Menu English Ukrainian Rosyjski Strona główna

Bezpłatna biblioteka techniczna dla hobbystów i profesjonalistów Bezpłatna biblioteka techniczna


ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Szeregowy adapter asynchroniczny dla portu COM. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Komputery

Komentarze do artykułu Komentarze do artykułu

Podstawowe pojęcia i terminy

Prawie każdy komputer jest wyposażony w co najmniej jeden asynchroniczny adapter szeregowy. Zwykle jest to oddzielna płytka lub umieszczona bezpośrednio na płycie głównej komputera. Jest również nazywany asynchronicznym adapterem RS-232-C lub portem RS-232-C. Każdy adapter asynchroniczny zawiera zwykle kilka portów RS-232-C, za pośrednictwem których można podłączyć do komputera urządzenia zewnętrzne. Każdy taki port ma kilka rejestrów, przez które program uzyskuje do niego dostęp, oraz określoną linię IRQ, aby zasygnalizować komputerowi zmianę stanu portu. Podczas procedury uruchamiania systemu BIOS każdemu portowi RS-232-C przypisywana jest nazwa logiczna COM1 - COM4 (numer portu COM 1 - 4).

Interfejs RS-232-C został opracowany przez Electronic Industries Association (EIA) jako standard do łączenia komputerów i różnych szeregowych urządzeń peryferyjnych. IBM PC nie obsługuje w pełni interfejsu RS-232-C, złącze oznaczone na obudowie komputera jako szeregowy port danych zawiera część sygnałów wchodzących w skład interfejsu RS-232-C i ma odpowiadające temu poziomy napięcia standard. Obecnie szeroko stosowany jest port komunikacji szeregowej. Oto daleka od pełnej listy aplikacji:

  • połączenie myszy;
  • podłączenie ploterów (ploterów), skanerów, drukarek, digitizerów;
  • komunikacja między dwoma komputerami poprzez szeregowe porty danych;
  • podłączenie modemów do transmisji danych przez linie telefoniczne;
  • połączenie z siecią komputerów osobistych.

Podstawowe pojęcia i terminy

Szeregowa transmisja danych oznacza, że ​​dane są przesyłane pojedynczą linią. W tym przypadku bity bajtu danych są przesyłane kolejno jednym przewodem. W przypadku synchronizacji grupa bitów danych jest zwykle poprzedzona specjalnym bitem startu, po którym następuje grupa bitów, po której następuje bit parzystości i jeden lub dwa bity stopu. Czasami może brakować bitu parzystości. Ilustruje to poniższy rysunek:

Szeregowy adapter asynchroniczny dla portu COM

Z rysunku widać, że stan początkowy linii danych szeregowych to poziom logiczny 1. Ten stan linii nazywa się zaznaczony - MARK. Gdy rozpoczyna się transmisja danych, poziom linii spada do 0. Ten stan linii nazywany jest pustym - SPACJA. Jeżeli linia jest w tym stanie dłużej niż określony czas, uważa się, że linia przeszła w stan BREAK. Bit startu START sygnalizuje rozpoczęcie transmisji danych. Następnie przesyłane są bity danych, najpierw niższe, a następnie wyższe.

Jeśli używany jest bit parzystości P, to jest on również transmitowany. Bit parzystości jest ustawiony tak, że całkowita liczba jedynek (lub XNUMX) w pakiecie bitów jest parzysta lub nieparzysta, w zależności od ustawienia rejestrów portu. Bit ten służy do wykrywania błędów, które mogą wystąpić podczas transmisji danych z powodu zakłóceń na linii. Urządzenie odbierające ponownie oblicza parzystość danych i porównuje wynik z odebranym bitem parzystości. Jeśli parzystość nie jest zgodna, uważa się, że dane zostały przesłane z błędem. Oczywiście taki algorytm nie daje XNUMX% gwarancji wykrycia błędu. Tak więc, jeśli podczas transmisji danych zmieniła się parzysta liczba bitów, to parzystość jest zachowana i błąd nie zostanie wykryty. Dlatego w praktyce stosuje się bardziej złożone metody wykrywania błędów.

Na samym końcu przesyłany jest jeden lub dwa bity stopu STOP, kończąc transmisję bajtu. Następnie przed nadejściem kolejnego bitu startu linia ponownie przechodzi do stanu MARK. Użycie bitu parzystości, bitów startu i stopu określa format transmisji danych. Oczywiście nadajnik i odbiornik muszą używać tego samego formatu danych, w przeciwnym razie wymiana nie będzie możliwa. Kolejną ważną cechą jest szybkość przesyłania danych. Musi być również taki sam dla nadajnika i odbiornika.

