Теоретичні відомості. Дослідження режимів функціонування інтерфейсу rs-232c

Дослідження режимів функціонування інтерфейсу RS-232C

Лабораторні роботи № 1-4

Периферійні пристрої

Методичні вказівки
до комплексу лабораторних робіт

для студентів базового напряму 6.050102 - “Комп’ютерна інженерія”

Затверджено
на засіданні кафедри
”Електронні обчислювальні машини”
Протокол № 6 від 01. 02. 2010 року

Львів – 2010

Периферійні пристрої: Методичні вказівки до комплексу лабораторних робіт для студентів базового напряму 6.050102 - “Комп’ютерна інженерія” / Укладачі: Парамуд Я.С., Миц А.М. – Львів: Національний університет “Львівська політехніка”, 2010, 87 с.

Укладачі Парамуд Я.С., к. т. н, доцент

Миц А.М., асистент.

Рецензенти Івахів О.В., д. т. н, проф.

Відповідальний за випуск: Мельник А. О., професор, завідувач кафедри

МЕТА РОБОТИ: ознайомитися з процесом передачі даних через

послідовний асинхронний інтерфейс RS-232C (COM-порт).

Асинхронний послідовний інтерфейс – це основний тип інтерфейсу, за допомогою якого здійснюється передача даних між комп’ютерами. Термін асинхроний означає, що при передачі даних не використовуються ніякі синхронізуючі сигнали, і окремі символи можуть передаватись з випадковими інтервалами, як, наприклад при вводі даних з клавіатури.

Кожному символу, який передається через послідовне з’єднання, мусить передувати стандартний стартовий сигнал, а завершувати його передачу – стоповий сигнал. Стартовий сигнал – це нулевий біт, його ще називають стартовим бітом. Його призначення – повідомити пристою, який приймає дані про те, що наступні вісім бітів представляють собою байт даних. Після символа передаються один чи два стопових біта, які дають сигнал про закінчення передачі символа. В пристрої який приймає дані, символи розпізнаються по появі стартових і стопових сигналів, а не по моменту їх передачі. Асинхроний інтерфейс орієнтований на передачу символів (байтів), а при передачі використовується приблизно 20% інформації тільки для ідентифікації кожного символа.

Термін послідовний означає, що передача даних виконується по одиночному провіднику, а біти передаються послідовно один за другим. Такий тип зв’язку характерний для телефонної мережі, в якій кожний напрямок обслуговує один провідник. Багато компаній випускають доповняльні послідовні порти для комп’ютерів, звичайно ті порти встановлюються на багатофункціональних платах чи на платі з паралельним портом. На рисунку 1, показано стандартний 9-контактний роз’єм послідовного порта:

Рис.1 Роз’єм послідовного порту

До послідовного порта можна підключити самі різноманітні пристрої: модеми, плотери, принтери, інші комп’ютери, пристрої зчитування штрих-кодів, схему керування пристроями чи макетну плату. В основному у всіх пристроях, для яких потрібен двонапрямлений зв’язок з комп’ютером, використовується порт, який став стандартом – RS-232C (Reference Standard number 232 version C – стандарт обміну номер 232 версії С), який позволяє передавати дані між несумісними пристроями.

Інтерфейс RS - 232С широко використовують у персональних

комп'ютерах для обміну інформацією з периферійними пристроями у послідовному дуплексному режимі обміну. Спрощений варіант інтерфейсу стик С2 є аналогом інтерфейсу RS - 232С для колишніх країн економічної співдружності. Швидкість передавання даних в асинхронному режимі може становити біт/с: 50, 75, 100, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200.

Інтерфейс RS-232C розроблено в 1969 році рядом корпорацій США для забезпечення з’єднання комп’ютерів та різноманітних периферійних пристроїв. Стандарт RS-232 в загальному випадку описує 4 інтерфейсні функції:

1. Визначення керувальних сигналів, що передаються через інтерфейс.

2. Визначення формату даних користувача, що передаються через інтерфейс.

3. Передачу тактових сигналів для синхронізації потоку даних.

4. Формування електричних характеристик інтерфейсу.

