|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Komputerowy analizator logiczny. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Komputery Publicznie dostępna literatura poświęcona tematyce komputerowej poświęcona jest głównie tradycyjnemu wykorzystaniu komputera osobistego (PC) – do obliczeń, tworzenia i edycji dokumentów, wyszukiwania i przechowywania informacji oraz rozrywki. Rzadziej spotykane są artykuły i książki dotyczące projektowania różnych urządzeń radioelektronicznych z wykorzystaniem komputera PC. Prawie nie ma materiałów na temat tego, jak komputer PC może pomóc radioamatorowi w konfigurowaniu i debugowaniu tworzonych przez niego urządzeń. Uważa się, że w tym celu komputer musi być wyposażony w dość złożone i drogie dodatkowe płyty i załączniki. Jednak często wiele bardzo przydatnych dla radioamatora funkcji można zrealizować wykorzystując standardowe urządzenia dostępne w każdym komputerze PC, np. porty komunikacyjne. Zostanie to omówione w tym artykule. Każdy komputer PC zgodny z IBM ma dwa porty szeregowe do komunikacji, zwane portami COM lub interfejsami RS-232C. Do jednego z nich najczęściej podłączana jest mysz, bez której dziś trudno sobie wyobrazić efektywną pracę, druga często pozostaje wolna lub służy od czasu do czasu do podłączenia zewnętrznego modemu i innych urządzeń peryferyjnych, które nie pracują stale. Zestaw sygnałów interfejsu RS-232C i ich przeznaczenie opisano szczegółowo w [1]. Wszystkie są wymienione w tabeli. 1 wraz z RI (wskaźnik pierścieniowy, obwód 125), o których nie wspomniano w tym samym artykule. Jak widać, użytkownik ma do dyspozycji trzy obwody wyjściowe i pięć wejściowych. Program generujący sygnały o wymaganym kształcie na wyjściach portu COM i jednocześnie analizujący stan jego wejść może zamienić komputer PC w pamięciowy wielokanałowy analizator logiczny z szerokim zakresem okresów analizy oraz bogatą synchronizacją, przetwarzaniem i wyświetlaniem możliwości. Może być przydatny podczas debugowania szerokiej gamy urządzeń cyfrowych.
Główną trudnością w opracowaniu programu analizatora jest to, że standardowa konfiguracja sprzętu i oprogramowania komputera PC kompatybilnego z IBM, nawet z szybkim procesorem i pamięcią RAM, nie pozwala na dokładne generowanie interwałów krótszych niż kilkaset milisekund przy użyciu procesora DOS przerywa, gdy timer systemowy się przepełni, a w systemie Windows - komunikaty timera. Ponieważ zdarzenia te występują w odstępie około 55 ms, właśnie taki jest „kwant” czasu. Próby przeprogramowania timera prowadzą do nieprzewidywalnych konsekwencji dla wszystkich uruchomionych programów i samego systemu operacyjnego. Czas możesz mierzyć licząc cykle jakie wykonuje program i upewniając się, że proces ten nie zostanie przerwany przez zdarzenia zewnętrzne. Ale to zadanie nie jest poprawnie rozwiązane w nowoczesnych systemach operacyjnych, ponadto dla każdej konfiguracji sprzętowej komputera wymagana jest regulacja czasu otwarcia migawki. W MS DOS takie problemy są łatwiejsze do rozwiązania, ale tworzenie programu staje się zbyt pracochłonne, jeśli wymagany jest interfejs graficzny i działania pomocnicze: obliczenia, drukowanie wykresów. Jednak korzystając z dowolnego systemu operacyjnego, na wyjściu portu szeregowego TXD można uzyskać sygnał o ściśle określonej częstotliwości i kształcie. Jak wiadomo, częstotliwość powtarzania bitów przesyłanych danych jest równa ilorazowi częstotliwości standardowej stabilizowanej rezonatorem kwarcowym (115-200 Hz) podzielonemu przez współczynnik M. Oprogramowanie systemu wybiera i ustawia ten współczynnik na podstawie informacji standardowych stawki transferowe. Nic jednak nie stoi na przeszkodzie, aby program użytkowy przypisał współczynnikowi M dowolną wartość z zakresu od 1 do 216 -1 (0FFFFH). Zatem na wyjściu TXD można uzyskać impulsy o częstotliwości od 57,6 kHz do ułamków herca, a dowolną częstotliwość poniżej 12 kHz można ustawić z błędem nie większym niż +10, a poniżej 1,2 kHz - +1 %. Port szeregowy sterowany jest poprzez dziesięć ośmiobitowych rejestrów kontrolera, zwanego uniwersalnym transceiverem asynchronicznym (UART). W tabeli Rysunek 2 przedstawia adresy tych rejestrów w przestrzeni we/wy komputera PC oraz ich przeznaczenie funkcjonalne. Łatwo zauważyć, że część z nich ma te same adresy. Dostęp do pozostałych jest dodatkowo kontrolowany przez najbardziej znaczący bit (D7) rejestru sterującego linią. Jeśli zawiera logiczną 1, dostęp do rejestrów dzielnika prędkości (najwyższy i najniższy bajt liczby M) jest możliwy; jeśli wynosi 0, dostęp do danych nadajnika i odbiornika jest możliwy, włączone jest rozpoznawanie przerwań.