Szybkość przesyłania danych jest zwykle mierzona w bodach (pod nazwiskiem francuskiego wynalazcy maszyny telegraficznej Emile Baudot - E. Baudot). Baudy określają liczbę bitów przesyłanych na sekundę. Pod uwagę brane są również bity start/stop oraz bit parzystości. Czasami używany jest inny termin - bity na sekundę (bps). Mamy tu na myśli efektywną szybkość przesyłania danych, z wyłączeniem bitów narzutu.

Implementacja sprzętu

Twój komputer może mieć jeden lub dwa porty szeregowe. Porty te znajdują się na płycie głównej lub na oddzielnej karcie, którą podłącza się do gniazd rozszerzeń na płycie głównej. Istnieją również płyty zawierające cztery lub osiem portów szeregowych. Są często używane do łączenia wielu komputerów lub terminali z jednym, centralnym komputerem. Płyty te nazywane są „ultiportami”.

Szeregowy port danych oparty jest na układzie Intel 8250 lub jego nowoczesnych odpowiednikach - Intel 16450, 16550, 16550A. Ten układ to uniwersalny asynchroniczny nadajnik-odbiornik (UART - Universal Asynchronous Receiver Transmitter). Mikroukład zawiera kilka wewnętrznych rejestrów dostępnych za pomocą poleceń wejścia/wyjścia. Układ 8250 zawiera rejestry danych nadawania i odbioru. Gdy bajt jest przesyłany, jest zapisywany w rejestrze buforowym nadajnika, skąd jest następnie przepisywany do rejestru przesuwnego nadajnika. Bajt jest usuwany z rejestru przesuwnego bit po bicie.Podobnie istnieją rejestry przesuwne odbiornika i rejestry buforowe.

Program ma dostęp tylko do rejestrów buforowych, kopiując informacje do rejestrów przesuwnych, a proces przesuwania odbywa się automatycznie przez układ UART. Rejestry sterujące asynchronicznym portem szeregowym zostaną opisane w następnym rozdziale. Asynchroniczny port szeregowy jest podłączony do urządzeń zewnętrznych za pomocą specjalnego złącza. Istnieją dwa standardy złączy interfejsu RS-232-C, są to DB25 i DB9. Pierwsze złącze ma 25 pinów, a drugie 9 pinów. Oto pinout złącza szeregowego DB25:
Numer kontaktowy Przypisanie kontaktu Wejście lub wyjście komputera
1 Uziemienie ochronne (uziemienie ramy, FG) -
2 Przesyłane dane (TD) Wyloguj się
3 Otrzymane dane (RD) wejście
4 Żądanie wysłania (RTS) Wyloguj się
5 Wyczyść do wysłania (CTS) wejście
6 Gotowy zestaw danych (DSR) wejście
7 Masa sygnału (masa sygnału, SG) -
8 Detektor odbiera sygnał z linii (Data Carrier Detect, DCD) wejście
9-19 Nieużywany -
20 Gotowy do terminala danych (DTR) Wyloguj się
21 Nie używane -
22 Wskaźnik dzwonka (RI) wejście
23-25 Nieużywany -

Wraz ze złączem 25-stykowym często używane jest złącze 9-stykowe:
Numer kontaktowy Przypisanie kontaktu Wejście lub wyjście
1 Detektor odbiera sygnał z linii (Data Carrier Detect, DCD) wejście
2 Otrzymane dane (RD) wejście
3 Przesyłane dane (TD) Wyloguj się
4 Gotowy do terminala danych (DTR) Wyloguj się
5 Masa sygnału (masa sygnału, SG) -
6 Gotowy zestaw danych (DSR) wejście
7 Żądanie wysłania (RTS) Wyloguj się
8 Wyczyść do wysłania (CTS) wejście
9 Wskaźnik dzwonka (RI) wejście

Tylko dwa piny tych złączy służą do przesyłania i odbierania danych. Reszta przesyła różne sygnały pomocnicze i sterujące. W praktyce do podłączenia konkretnego urządzenia może być potrzebna inna liczba sygnałów. Interfejs RS-232-C definiuje wymianę pomiędzy dwoma typami urządzeń: DTE (Data Terminal Equipment - terminal device) i DCE (Data Communication Equipment - Communication device). W większości przypadków, choć nie zawsze, komputer jest urządzeniem końcowym. Modemy, drukarki, plotery to zawsze urządzenia komunikacyjne. Rozważmy teraz bardziej szczegółowo sygnały interfejsu RS-232-C.

