Bezpłatna biblioteka techniczna ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Interfejs RS-232C. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Komputery Interfejs RS-232C jest przeznaczony do łączenia urządzeń, które przesyłają lub odbierają dane (DTE - sprzęt do transmisji danych lub ADF - sprzęt do transmisji danych; DTE - Data Terminal Equipment) do urządzeń końcowych kanałów danych (DCE; DCE - Data Communication Equipment ). Rolą ADF może być komputer, drukarka, ploter i inne urządzenia peryferyjne. Modem zwykle działa jako DCE. Ostatecznym celem połączenia jest połączenie dwóch podajników ADF. Pełny schemat połączeń pokazano na ryc. jeden; Interfejs pozwala na wyeliminowanie kanału komunikacji zdalnej wraz z parą urządzeń DCE poprzez bezpośrednie połączenie urządzeń za pomocą kabla null modem (rys. 1).
Norma opisuje sygnały sterujące interfejsem, transfer danych, interfejs elektryczny i typy złączy. Standard zapewnia asynchroniczny i synchroniczny tryb komunikacji, ale porty COM obsługują tylko tryb asynchroniczny. Funkcjonalnie RS-232C jest odpowiednikiem interfejsu CCITT V.24/V.28 i C2, ale mają różne nazwy sygnałów. Standard RS-232C opisuje niezbalansowane nadajniki i odbiorniki - sygnał jest przesyłany względem wspólnego przewodu - obwodu masy (zbalansowane sygnały różnicowe są używane w innych interfejsach - np. RS-422). Interfejs nie zapewnia izolacji galwanicznej urządzeń. Jedynka logiczna (stan MARK) na wejściu danych (sygnał RxD) odpowiada zakresowi napięć od -12 do -3 V; zero logiczne - od +3 do +12 V (stan SPACE). Dla wejść sterujących stan ON („on”) odpowiada zakresowi od +3 do +12 V, stan OFF („off”) – od -12 do -3 V. Zakres od -3 do +3 V to martwa strefa, która określa histerezę odbiornika: stan linii zostanie uznany za zmieniony dopiero po przekroczeniu progu (rys. 3). Poziomy sygnałów na wyjściach przekaźników muszą mieścić się w przedziałach od -12 do -5 V oraz od +5 do +12 V. Różnica potencjałów między masami obwodów (SG) podłączonych urządzeń musi być mniejsza niż 2 V , przy większej różnicy potencjałów możliwe jest nieprawidłowe odbieranie sygnałów. Należy zauważyć, że sygnały poziomu TTL (na wejściach i wyjściach układów UART) są przesyłane w kodzie bezpośrednim dla linii TxD i RxD oraz w kodzie odwrotnym dla wszystkich pozostałych. Interfejs zakłada ochronne połączenie uziemiające dla podłączonych urządzeń, jeśli oba są zasilane prądem przemiennym i mają filtry sieciowe. Ostrzeżenie!
Podłączanie i odłączanie kabli interfejsu urządzeń z własnym zasilaniem należy wykonywać przy wyłączonym zasilaniu. W przeciwnym razie różnica potencjałów niezrównoważonych urządzeń w momencie przełączania może zostać przyłożona do wyjściowych lub wejściowych (co jest bardziej niebezpieczne) obwodów interfejsu i wyłączyć mikroukłady. Standard RS-232C reguluje rodzaje stosowanych złączy. W urządzeniach ADF (w tym portach COM) zwykle instaluje się wtyczki DB-25P lub bardziej kompaktową wersję - DB-9P. Złącza 25-stykowe nie mają styków dla dodatkowych sygnałów wymaganych w trybie synchronicznym (większość XNUMX-stykowych złączy nie wykorzystuje tych styków). Gniazda DB-25S lub DB-9S są instalowane na urządzeniach AKD (modemach). Zasada ta zakłada, że złącza AKD można podłączyć bezpośrednio do złącz ADF lub za pomocą „prostych” kabli adapterów żeńskich i męskich z pinami połączonymi jeden do jednego. Kable przejściówkowe mogą być również przejściówkami od 9 do 25-pinowych złączy (rys. 4). Jeśli sprzęt ADF jest podłączony bez modemów, to złącza urządzenia (wtyczki) są połączone ze sobą za pomocą kabla zerowego modemu (Zero-modem lub Z-modem), który ma gniazda na obu końcach, których styki są połączone poprzecznie zgodnie z jednym ze schematów pokazanych na ryc. 5.
Jeśli gniazdo jest zainstalowane w jakimkolwiek urządzeniu ADF, prawie w 100% musi być ono podłączone do innego urządzenia za pomocą bezpośredniego kabla, podobnego do kabla połączeniowego modemu. Gniazdo jest zwykle instalowane na tych urządzeniach, które nie mają zdalnego połączenia za pośrednictwem modemu. W tabeli. 1 pokazuje przypisanie pinów portów COM (i wszelkich innych urządzeń do transmisji danych ADF). Wyprowadzenia złącza DB-25S są zdefiniowane przez standard EIA/TIA-232-E, złącze DB-9S jest zdefiniowane przez standard EIA/TIA-574. Modemy (AKD) mają tę samą nazwę obwodów i styków, ale role sygnałów (wejście-wyjście) są odwrócone. Tabela 1. Złącza i sygnały interfejsu RS-232C
1 8-bitowy kabel taśmowy multicard. 2 Kabel taśmowy do 16-bitowych multikart i portów na płytach głównych. 3 Opcja kabla taśmowego do portów na płytach głównych. 4 Szeroki kabel taśmowy do złącza 25-stykowego. Podzbiór sygnałów RS-232C związanych z trybem asynchronicznym będzie rozpatrywany z punktu widzenia portu PC COM. Dla wygody użyjemy nazw mnemonicznych przyjętych w opisach portów COM i większości urządzeń (różni się to od beztwarzowych oznaczeń RS-232 i V.24). Przypomnijmy, że stan aktywny sygnałów sterujących („on”) i wartość zero przesyłanego bitu danych odpowiadają dodatniemu potencjałowi (powyżej +3 V) sygnału interfejsu, a stan „off” i pojedynczy bit odpowiadają do potencjału ujemnego (poniżej -3 V). Przeznaczenie sygnałów interfejsu podano w tabeli. 2. Normalna sekwencja sygnałów sterujących dla przypadku podłączenia modemu do portu COM została przedstawiona na rys. 6. Tabela 2. Przeznaczenie sygnałów interfejsu RS-232C
Z tej sekwencji połączenia DTR-DSR i RTS-CTS na kablach zerowego modemu stają się jasne. Tryb transferu asynchronicznego Tryb transferu asynchronicznego jest zorientowany bajtowo (zorientowany znakowo): minimalna jednostka przesyłanych informacji to jeden bajt (jeden znak). Format wysyłania bajtów ilustruje rys. 7. Transmisja każdego bajtu rozpoczyna się od bitu startu sygnalizującego odbiornikowi rozpoczęcie wysyłania, po którym następują bity danych i ewentualnie bit parzystości. Kończy wysyłkę bitem stopu, który gwarantuje przerwę między wysyłką. Bit startu następnego bajtu jest wysyłany w dowolnym momencie po bicie stopu, tzn. możliwe są przerwy o dowolnym czasie trwania między transmisjami. Bit startowy, który zawsze ma ściśle określoną wartość (logiczne 0), zapewnia prosty mechanizm synchronizacji odbiornika z sygnałem z nadajnika. Zakłada się, że odbiornik i nadajnik działają z tą samą szybkością transmisji. Wewnętrzny generator zegara odbiornika wykorzystuje dzielnik częstotliwości odniesienia, który jest zerowany w momencie otrzymania początku bitu startu. Licznik ten generuje wewnętrzne stroboskopy, za pomocą których odbiornik naprawia kolejne odebrane bity. Idealnie, stroboskopy znajdują się w środku interwałów bitowych, co pozwala na odbiór danych nawet przy niewielkim niedopasowaniu prędkości odbiornika i nadajnika. Oczywiście