Format sygnału na wyjściu TXD zależy od kodu zapisanego w rejestrze sterującym linią. Bity D1 i D0 tego kodu ustalają liczbę bitów informacji w słowie przesyłanym (lub odbieranym) przez UART. Może ich być od pięciu (we wspomnianych cyfrach - kod 00) do ośmiu (kod 11). Liczba bitów stopu zależy od stanu bitu D2: 0 - jeden; 1 - dwa. Przy pięciu bitach informacji zamiast dwóch bitów stopu przesyłany jest jeden, ale przez półtora czasu, co zostało zrobione w celu zapewnienia zgodności ze starymi teletypami mechanicznymi. Bity D3-D5 rejestru sterującego linią kontrolują bit parzystości. Jeżeli D3=1, to podczas transmisji jest on „wstawiany” pomiędzy ostatnią informacją a pierwszym bitem stopu, w przeciwnym wypadku jest nieobecny. Przetwornik automatycznie dobiera wartość tego bitu tak, aby suma jedynek w bitach informacyjnych i sterujących była parzysta (przy D4=1) lub nieparzysta (przy D4=0). Tę logikę można wyłączyć, ustawiając D5=1. Bit kontrolny stanie się odwrotny do wartości bitu D4, niezależnie od liczby jedynek w bitach informacyjnych. Logiczna 1 w bicie D6 włącza tryb symulacji przerwy w komunikacji. Na wyjściu TXD niezależnie od stanu wszystkich pozostałych bitów i rejestrów ustawiony jest stały poziom logiczny 0. Przeznaczenie bitu D7 opisano powyżej. W tabeli Rysunek 3 pokazuje kilka przykładów powstawania sygnałów o różnych częstotliwościach i cyklach pracy w obwodzie TXD, które nie wyczerpują wszystkich możliwości. Postać sygnału pokazaną w odpowiedniej kolumnie tabeli można zaobserwować bezpośrednio na wyjściu TXD UART. Na złączu portu zewnętrznego jest odwrócone. Jednakże opisane poniżej urządzenie sprzęgające ponownie odwróci sygnał i jego kształt ponownie będzie pokrywał się z kształtem stołowym.
Przypomnijmy, że transmisja bajtu zapisanego do rejestru danych przetwornika rozpoczyna się od bitu najmniej znaczącego. Ponieważ bajt jest przesyłany tylko raz, aby uzyskać ściśle okresowy sygnał wyjściowy, konieczne jest wielokrotne ładowanie określonego rejestru natychmiast po jego zwolnieniu. Gotowość do zapisu nowego bajtu sygnalizowana jest przez D5=1 w rejestrze stanu linii. Jeśli nie chcesz tracić czasu na ciągłe odpytywanie rejestru stanu, możesz użyć przerwań. Zwykle kontroler portu COM1 generuje przerwanie IRQ4, a COM2 generuje przerwanie IRQ3. Generowanie żądań przerwań, gdy przetwornik jest gotowy, musi zostać umożliwione poprzez zapisanie logicznej wartości 1 do bitu D1 rejestru włączania przerwań. Gdy żądania są jednocześnie dozwolone z innych powodów, przy ich przetwarzaniu należy w pierwszej kolejności odczytać rejestr identyfikacji przerwania i dopiero po upewnieniu się, że w jego bitach D2 i D1 znajduje się kod binarny 10, zapisać nowy bajt do danych nadajnika rejestr. Poziomy sygnałów na wyjściach RTS i DTR zależą od stanu bitów D1 i D0 rejestru sterującego modemu. Zalecane jest zapisanie zer logicznych do bitów D2 i D3 tego rejestru, jednak w niektórych komputerach wartość zerowa na bicie D0 odłącza UART od kontrolera przerwań. Jeśli do bitu D3 dodasz logiczną jedynkę, obwody TXD i RXD zostaną połączone wewnątrz UART (tzw. „pętla wewnętrzna”), która może zostać wykorzystana do celów debugowania i diagnostyki. Bity D4, D5, D6 i D7 rejestru stanu modemu wyświetlają aktualny poziom sygnału na czterech wejściach – odpowiednio CTS, DTS, RI i DCD. Bardzo przydatna jest możliwość UART-u rejestrowania w jednostkach D0-D3 faktów o zmianach stanu nazwanych obwodów w przerwach pomiędzy wywołaniami programu do tego rejestru. Występują również przerwy związane ze zmianą stanu modemu. Odpowiadają one bitowi D3 rejestru zezwolenia na przerwanie i kodowi 11 w bitach D2 i D1 rejestru identyfikacji przerwania. Niestety obwód wejściowy RXD, który jest głównym obwodem przy wykorzystaniu portu szeregowego zgodnie z jego przeznaczeniem, nie jest zbyt interesujący dla rozważanego zadania. Więcej szczegółów na temat przeznaczenia i zastosowania rejestrów UART można przeczytać np. w [2]. Poziomy sygnałów logicznych na wejściach i wyjściach portu szeregowego muszą mieścić się w przedziale od -3...