Sygnały interfejsu RS-232-C

Tutaj rozważymy interakcję między komputerem a modemem, a także dwoma komputerami bezpośrednio ze sobą połączonymi. Najpierw zobaczmy, jak komputer łączy się z modemem. Wejścia TD i RD są używane w różny sposób przez urządzenia DTE i DCE. Urządzenie DTE wykorzystuje wejście TD do przesyłania danych i wejście RD do odbierania danych. I odwrotnie, urządzenie DCE używa wejścia TD do odbioru i wejścia RD do transmisji danych. Dlatego, aby połączyć urządzenie końcowe i urządzenie komunikacyjne, piny ich złączy muszą być połączone bezpośrednio:

Szeregowy adapter asynchroniczny dla portu COM

Pozostałe linie podczas podłączania komputera i modemu należy również podłączyć w następujący sposób:

Szeregowy adapter asynchroniczny dla portu COM

Rozważ proces uzgadniania między komputerem a modemem. Na początku sesji komunikacyjnej komputer musi upewnić się, że modem może nawiązać połączenie (jest sprawny). Następnie po wywołaniu abonenta modem musi poinformować komputer, że nawiązał połączenie z systemem zdalnym. Bardziej szczegółowo dzieje się to w następujący sposób. Komputer sygnalizuje na linii DTR, aby wskazać modemowi, że jest gotowy do przeprowadzenia sesji komunikacyjnej. W odpowiedzi modem wysyła sygnał na linii DSR. Gdy modem nawiąże połączenie z innym modemem zdalnym, wysyła sygnał na linii DCD, aby poinformować komputer. Spadek napięcia na linii DTR informuje modem, że komputer nie może kontynuować sesji komunikacyjnej, na przykład z powodu wyłączenia zasilania komputera. W takim przypadku modem zakończy połączenie. Jeśli napięcie na linii DCD spadnie, oznacza to komputerowi, że modem utracił połączenie i nie może kontynuować połączenia. W obu przypadkach sygnały te dają odpowiedź na obecność komunikacji między modemem a komputerem.

Przyjrzeliśmy się teraz najniższemu poziomowi kontroli komunikacji, czyli uściskowi dłoni. Istnieje wyższy poziom, który służy do kontrolowania szybkości transmisji, ale jest on również zaimplementowany sprzętowo. W praktyce kontrola szybkości transmisji danych (kontrola przepływu) jest konieczna, jeśli duże ilości danych są przesyłane z dużą prędkością. Gdy jeden system próbuje przesyłać dane z szybkością większą niż może być przetwarzany przez system odbierający, wynikiem może być utrata części przesyłanych danych. Aby zapobiec przesyłaniu większej ilości danych, niż może być przetworzonych, stosuje się sterowanie komunikacją zwane flow control” (flow-controll handshake). Standard RS-232-C określa możliwość sterowania przepływem tylko dla połączenia half-duplex. Half-duplex -duplex to połączenie, w którym dane mogą być przesyłane tylko w jednym kierunku na raz, ale w rzeczywistości ten mechanizm jest również używany do połączeń dupleksowych, gdy dane są przesyłane wzdłuż linii komunikacyjnej jednocześnie w dwóch kierunkach.

Kontrola przepływu

W przypadku połączeń półdupleksowych urządzenie DTE wysyła sygnał RTS, gdy chce wysłać dane. DCE sygnalizuje linię CTS, gdy jest gotowa, a DTE rozpoczyna przesyłanie danych. Dopóki zarówno RTS, jak i CTS nie będą aktywne, tylko DCE może przesyłać dane. W przypadku połączeń w trybie pełnego dupleksu sygnały RTS/CTS mają przeciwne znaczenie niż w przypadku połączeń w trybie półdupleksowym. Gdy DTE jest w stanie odebrać dane, sygnalizuje to na linii RTS. Jeśli DCE jest również gotowy do odbioru danych, zwraca sygnał CTS. Jeśli napięcie na liniach RTS lub CTS spadnie, oznacza to dla systemu nadawczego, że system odbiorczy nie jest gotowy do odbioru danych. Poniżej podajemy fragment dialogu między komputerem a modemem, jaki ma miejsce podczas wymiany danych.

