Стандартные внешние интерфейсы ЭВМ. Последовательный интерфейс RS-232

Режимы работы

Стандарт позволяет использовать интерфейс в нескольких режимах:

• SPP (Standart Paralell Port) — однонаправленный порт, полностью совместим с интерфейсом Centronics.
• Nibble Mode — позволяет организовать двунаправленный обмен данными в режиме SPP путём использования управляющих линий (4 бит) для передачи данных от периферийного устройства к контроллеру. Исторически это был единственный способ использовать Centronics для двустороннего обмена данными.
• Byte Mode — редко используемый режим двустороннего обмена данными. Использовался в некоторых старых контроллерах до принятия стандарта IEEE 1284.
• EPP (Enhanced Parallel Port) — разработчики, компании Intel, Xircom и Zenith Data Systems — двунаправленный порт, со скоростью передачи данных до 2Мб/сек.
• ЕСР (Extended Capabilities Port) — разработчики, компании Hewlett-Packard и Microsoft, в дополнение появились такие возможности, как наличие аппаратного сжатия данных, наличие буфера и возможность работы в режиме DMA.

В основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств, однако может применяться и для других целей (организация связи между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления).

Название «LPT» получил от наименования стандартного устройства принтера «LPT1» (line printer terminal) в операционных системах семейства MS-DOS.

Стандартный интерфейс - совокупность унифицированных программных, аппаратных, конструктивных средств, необходимых для реализации взаимодействия различных функциональных элементов в автоматических системах сбора и обработки информации при условиях предписанных стандартом и направленных на обеспечение информационной, электрической и конструктивной совместимости указанных элементов.

Интерфейс - унифицированная система линий связи, правил кодирования информации, электронных схем и алгоритмов обмена информации и электрических сигналов.

Все интерфейсы делятся на две группы:

• внутренние (интерфейсы прямого управления, межпроцессорные интерфейсы, интерфейсы памяти, интерфейсы ЦП - устройство в/в)(например: П - КЭШ, КЭШ-КЭШ, П-память, КЭШ - память)
• внешние интерфейсы (ЭВМ - периферийные устройства)
• интерфейс в/в (для подключения различных устройств, например, SCSI)
• интерфейс внешних устройств (контроллеры периферийных устройств)
• интерфейсы, предназначенные для организации удаленного доступа

Характеристики интерфейса:

• Время, затрачиваемое на передачу единицы информации ИЛИ пропускная способность - количество информации, передаваемое за единицу времени.
• Достоверность передаваемых данных (% ошибок).
• Помехоустойчивость.
• Допуски на электрические сигналы интерфейса.

RS-232 — это стандартный электрический интерфейс для последовательной передачи данных, поддерживающий асинхронную связь.

Этот стандарт соединения оборудования был разработан в 1969 году рядом крупных промышленных корпораций и опубликован Ассоциацией электронной промышленности США (Electronic Industries Association — EIA). Международный союз электросвязи ITU-T использует аналогичные рекомендации под названием V.24 и V.28. В СССР подобный стандарт описан в ГОСТ 18145-81.

Стандартная скорость передачи для RS-232 — 9600 бит/сек на расстояние до 15 м. Существует в 8-, 9-, 25- и 31-контактных вариантах разъёмов. В настоящий момент чаще всех используется 9-контактный разъем.

В общем случае описывает четыре интерфейсные функции:

• определение управляющих сигналов через интерфейс;
• определение формата данных пользователя, передаваемых через интерфейс;
• передачу тактовых сигналов для синхронизации потока данных;
• формирование электрических характеристик интерфейса.

Рисунок 30.1 – Разъем com-порта.

Широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных, определяемый стандартом EIA RS-232-C и рекомендациями V.24 CCITT. Изначально создавался для связи компьютера с терминалом. В настоящее время используется в самых различных применениях.

Интерфейс RS-232-C соединяет два устройства. Линия передачи первого устройства соединяется с линией приема второго и наоборот (полный дуплекс) Для управления соединенными устройствами используется программное подтверждение (введение в поток передаваемых данных соответствующих управляющих символов). Возможна организация аппаратного подтверждения путем организации дополнительных RS-232 линий для обеспечения функций определения статуса и управления.

Интерфейс RS-232C предназначен для подключения к компьютеру стандартных внешних устройств (принтера, сканера, модема, мыши и др.), а также для связи компьютеров между собой. Основными преимуществами использования RS-232C по сравнению с Centronics являются возможность передачи на значительно большие расстояния и гораздо более простой соединительный кабель. В то же время работать с ним несколько сложнее. Данные в RS-232C передаются в последовательном коде побайтно. Каждый байт обрамляется стартовым и стоповыми битами. Данные могут передаваться как в одну, так и в другую сторону (дуплексный режим).

Компьютер имеет 25-контактный (DB25P) или 9-контактный (DB9P) разъем для подключения RS-232C. Назначение контактов разъема приведено в таблице.

Назначение сигналов:

• FG - защитное заземление (экран).
• TxD - данные, передаваемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная).
• RxD - данные, принимаемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная).
• RTS - сигнал запроса передачи. Активен во все время передачи.
• CTS - сигнал сброса (очистки) для передачи. Активен во все время передачи. Говорит о готовности приемника.
• DSR - готовность данных. Используется для задания режима модема.
• SG - сигнальное заземление, нулевой провод.
• DCD - обнаружение несущей данных (детектирование принимаемого сигнала).
• DTR - готовность выходных данных.
• RI - индикатор вызова. Говорит о приеме модемом сигнала вызова по телефонной сети.

Наиболее часто используются трех- или четырехпроходная связь (для двунаправленной передачи). Схема соединения для четырехпроходной линии связи показана на рисунке 30.2.

Для двухпроводной линии связи в случае только передачи из компьютера во внешнее устройство используются сигналы SG и TxD. Все 10 сигналов интерфейса задействуются только при соединении компьютера с модемом.

Формат передаваемых данных показан на рисунке 30.3. Собственно данные (5, 6, 7 или 8 бит) сопровождаются стартовым битом, битом четности и одним или двумя стоповыми битами. Получив стартовый бит, приемник выбирает из линии биты данных через определенные интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приемника и передатчика были одинаковыми, допустимое расхождение - не более 10%). Скорость передачи по RS-232C может выбираться из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с.

Рисунок 30.2 Схема 4-проводной линии связи для RS-232C.

Все сигналы RS-232C передаются специально выбранными уровнями, обеспечивающими высокую помехоустойчивость связи (рис. 30.4). Отметим, что данные передаются в инверсном коде (логической единице соответствует низкий уровень, логическому нулю - высокий уровень).

Для подключения произвольного УС к компьютеру через RS-232C обычно используют трех- или четырехпроходную линию связи (см. рис. 30.2), но можно задействовать и другие сигналы интерфейса.

Рисунок 30.3 - Формат данных RS-232C.

Обмен по RS-232C осуществляется с помощью обращений по специально выделенным для этого портам COM1 (адреса 3F8h...3FFh, прерывание IRQ4), COM2 (адреса 2F8h...2FFh, прерывание IRQ3), COM3 (адреса 3F8h...3EFh, прерывание IRQ10), COM4 (адреса 2E8h...2EFh, прерывание IRQ11). Форматы обращений по этим адресам можно найти в многочисленных описаниях микросхем контроллеров последовательного обмена UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), например, i8250, КР580ВВ51.

Рисунок 30.4 Уровни сигналов RS-232C на передающем и принимающем концах линии связи.

Дата добавления: 2014-01-20