідовність окремих бітів (паралельно-послідовне перетворення);
> сформувати старт-стопный символ шляхом додавання до інформаційних розрядах стартового, стоповою і, можливо, бита паритету (парності або непарності);
> передати старт-стопный символ на інтерфейс з необхідною швидкістю;
> повідомити про готовність до передачі наступного символу.
При прийомі символу UART повинен виконати зворотну послідовність дій:
> прийняти дані в послідовній формі;
> перевірити правильність структури старт-стопного символу: стартовий біт, інформаційні розряди, біт паритету; якщо виявлена помилка - видати сигнал помилки;
> здійснити перевірку паритету; якщо виявлена помилка - видати сигнал помилки паритету;
> перетворити старт-стопный символ в інформаційний і передати його в паралельній формі в PC;
> повідомити, що символ прийнятий.
Перші адаптери послідовної зв'язку фірми IBM були побудовані на мікросхемі INS8250 фірми National Semiconductor. За минуле час ця мікросхема кілька разів модернізувалася. Випускалися і численні функціональні аналоги іншими виробниками мікросхем. Тим не Однак, всі модифікації мікросхеми 8250 ідентичні між собою за більшістю своїх функціональних характеристик. Мікросхеми 8250 розраховані на максимальну швидкість 38400 біт/с. В даний час UART такого типу практично не використовуються.
, що з'явилися пізніше мікросхеми UART серії 16450 розраховані на максимальну швидкість 115200 біт/с. При їх розробці були виправлені деякі помилки мікросхем серії 8250.
Працюючи зі швидкостями порядку 9600 біт/с мікросхеми 8250 і 16450 чудово виконували свої функції, повністю відповідаючи за своїми характеристиками невисокого (в минулому) швидкодією PC і однозадачним операційних систем. Однак на сьогоднішньому рівні техніки зв'язку з її високими швидкостями передачі інформації та багатозадачними операційними системами (ОС) мікросхеми такого типу стали "вузьким місцем "комунікаційної апаратури. Щоб виправити ситуацію були розроблені і випущені мікросхеми типу 16550 (PC16550C/NS16550AF і ряд їх функціональних аналогів).
За замовчуванням мікросхема 16550 працює в режимі мікросхеми 8250 і може бути встановлена замість мікросхеми 8250. У сумісному режимі, вона є повним функціональним аналогом UART 8250 і 16450 і на відміну від мікросхем UART більш ранніх випусків мікросхема 16550 має другу режим роботи, що передбачає скорочення втручання центрального процесора в процедуру послідовної передачі даних. У цьому режимі внутрішні буферні регістри приймача і передавача розширюються від 1 до 16 байтів і управляються з використанням логіки FIFO (First In - First Out
- першим прийшов - першим вийшов). Буфер FIFO приймача використовується також для зберігання трьох бітів інформації про помилки для кожного символу. Помилки паритету, форматування і сигнали переривання (BREAK-сигнали) буферіруются разом із символом, до якого вони відносяться. Мікросхема 16550 виконує такі функції:
•> забезпечує простий інтерфейс між шиною PC і модемом або іншими зовнішніми пристроями;
> автоматично додає, видаляє і перевіряє форматуються біти;
> генерує і перевіряє біти паритету під управлінням спеціальної програми;
> виділяє покажчики стану операцій передачі і прийому, а також стану лінії передачі даних і пристрої сполучення;
> містить вбудовані зсувне регістри і регістри зберігання для операцій передачі і прийому даних, що виключає необхідність точної синхронізації роботи процесора з потоком послідовних даних;
> містить програмований генератор-контролер швидкості передачі, що працює із зовнішнім опорним сигналом частотою до 24 МГц;
> містить вбудовані засоби самотестування;
> може працювати під управлінням програмного забезпечення, розробленого для мікросхем 8250 і 16450;
> внутрішні буфери дозволяють зберігати до 16 символів і пов'язану з ними службову інформацію при операціях передачі і отримання даних.
Асинхронний послідовний порт підключається до зовнішніх пристроїв через спеціальний роз'єм. Існує два стандарти на роз'єми інтерфейсу RS-232 - це DB-25 і DB-9. Перший має 25, а друга - 9 контактів. Призначення контактів цих роз'ємів відповідно до стандартів RS-232 (EIA) і V.24 (ITU-T) наведено в табл. 3.1.

Рис. 3.3. Розташування контактів роз'ємів DB-25 і DB-9
Загальний вид роз'ємів DB-25 і DB-9, що використовуються в інтерфейсі RS-232 наведено на рис. 3.3.
3.1.4. З'єднання по інтерфейсу RS-232. Кабелі
Входи TxD і RxD використовуються пристроями DTE та DCE по-різному. Пристрій DTE використовує лінію TxD для передачі даних, а лінію RxD - для отримання даних. І навпаки, пристрій DCE використовує лінію TxD для прийому, а лінію RxD - для передачі даних. Тому для з'єднання термінального пристрою і пристрої передачі даних їх необхідно поєднати напряму, як показано на рис. 3.4 (для DB-25)
Для коректної роботи комунікаційних програм потрібне програмне або апаратне керування потоком даних. Для реалізації апаратного управління потоком даних потрібна більша кількість керуючих