przy transmisji 8 bitów danych, jednego bitu kontrolnego i jednego bitu stopu, maksymalna dopuszczalna niezgodność szybkości, przy której dane będą poprawnie rozpoznawane, nie może przekroczyć 5%. Biorąc pod uwagę zniekształcenia fazowe i dyskretność działania wewnętrznego licznika synchronizacji, w rzeczywistości dopuszczalna jest mniejsza odchyłka częstotliwości. Im mniejszy współczynnik podziału częstotliwości odniesienia wewnętrznego oscylatora (im wyższa częstotliwość transmisji), tym większy błąd wiązania stroboskopu ze środkiem interwału bitowego, a wymagania dotyczące spójności częstotliwości stają się coraz bardziej rygorystyczne. Im wyższa częstotliwość transmisji, tym większy wpływ zniekształceń krawędziowych na fazę odbieranego sygnału. Interakcja tych czynników prowadzi do wzrostu wymagań dotyczących spójności częstotliwości odbiornika i nadajnika wraz ze wzrostem częstotliwości wymiany.
Asynchroniczny format wysyłania pozwala na wykrycie ewentualnych błędów transmisji. Asynchroniczny format wysyłania pozwala na wykrycie ewentualnych błędów transmisji.
Dla trybu asynchronicznego przyjęto szereg standardowych kursów wymiany: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 i 115200 bps. Czasami zamiast jednostki miary „bps” używa się „baud” (baud), ale jest to niepoprawne w przypadku sygnałów przesyłanych binarnie. W bodach zwyczajowo mierzy się częstotliwość zmian stanu linii, a przy niebinarnej metodzie kodowania (szeroko stosowanej w nowoczesnych modemach) przepływność (bps) i zmiany sygnału (bodów) w kanale komunikacyjnym mogą się różnić o kilka czasy. Liczba bitów danych może wynosić 5, 6, 7 lub 8 (formaty 5- i 6-bitowe nie są powszechnie używane). Liczba bitów stopu może wynosić 1, 1,5 lub 2 („półtora bitu” oznacza tylko czas trwania interwału stopu). Kontrola przepływu danych Do sterowania przepływem danych (Flow Control) można wykorzystać dwie opcje protokołu - sprzętową i programową. Kontrola przepływu jest czasami mylona z uzgadnianiem. Uzgadnianie obejmuje wysyłanie powiadomienia, że element został odebrany, podczas gdy kontrola przepływu obejmuje wysyłanie powiadomienia, że dane mogą lub nie mogą zostać odebrane później. Kontrola przepływu często opiera się na mechanizmie uzgadniania. Sprzętowy protokół kontroli przepływu RTS/CTS (hardware flow control) wykorzystuje sygnał CTS, co pozwala na zatrzymanie przesyłania danych, jeśli odbiornik nie jest gotowy do ich odbioru (rys. 8). Nadajnik „zwalnia” kolejny bajt tylko przy włączonej linii CTS. Bajt, który już zaczął być przesyłany, nie może być opóźniony przez sygnał CTS (gwarantuje to integralność komunikatu). Protokół sprzętowy zapewnia najszybszą odpowiedź nadajnika na stan odbiornika. Chipy transceiverów asynchronicznych posiadają co najmniej dwa rejestry w części odbiorczej - shift, do odbioru następnej wiadomości oraz pamięć, z której odczytywany jest odebrany bajt. Pozwala to na wdrożenie wymiany przy użyciu protokołu sprzętowego bez utraty danych.