Інтерфейс RS-232 є послідовним асинхронним інтерфейсом, в якому перед бітами даних передається спеціальний стартовий біт, після бітів даних йде біт паритета та 1 чи 2 стопових біти. Така сукупність бітів носить назву старт-стопного символу. Кожний старт-стопний символ, як правило, у якості бітів даних містить один інформаційний символ, наприклад, символ стандартного коду для обміну інформацією, що задається таблицею ASCII. Символи ASCII відображаються семибітовими кодовими словами. Так, наприклад, латинська буква А має код 1000001. Її передача рівнями ТТЛ зображена на рис. 2.

Початок асинхронного символу завжди відмічається низьким рівнем стартового рівня (“0”). Після нього йдуть 7 біт даних, потім біт паритету, та 2 стопових біти. Біт паритету встановлюється в “1”, або “0”, наприклад, непарний паритет характеризується тим, що загальна кількість одиниць в групі з семи біт (сім даних + один біт паритету) повинно бути непарним числом. Стопові біти передаються високим рівнем (“1”).

Рис.2 Схема передачі даних через RS-232C.

Комп'ютер має 25-контактний (DB25P) або 9-контактний (DB9P) роз'єми для підключення RS-232C. Розташування контактів роз’ємів зображене на рисунку 3. Призначення контактів роз'ємів приведене в таблиці 1.

Рис. 3 Розташування контактів роз’ємів DB25P та DB9P

Таблиця 1. Призначення контактів роз’ємів DB25P та DB9P

Найменування	Напрям	Опис	Контакт (25-контактний роз'єм DB25P)	Контакт (9-контактний роз'єм DB9P)
DCD	IN	Carrie Detect (Визначення несучої)
- RXD	IN	Receive Data (Дані, що приймаються)
- TXD	OUT	Transmit Data (Дані, що передаються)
DTR	OUT	Data Terminal Ready (Готовність терміналу)
GND	-	System Ground (Корпус системи)
DSR	IN	Data Set Ready (Готовність даних)
RTS	OUT	Request to Send (Запит на відправку)
CTS	IN	Clear to Send (Готовність прийому)
RI	IN	Ring Indicator (Індикатор)

Найчастіше використовуються трьох- або чотирьохпровідний зв'язок (для двонаправленої передачі). Схема з'єднання для чотирьохпровідної лінії зв'язку показана на рисунку 4.

Рис.4 Схема 4-провідної лінії зв'язку для RS-232C

Для двопровідної лінії зв'язку у випадку передачі з комп'ютера на зовнішній пристрій використовуються сигнали SG і TхD. Всі 10 сигналів інтерфейсу задіюються лише при з'єднанні комп'ютера з модемом.

Формат даних, що передаються, показаний на рисунку 5. Власне дані (5, 6, 7 або 8 біти) супроводжуются стартовим бітом, бітом парності і одним або двома стоповими бітами. Отримавши стартовий біт, приймач вибирає з лінії біти даних через визначені інтервали часу. Дуже важливо, щоб тактові частоти приймача і передавача були однаковими, допустима розбіжність - не більше 10 %

відсутність передачі

стартовий біт

8 біт даних

біт парності

стопові біти

Рис. 5 Формат даних RS-232C

Всі сигнали RS-232C передаються спеціально вибраними рівнями, що забезпечують високу завадостійкість зв'язку (рис.6). Відзначимо, що дані передаються в інверсному коді (логічній одиниці відповідає низький рівень, логічному нулю - високий рівень).

|

Передавач

Приймач

Високий рівень

Зона невизанченості

Низький рівень

Високий рівень

Зона невизанченості

Низький рівень

Рис. 6 Рівні сигналів RS-232C на передавальному і приймаючому кінцях лінії зв'язку.

Обмін по RS-232C здійснюється за допомогою звернень по спеціально виділених для цього портах COM1 (адреси 3F8h...3FFh, переривання IRQ4), COM2 (адреси 2F8h...2FFh, переривання IRQ3), COM3 (адреси 3F8h...3EFh, переривання IRQ10), COM4 (адреси 2E8h...2EFh, переривання IRQ11). Формати звернень по цих адресах можна знайти в численних описах мікросхем контроллерів послідовного обміну UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), наприклад, i8250, КР580ВВ51.

Дата добавления: 2014-10-15