Рис. 3.4. Підключення до DTE DCE

Рис 3 5 Підключення до DTE DTE
чіній порту Найбільш правильним буде використання кабелю-подовжувача всіх лінії інтерфейсу RS-232
Якщо знадобиться з'єднати два персональних комп'ютери один з одним, то необхідно провести перехресне з'єднання ліній TxD і RxD, як показу але на рис 3 5. Однак часто цього недостатньо, т к. для пристроїв DTE та DCE функції, що виконуються лініями DSR, DTR, DCD, CTS і RTS, асиметричні.
Пристрій DTE подає сигнал DTR і чекає отримання сигналів DSR і DCD У свою чергу, DCE подає сигнали DSR, DCD і очікує отримання сигналу DTR Таким чином, якщо ви з'єднайте разом два пристрої DTE, то вони не зможуть "домовитися" один з одним і здійснити процес підтвердження зв'язку.
Для вирішення цих проблем при з'єднанні двох пристроїв типу DTE (DCE) використовується спеціальний кабель, який часто називають нуль-модемом Маючи два роз'єми і багатожильний кабель, нуль-модем можна виготовити самостійно, керуючись схемами, наведеними на рис 3 6

Рис 3.6 Нуль-модем

Рис. 3.7. Модемний кабель DB25-DB25
Розглянемо механічне з'єднання портів RS-232. Для підключення модему до комп'ютера, як правило, використовують модемний кабель, що є подовжувач основних ланцюгів RS-232. Зовнішній вигляд такого кабелю показано на рис. 3.7.
Через використання в комп'ютерах і модемах роз'ємів різних типів (рис. 3.8) часто доводиться користуватися перехідниками. Схема одного з них наведена на рис. 3.9, а зовнішній вигляд модемного кабелю DB-9 - DB-25 показаний на рис. 3.10.

Ріс.3.8. Зовнішній вигляд роз'ємів, що використовуються в комп'ютерах і модемах

Рис. 3.9. Перехідник DB-25 - DB-9
Слід зазначити, що DTE (комп'ютер) завжди обладнується роз'ємом-виделкою (на інженерному жаргоні - "тато", male), a DCE (модем) - роз'ємом-розеткою ( "мама", female). Перехідник для миті DB-9 - DB-25, виконаний в нерозбірну компактному корпусі, для підключення модемів з 9-контактним роз'ємом краще не використовувати. Справа в тому, що в цьому перехіднику лінії CTS (5-8), DSR (6-6), DCD (8-1) і RI (22-9) не використовуються. В результаті чого не можна буде використовувати апаратне керування потоком, що може привести до неповної сумісності з наявним програмним забезпеченням.

Рис. ЗЛО. Модемний кабель DB-9 - DB-25

Рис 3 11 Переходник Mini DIN-8 - DB-25 для комп'ютерів Macintosh
Для підключення модему до комп'ютерів Macintosh необхідний перехідник для підключення до використовується в цих комп'ютерах роз'єму Mini DIN-8 Схема одного з можливих варіантів такого перехідника наведена на рис 3 11, а зовнішній вигляд відповідного кабелю - на рис 312

Рис 3 12 Модемниі кабель Mini DIN-8 - DB-25 для комп'ютерів Macintosh
3.1.5. Управління потоком
Розрізняють програмний та апаратний методи управління потоком. При програмному методі включення і виключення передачі даних здійснюється шляхом посилки по зустрічній інформаційної лінії спеціальних службових символів. При апаратній управлінні потоком для припинення та подальшого поновлення передачі використовують спеціальні лінії інтерфейсу
Більшість комп'ютерів і модемів підтримують керування потоком. Однак якщо один з них не підтримує такий механізм, то необхідно забезпечити роботу послідовного порту на швидкості, не більшою, ніж дійсна швидкість з'єднання. У даному випадку управління потоком повинно бути заборонено на відповідних портах модему і комп'ютера.
Модем може приймати і передавати дані через послідовний порт на швидкості, що відрізняється від швидкості канального порту модему. Це можливо завдяки наявності двох буферів, по одному на кожний напрямок потоку даних. Якщо послідовний порт працює на швидкості, більшою, ніж швидкість канального порту модему, його буфер заповнений повністю. При використанні механізму управління потоком втрат даних при заповненні буфера не відбувається.
Програмний метод управління потоком.
Програмний метод управління потоком, або метод XON/XOFF, полягає в наступному:
> передача знака XOFF (код DC3h ASCII) по лінії TxD (103) для повідомлення місцевим або віддаленого DTE про необхідність переривання потоку інформації;
> передача знака XON (код DClh ASCII) по лінії RxD (104) для повідомлення місцевим або віддаленого DTE про необхідність відновлення потоку інформації.
Знак XOFF являє собою символ CTRL-S ( "S), a XON - символ CTRL-Q (* 0). Якщо управління потоком дозволено по канального інтерфейсу модему і по послідовному порту, і знак XOFF прийнятий по каналу зв'язку, то цей знак змушує модем призупинити передачу даних з свого буфера в канал зв'язку.
Буфер модему заповнюється в процесі передачі даних місцевим DTE через послідовний порт. Якщо буфер заповнився, модем передає знак XOFF через послідовної порт, який повідомляє місцевим DTE-пристрою про необхідність перервати передачу. Місцевий DTE відновлює передачу даних тільки в тому випадку, якщо воно приймає знак XON від модему або по каналу зв'язку від віддаленої системи (через місцевий модем). Це змушує місцеве DTE-прист