Szeregowy adapter asynchroniczny dla portu COM

Oczywiście wszystko to brzmi dobrze. W praktyce wszystko nie jest takie proste. Podłączenie komputera i modemu nie jest trudne, ponieważ interfejs RS-232-C jest przeznaczony właśnie do tego. Ale jeśli chcesz połączyć ze sobą dwa komputery za pomocą tego samego kabla, którego użyłeś do połączenia modemu i komputera, będziesz mieć problemy. Do podłączenia dwóch urządzeń końcowych - dwóch komputerów - wymagane jest co najmniej skrzyżowanie linii TR i RD:

Szeregowy adapter asynchroniczny dla portu COM

Jednak w większości przypadków to nie wystarcza, gdyż dla urządzeń DTE i DCE funkcje realizowane przez linie DSR, DTR, DCD, CTS i RTS są asymetryczne. Urządzenie DTE wysyła sygnał DTR i czeka na odbiór sygnałów DSR i DCD. Z kolei urządzenie DCE wysyła DSR, DCD i czeka na DTR. Tak więc, jeśli połączysz dwa urządzenia DTE razem kablem, którego użyłeś do połączenia urządzeń DTE i DCE, nie będą one mogły negocjować ze sobą. Proces uzgadniania nie zostanie uruchomiony.

Przejdźmy teraz do sygnałów RTS i CTS, kontrola przepływu. Czasami, aby połączyć dwa urządzenia DTE, linie te są połączone ze sobą na obu końcach kabla. W rezultacie otrzymujemy, że drugie urządzenie jest zawsze gotowe do odbioru danych. Dlatego jeśli urządzenie odbiorcze nie ma czasu na odbieranie i przetwarzanie danych z dużą szybkością transmisji, możliwa jest utrata danych. Aby rozwiązać wszystkie te problemy, do połączenia dwóch urządzeń DTE służy specjalny kabel, zwany potocznie modemem zerowym. Posiadając dwa złącza oraz przewód można go łatwo samodzielnie przylutować, kierując się poniższymi schematami.

Szeregowy adapter asynchroniczny dla portu COM

Dla uzupełnienia obrazu rozważmy jeszcze jeden aspekt związany z mechanicznym podłączeniem portów RS-232-C. Ze względu na obecność dwóch rodzajów złączy - DB25 i DB9 - często potrzebne są przejściówki z jednego typu złącza na drugie. Możesz na przykład użyć tej przejściówki do podłączenia portu COM komputera do kabla zerowego modemu, jeśli komputer ma złącze DB25, a kabel jest zakończony złączami DB9. Schemat takiego adaptera pokazujemy na poniższym rysunku:

Szeregowy adapter asynchroniczny dla portu COM

Należy pamiętać, że wiele urządzeń (takich jak terminale i modemy) umożliwia kontrolę stanu poszczególnych linii RS-232-C poprzez wewnętrzne przełączniki (przełączniki typu DIP-switch). Te przełączniki mogą zmieniać swoją wartość w różnych modelach modemów. Dlatego, aby z nich korzystać, należy przestudiować dokumentację modemu. Na przykład, w przypadku modemów zgodnych ze standardem Hayes, jeśli przełącznik 1 znajduje się w pozycji wyłączonej (dolnej), oznacza to, że modem nie będzie sprawdzał sygnału DTR. W rezultacie modem może odbierać połączenia przychodzące, nawet jeśli komputer nie monituje modemu o nawiązanie połączenia.

Parametry techniczne interfejsu RS-232-C

Podczas przesyłania danych na duże odległości bez użycia specjalnego sprzętu, ze względu na zakłócenia wywołane przez pola elektromagnetyczne, mogą wystąpić błędy. W rezultacie istnieją ograniczenia dotyczące długości kabla łączącego między DTR-DTR i DTR-DCE. Oficjalny limit długości kabla krosowego RS-232-C wynosi 15,24 metra. Jednak w praktyce odległość ta może być znacznie większa. Zależy to bezpośrednio od szybkości przesyłania danych. Według McNamary (Technical Aspects of Data Communications, Digital Press, 1982) definiuje się następujące wartości:
Szybkość transferu, bodMaksymalna długość kabla ekranowanego, m Maksymalna długość kabla nieekranowanego, m
110 1524,0 914,4
300 1524,0 914,4
1200 914,4 914,4
2400 304,8 152,4
4800 304,8 76,2
9600 76,2 76,2

Poziomy napięć na liniach przyłączeniowych wynoszą -15..-3 V dla logicznego zera, +3..+15 V dla logicznego zera. Przedział od -3 do +3 woltów odpowiada niezdefiniowanej wartości. W przypadku podłączania urządzeń zewnętrznych do złącza interfejsu RS-232-C (a także w przypadku łączenia dwóch komputerów z modemem zerowym) należy najpierw wyłączyć je i komputer, a także usunąć ładunek elektrostatyczny (poprzez podłączenie uziemienia). W przeciwnym razie możesz uszkodzić adapter asynchroniczny. Uziemienie komputera i uziemienie urządzenia zewnętrznego muszą być ze sobą połączone.