-15 V (logiczne 1) do +3...+15 V (logiczne 0). Aby debugować urządzenia na chipach TTL i CMOS, poziomy te należy odpowiednio przekonwertować. Można tego dokonać za pomocą modułu interfejsu, którego schemat pokazano na ryc. 1. Elementy mikroukładu DD1 przekształcają sygnały wyjściowe portu na wymagane poziomy, a przełączniki na tranzystorach VT1-VT4 wykonają konwersję odwrotną. Przełącznik SA1 może służyć do podłączenia jednego z wejść portu bezpośrednio do wyjścia TXD. Może to być konieczne, aby określić czas procesu analizy.
Wtyczkę XS1 podłącza się do gniazda portu szeregowego komputera PC za pomocą kabla o długości do kilku metrów, a debugowane urządzenie podłącza się do gniazd XS2-XS11. Najlepiej zasilać węzeł interfejsu i debugowane urządzenie ze wspólnego źródła. Często debugowane urządzenie nie ma ujemnego napięcia niezbędnego do zasilania obwodów kolektora tranzystorów VT1-VT4. W tym przypadku zasilane są one ujemnym napięciem sygnałów wyjściowych portu, „prostowanym” przez diody VD1-VD3, które znajdują się w stanie logicznym 1. Opracowany przez autora program generujący sygnały i analizujący stany logiczne działa w 32-bitowym środowisku Windows. Jego główne okno „Analizator”, pokazane na rys. 2 to ekran wirtualnego czterokanałowego (w zależności od liczby obwodów wejściowych portu) oscyloskopu pamięciowego. Po lewej stronie ekranu znajdują się wskaźniki („diody”) ułatwiające monitorowanie powolnych procesów. Po uruchomieniu programu należy w menu „Port” wybrać port komunikacyjny, z którym będzie on współpracował.
Przemiatanie oscyloskopu może być ciągłe o zadanym okresie lub jednorazowe (rozpoczęte przez naciśnięcie odpowiedniego przycisku). Możesz użyć przycisku „Stop”, aby zamrozić obraz. Po otwarciu okna „Synchronizacja” (rys. 3) należy wybrać dowolny z sygnałów wejściowych lub wyjściowych jako sygnał synchronizujący.
W oknie „Sweep” (rys. 4) ustawiasz częstotliwość taktowania analizy i czas jej trwania.
Okno dialogowe „Tryby linii wyjściowej”, w którym ustawia się częstotliwość i kształt generowanych sygnałów, pokazano na rys. 5. Zmiana współczynnika podziału częstotliwości zegara odbywa się za pomocą przełącznika dekadowego. Program oblicza i wyświetla w oknie wartości częstotliwości i okresu powtarzania odpowiadające zadanemu współczynnikowi i wybranemu kształtowi sygnału na wyjściu TXD. Generowanie może być ciągłe, pojedyncze lub w seriach o określonej liczbie impulsów.
Poziom sygnału DTR i RTS ustawia się za pomocą przycisków „0” i „1”. Ponadto wyjścia te mogą wytwarzać „falę prostokątną” lub przebieg dowolny. Autorski program do generowania sygnałów i analizatora stanów logicznych literatura
Autor: A. Schreiber, Moskwa
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Nowy materiał wiążący do akumulatorów ▪ Wyświetlacz 2" 1280x800 firmy Japan Display ▪ Jedzenie owadów jest dobre dla zdrowia ▪ Stworzyłem elastyczną baterię organiczną
▪ sekcja serwisu Parametry komponentów radiowych. Wybór artykułów ▪ artykuł W słodkim raju iw chacie. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Gdzie i kiedy pokazom filmowym towarzyszyły zapachy? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Kierownik Katedry Budownictwa Kapitałowego. Opis pracy
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony