Реферат: Последовательные порты ПЭВМ. Интерфейс 232С
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кибернетический факультет
Кафедра Вычислительной Техники
Реферат натему:
Последовательные порты ПЭВМ.
Интерфейс RS–232C.
Дисциплина:
Схемотехника
Выполнил:
студент группы
ЭВМ-94-1
Островский М.С.
1996г.
Содержание
TOC o «1-3» Последовательнаяпередача данных… GOTOBUTTON_Toc374716104 PAGEREF_Toc374716104 3
Общие сведения о интерфейсеRS–232C… GOTOBUTTON_Toc374716105 PAGEREF_Toc374716105 4
Виды сигналов… GOTOBUTTON_Toc374716109 PAGEREF_Toc374716109 7
Усовершенствования… GOTOBUTTON_Toc374716113 PAGEREF_Toc374716113 9
Тестовое оборудование дляинтерфейса RS–232C… GOTOBUTTON_Toc374716114 PAGEREF_Toc374716114 9
Использованная литература… GOTOBUTTON_Toc374716115 PAGEREF_Toc374716115 11
TOC «Список рисунков» c
Таблица 1. Функции сигнальныхлиний интерфейса RS–232C… GOTOBUTTON_Toc374716527 PAGEREF_Toc374716527 5
Таблица 2. Основные линииинтерфейса RS–232C… GOTOBUTTON_Toc374716529 PAGEREF_Toc374716529 7
Рис. 1. Назначение линий25–контактного разъема типа D дляинтерфейса RS–232C… GOTOBUTTON_Toc374716528 PAGEREF_Toc374716528 6
Рис. 2. Представление кода буквыА сигнальными уровнями ТТЛ… GOTOBUTTON_Toc374716530 PAGEREF_Toc374716530 8
Рис. 3. Вид кода буквы А насигнальных линиях TXD и RXD… GOTOBUTTON_Toc374716531 PAGEREF_Toc374716531 8
Рис. 4. Типичная схемаинтерфейса RS–232C… GOTOBUTTON_Toc374716532 PAGEREF_Toc374716532 9
Микропроцессорная системабез средств ввода и вывода оказывается бесполезной. Характеристики и объемыввода и вывода в системе определяются, в первую очередь, спецификой ее применения —например, в микропроцессорной системе управления некоторым промышленным процессомне требуется клавиатура и дисплей, так как почти наверняка ее дистанционнопрограммирует и контролирует главный микрокомпьютер (с использованием последовательнойлинии RS–232C).
Поскольку данные обычнопредставлены на шине микропроцессора в параллельной форме (байтами, словами),их последовательный ввод–вывод оказывается несколько сложным. Для последовательноговвода потребуется средства преобразования последовательных входных данных в параллельныеданные, которые можно поместить на шину. С другой стороны, для последовательноговывода необходимы средства преобразования параллельных данных, представленныхна шине, в последовательные выходные данные. В первом случае преобразованиеосуществляется регистром сдвига с последовательным входом и параллельнымвыходом (SIPO), а во втором — регистром сдвига с параллельнымвходом и последовательным выходом (PISO).
Последовательные данныепередаются в синхронном или асинхронном режимах. В синхронном режиме всепередачи осуществляются под управлением общего сигнала синхронизации, которыйдолжен присутствовать на обоих концах линии связи. Асинхронная передачаподразумевает передачу данных пакетами; каждыйпакет содержит необходимую информацию, требующуюся для декодирования содержащихся в нем данных.Конечно, второй режим сложнее, но у него есть серьезное преимущество: ненужен отдельный сигнал синхронизации.
Существуют специальныемикросхемы ввода и вывода, решающие проблемы преобразования, описанные выше.Вот список наиболее типичных сигналов таких микросхем:
D0–D7 — входные–выходные линииданных, подключаемые непосредственно к шине процессора;
RXD — принимаемые данные (входныепоследовательные данные);
TXD — передаваемые данные(выходные последовательные данные);
CTS — сброс передачи. На этойлинии периферийное устройство формирует сигнал низкого уровня, когда оно готововоспринимать информацию от процессора;
RTS — запрос передачи. На этулинию микропроцессорная система выдает сигнал низкого уровня, когда онанамерена передавать данные в периферийное устройство.
Все сигналы программируемыхмикросхем последовательного ввода–вывода ТТЛ–совместимы. Эти сигналы рассчитанытолько на очень короткие линии связи. Для последовательной передачи данных назначительные расстояния требуются дополнительные буферы и преобразователиуровней, включаемые между микросхемами последовательного ввода–вывода и линиейсвязи.
Общие сведения о интерфейсе RS–232CИнтерфейс RS–232Cявляется наиболее широко распространенной стандартной последовательной связьюмежду микрокомпьютерами и периферийными устройствами. Интерфейс, определенныйстандартом Ассоциации электронной промышленности (EIA), подразумеваетналичие оборудования двух видов: терминального DTE и связногоDCE.
Чтобы не составитьнеправильного представления об интерфейсе RS–232C, необходимо отчетливопонимать различие между этими видами оборудования. Терминальное оборудование, напримермикрокомпьютер, может посылать и (или) принимать данные по последовательномуинтерфейсу. Оно как бы оканчивает (terminate) последовательную линию.Связное оборудование — устройства, которые могут упростить передачу данныхсовместно с терминальным оборудованием. Наглядным пример связного оборудованияслужит модем (модулятор–демодулятор). Он оказывается соединительным звеном впоследовательной цепочке между компьютером и телефонной линией.
Различие между терминальнымии связными устройствами довольно расплывчато, поэтому возникают некоторыесложности в понимании того, к какому типу оборудования относится то или иноеустройство. Рассмотрим ситуацию с принтером. К какому оборудованию его отнести? Как связатьдва компьютера, когда они оба действуют как терминальное оборудование. Дляответа на эти вопросы следует рассмотреть физическое соединение устройств.Произведя незначительные изменения в линиях интерфейса RS–232C, можно заставитьсвязное оборудование функционировать как терминальное. Чтобы разобраться в том,как это сделать, нужно проанализировать функции сигналов интерфейса RS–232C(таблица 1).
Таблица 1. Функции сигнальных линийинтерфейса RS–232C.
Номер контакта
Сокращение
Направление
Полное название
1
FG
—
Основная или защитная земля
2
TD (TXD)
К DCE
Передаваемые данные
3
RD (RXD)
К DTE
Принимаемые данные
4
RTS
К DCE
Запрос передачи
5
CTS
К DTE
Сброс передачи
6
DSR
К DTE
Готовность модема
7
SG
—
Сигнальная земля
8
DCD
К DTE
Обнаружение несущей данных
9
—
К DTE
(Положительное контрольное напряжение)
10
—
К DTE
(Отрицательное контрольное напряжение)
11
QM
К DTE
Режим выравнивания
12
SDCD
К DTE
Обнаружение несущей вторичных данных
13
SCTS
К DTE
Вторичный сброс передачи
14
STD
К DCE
Вторичные передаваемые данные
15
TC
К DTE
Синхронизация передатчика
16
SRD
К DTE
Вторичные принимаемые данные
17
RC
К DTE
Синхронизация приемника
18
DCR
К DCE
Разделенная синхронизация приемника
19
SRTS
К DCE
Вторичный запрос передачи
20
DTR
К DCE
Готовность терминала
21
SQ
К DTE
Качество сигнала
22
RI
К DTE
Индикатор звонка
23
—
К DCE
(Селектор скорости данных)
24
TC
К DCE
Внешняя синхронизация передатчика
25
—
К DCE
(Занятость)
Примечания:
1. 11, 18, 25 обычно считаютнезаземленными. Приведенная в таблице спецификация относится к спецификациям Bell 113B и 208A.
2. 9 и 10 используются для контроля отрицательного (MARK) и положительного (SPACE) уровней напряжения.
3. RD (Read— считывать) и RD (Received Data — принимаемыеданные) будут использоваться обозначения RXD и TXD, а не RD и TD.
Стандартный последовательныйпорт RS–232C имеет форму 25–контактного разъема типа D (рис 1).
<img src="/cache/referats/11427/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">
Рис. 1. Назначение линий 25–контактногоразъема типа D для интерфейса RS–232C
Терминальное оборудованиеобычно оснащено разъемом со штырьками, а связное — разъемом с отверстиями (номогут быть и исключения).
Сигналы интерфейса RS–232Cподразделяются на следующие классы.
Последовательные данные (например, TXD, RXD). Интерфейс RS–232C обеспечивает два независимыхпоследовательных канала данных: первичный (главный) ивторичный (вспомогательный). Оба канала могут работать в дуплексном режиме,т.е. одновременно осуществляют передачу и прием информации.
Управляющие сигналы квитирования (например, RTS, CTS). Сигналы квитирования — средство,с помощью которого обмен сигналами позволяет DTE начать диалог с DCE до фактической передачи илиприема данных по последовательной линии связи.
Сигналы синхронизации (например, TC, RC).В синхронном режиме (в отличие от более распространенного асинхронного) междуустройствами необходимо передавать сигналы синхронизации, которые упрощаютсинхронизм принимаемого сигнала в целях его декодирования.
На практике вспомогательныйканал RS–232C применяется редко, и в асинхронном режиме вместо 25 линийиспользуются 9 линий (таблица 2).
Таблица 2. Основные линии интерфейса RS–232C.
Номер контакта
Сигнал
Выполняемая функция
1
FG
Подключение земли к стойке или шасси оборудования
2
TXD
Последовательные данные, передаваемые от DTE к DCE
3
RXD
Последовательные данные, принимаемые DTE от DCE
4
RTS
Требование DTE послать данные к DCE
5
CTS
Готовность DCE принимать данные от DTE
6
DSR
Сообщение DCE о том, что связь установлена
7
SG
Возвратный тракт общего сигнала (земли)
8
DCD
DTE работает и DCE может подключится к каналу связи
Виды сигналовВ большинстве схем,содержащих интерфейс RS–232C, данные передаются асинхронно, т.е. в видепоследовательности пакета данных. Каждый пакет содержит один символ кода ASCII,причем информация в пакете достаточна для его декодирования без отдельногосигнала синхронизации.