Protokół sprzętowy jest wygodny w użyciu podczas podłączania drukarek i ploterów, jeśli go obsługują. Przy bezpośrednim połączeniu dwóch komputerów (bez modemów) protokół sprzętowy wymaga połączenia krzyżowego linii RTS - CTS. Przy połączeniu bezpośrednim terminal nadawczy musi mieć stan „włączony” na linii CTS (poprzez podłączenie własnych linii RTS – CTS), w przeciwnym razie nadajnik będzie „cichy”. Transceivery 8250/16450/16550 stosowane w IBM PC nie przetwarzają sprzętowo sygnału CTS, a jedynie pokazują jego stan w rejestrze MSR. Implementacja protokołu RTS/CTS jest przypisana do sterownika BIOS Int 14h i nie do końca słuszne jest nazywanie tego „sprzętem”. Jeśli program korzystający z portu COM wchodzi w interakcję z UART na poziomie rejestru (a nie przez BIOS), to sam obsługuje przetwarzanie sygnału CTS w celu obsługi tego protokołu. Szereg programów komunikacyjnych pozwala na ignorowanie sygnału CTS (chyba że jest używany modem) i nie muszą łączyć wejścia CTS z wyjściem nawet własnego sygnału RTS. Istnieją jednak inne nadajniki-odbiorniki (na przykład 8251), w których sygnał CTS jest przetwarzany sprzętowo. Dla nich, podobnie jak dla „uczciwych” programów, stosowanie sygnału CTS na złączach (a nawet na kablach) jest obowiązkowe. Protokół oprogramowania do sterowania przepływem XON/XOFF zakłada obecność dwukierunkowego kanału danych. Protokół działa w następujący sposób: jeśli urządzenie odbierające dane wykryje powody, dla których nie może ich już odbierać, wysyła znak bajtowy XOFF (13h) przez odwrócony kanał szeregowy. Urządzenie przeciwne, po otrzymaniu tego znaku, zawiesza transmisję. Gdy urządzenie odbierające jest ponownie gotowe do odbioru danych, wysyła znak XON (11h), po odebraniu którego urządzenie przeciwne wznawia transmisję. Czas odpowiedzi nadajnika na zmianę stanu odbiornika w stosunku do protokołu sprzętowego zwiększa się co najmniej o czas nadawania znaku (XON lub XOFF) plus czas odpowiedzi programu nadajnika na odebranie znaku ( Rys. 9). Wynika z tego, że bezstratne dane może odbierać tylko odbiornik, który posiada dodatkowy bufor odbieranych danych i z góry sygnalizuje niedostępność (posiada wolne miejsce w buforze).
Zaletą protokołu oprogramowania jest to, że nie ma potrzeby przesyłania sygnałów sterujących interfejsem - minimalny kabel do wymiany dwukierunkowej może mieć tylko 3 przewody (patrz rys. 5, a). Wadą, oprócz obowiązkowej obecności bufora i dłuższego czasu odpowiedzi (zmniejszenie ogólnej wydajności kanału z powodu oczekiwania na sygnał XON), jest złożoność implementacji trybu wymiany pełnego dupleksu. W takim przypadku znaki sterujące przepływem muszą zostać wyodrębnione (i przetworzone) ze strumienia odebranych danych, co ogranicza zestaw przesyłanych znaków. Oprócz tych dwóch wspólnych standardowych protokołów obsługiwanych zarówno przez PU, jak i system operacyjny, istnieją inne. Publikacja: cxem.net Zobacz inne artykuły Sekcja Komputery. Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu. Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika: Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
Inne ciekawe wiadomości: ▪ Silne elementy budulcowe z alg ▪ Nanowire zamiast dysku twardego ▪ Kamery internetowe RealSense ▪ Edukacja zmniejsza ryzyko zawału serca o jedną trzecią Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika
Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej: ▪ część serwisu Transport osobisty: lądowy, wodny, powietrzny. Wybór artykułu ▪ Artykuł autorstwa Gustava Klimta. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Czym jest saneczkarstwo? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Lisi. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Sonda dźwiękowa-omomierz. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Zasilacz z timerem. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Zostaw swój komentarz do tego artykułu: Wszystkie języki tej strony Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn www.diagram.com.ua |