Publikacja: cxem.net

Zobacz inne artykuły Sekcja Komputery.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Elektroniczny kask dla kierowców ciężarówek 14.04.2024

Bezpieczeństwo na drogach, zwłaszcza kierowców ciężkiego sprzętu budowlanego, jest dla inżynierów i naukowców najwyższym priorytetem. W świetle tego niemiecki Instytut Fraunhofera ds. Wytrzymałości Konstrukcyjnej i Niezawodności Systemów wprowadził nowy produkt - kask elektroniczny, który ma za zadanie chronić kierowców przed poważnymi obrażeniami podczas prowadzenia pojazdów budowlanych. Nowy elektroniczny kask opracowany przez zespół inżynierów z Instytutu Fraunhofera otwiera nowe perspektywy dla bezpieczeństwa kierowców ciężarówek i sprzętu budowlanego. Urządzenie jest w stanie monitorować poziom drgań w kabinie samochodu i ostrzegać kierowcę o możliwym niebezpieczeństwie. Podstawą działania kasku jest wbudowany czujnik piezoelektryczny, który podczas fizycznego odkształcenia generuje energię elektryczną. Mechanizm ten pozwala urządzeniu reagować na intensywne wibracje typowe dla sprzętu budowlanego. Gdy poziom odkształcenia przekroczy bezpieczne wartości, w kasku włącza się system alarmowy, ... >>

Antywitaminy zamiast antybiotyków 13.04.2024

Problem oporności bakterii na antybiotyki staje się coraz poważniejszy, stwarzając zagrożenie dla skutecznego leczenia infekcji. W świetle tego naukowcy szukają nowych sposobów zwalczania superbakterii. Jednym z obiecujących kierunków jest zastosowanie antywitamin, które mogą działać antybakteryjnie. Antywitaminy, choć znane jako przeciwieństwo witamin, okazały się obiecującym narzędziem w walce z antybiotykoopornością bakterii. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu w Getyndze w Niemczech potwierdziło ich potencjał w tworzeniu nowych leków do zwalczania niebezpiecznych infekcji. Wraz ze wzrostem liczby superbakterii odpornych na antybiotyki istnieje potrzeba znalezienia alternatywnych metod leczenia. Antywitaminy to cząsteczki podobne do witamin, ale zdolne do hamowania aktywności bakterii bez szkody dla organizmu ludzkiego. W tej chwili nauka zna tylko trzy antywitaminy: różę ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Apple i Google całkowicie przestawiły się na odnawialne źródła energii 11.04.2018

Apple ogłosił, że całkowicie przestawił się na odnawialne źródła energii.

Teraz absolutnie wszystkie biura, sklepy i centrala, w tym najnowszy Apple Park, zasilane są energią odnawialną. Łącznie Apple ma obecnie 25 takich stacji, które mogą generować 626 MW czystej energii. Spośród nich 286 MW zapewniają elektrownie słoneczne, które zostały otwarte dopiero w 2017 roku.

Apple dodaje, że obecnie w budowie jest 15 nowych elektrowni słonecznych. Po ich uruchomieniu łączna moc takich „zielonych” stacji zlokalizowanych w 11 krajach świata wyniesie 1,4 GW.

Centra danych Apple przeszły na energię odnawialną, w tym na farmy wiatrowe, w 2014 roku. 23 firmy z listy dostawców komponentów i monterów produktów Apple wsparły inicjatywę Cupertino, a także rozpoczęły przejście na zieloną energię. Lista obejmuje Pegatron, Quanta Computer, Quandrant, Finisar, Ecco Leather i inne.

Tydzień temu podobne ogłoszenie ogłosiło Google.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Niemowlęta płaczą w swoim ojczystym języku

▪ Zdalnie sterowany żeński środek antykoncepcyjny

▪ Znalazłem najstarsze sztuczne kosmetyki

▪ Czujniki ciśnienia z oscylatorem kwarcowym i wysoką dokładnością pomiaru

▪ Profesjonalny monitor iiyama T2234MC

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

 

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część witryny internetowej elektryka. Wybór artykułu

▪ artykuł Wdychaj kadzidło. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Na jakich warunkach Spielberg zgodził się otrzymać tytuł doktora honoris causa Szkoły Operatorskiej? Szczegółowa odpowiedź

▪ Artykuł Feniksa. Legendy, uprawa, metody aplikacji

▪ artykuł Rodzaje biopaliw. biogaz. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Woda, ogień, kwiaty. Sekret ostrości

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Imię i nazwisko:


Email opcjonalny):


komentarz:





Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua

www.diagram.com.ua
2000-2024