Символы кода ASCIIпредставляются семью битами, например буква А имеет код 1000001. Чтобы передать букву А по интерфейсу RS–232C, необходимо ввести дополнительные биты, обозначающиеначало и конец пакета. Кроме того, желательно добавить лишний бит для простогоконтроля ошибок по паритету (четности).
Наиболее широкораспространен формат, включающий в себя один стартовый бит, один бит паритета идва стоповых бита. Начало пакета данных всегда отмечает низкий уровеньстартового бита. После него следует 7 бит данных символа кода ASCII.Бит четности содержит 1 или 0 так, чтобы общее число единиц в 8–битной группебыло нечетным. Последним передаются два стоповых бита, представленных высокимуровнем напряжения. Эквивалентный ТТЛ–сигнал при передаче буквы А показан на рис. 2.
<img src="/cache/referats/11427/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">
Рис. 2. Представление кода буквы А сигнальными уровнями ТТЛ.
Такимобразом, полное асинхронно передаваемое слово состоит из 11 бит (фактически данныесодержат только 7 бит) и записывается в виде 01000001011.
Используемыев интерфейсе RS–232C уровни сигналов отличаются от уровней сигналов,действующих в компьютере. Логический 0 (SPACE) представляетсяположительным напряжением в диапазоне от +3 до +25 В, логическая 1 (MARK) — отрицательным напряжением в диапазоне от –3 до –25 В. Нарис. 3 показан сигнал в том виде, в каком он существует на линиях TXD и RXD интерфейсаRS–232C.
<img src="/cache/referats/11427/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">
Рис. 3. Вид кода буквы А на сигнальныхлиниях TXD и RXD.
Сдвиг уровня,т.е. преобразование ТТЛ–уровней в уровни интерфейса RS–232C и наоборотпроизводится специальными микросхемами драйвералинии и приемника линии.
На рис. 4представлен типичный микрокомпьютерный интерфейс RS–232C. Программируемаямикросхема DD1 последовательноговвода осуществляет параллельно–последовательные и последовательно–параллельныепреобразования данных. Микросхемы DD2 и DD3 производятсдвиг уровней для трех выходных сигналов TXD, RTS, DTR, а микросхема DD4 — длятрех входных сигналов RXD, CTS, DSR. Микросхемы DD2 и DD3 требуютнапряжения питания ±12 В.
<img src="/cache/referats/11427/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">
Рис. 4. Типичная схема интерфейса RS–232C.
УсовершенствованияРазработанонесколько новых стандартов, направленных на устранение недостатков первоначальныхспецификаций интерфейса RS–232C. Среди них можно отметить интерфейс RS–422 (баланснаясистема, допускающая импеданс линии до 50 Ом), RS–423 (небалансная система сминимальным импедансом линии 450 Ом) и RS–449 (стандарт с высокойскоростью передачи данных, в котором несколько изменены функции схем иприменяется 37–контактный разъем типа D).
Тестовое оборудование для интерфейса RS–232CСоединители. Эти дешевые устройстваупрощают перекрестные соединения сигнальных линий интерфейса RS–232C. Ониобычно оснащаются двумя разъемами типа D (или ленточными кабелями,имеющими розетку и вставку), и все линии проводятся ктой области, куда можно вставить перемычки. Такие устройства включаютсяпоследовательно с линиями интерфейса RS–232C, и затем проверяютсяразличные комбинации подключений.
Трансформаторыразъема.Обычно эти приспособления имеют разъем RS–232Cсо штырьками наодной стороне и разъем с отверстиями на другой стороне.
Пустые модемы. Как и предыдущиеустройства, пустые модемы включаются последовательно в тракт данных интерфейсаRS–232C. Их функции заключаются в изменении сигнальных линий таким образом,чтобы превратить DTE в DCE.
Линейные мониторы. Мониторы индицируют логические состояния (в терминах MARK и SPACE) наиболеераспространенных сигнальных линий данных и квитирования. С их помощьюпользователь получает информацию о том, какие сигналы в системе присутствуют иактивны.
Врезки. Эти устройстваобеспечивают доступ к сигнальным линиям. В них, как правило, совмещенывозможности соединителей и линейных мониторов и, кроме того, предусмотрены переключателиили перемычки для соединения линий с обоих сторон устройства.
Интерфейсные тестеры. По своей конструкции эти устройства несколько сложнее предыдущихпростых устройств. Они позволяют переводить линии в состояния MARK или SPACE, обнаруживатьпомехи, измерять скорость передачи данных и индицировать структуру словаданных.
Использованная литература
1. Тули М. Справочное пособие поцифровой электронике: Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат,1990.
2. Справочник программиста и пользователя/ Под ред. А. Г. Шевчика, Т. В. Демьянкова. — М.:“Кварта”, 1993.