Канал послідовної зв'язку на основі МС 8251

Схемотехника

Міністерство освіти Російської Федерації

Інститут перепідготовки кадрів

Уральського державного технічного університету

Кафедра мікропроцесорної техніки

Курсовий проект

ТЕМА: Канал послідовної зв'язку на основі МС 8251

Пояснювальна записка

Керівник доц., К.т.н. И.Е. Мясников

Слухач гр. СП-923 А.С.

2001р.

Зміст

1. Вступ (постановка завдання)

2. Склад контролера послідовного інтерфейсу

. Регістр буфера передавача (THR).

. Регістр буфера приймання (RBR).

. Регістр буфера молодшого байта дільника (Divisor Latch LSB).

. Регістр буфера старшого байта дільника (Divisor Latch MSB).

. Регістр дозволу переривань (IER).

. Регістр ідентифікації переривання (IIR).

. Регістр управління лінією (LCR).

. Регістр управління модемом (MCR).

. Чи не використовується регістр (Scratch Register).

3.Последовательная передача даних

4. Протокол послідовної зв'язку.

5. Загальні відомості про інтерфейсі RS-232С

6. Таблиця 1.5 Опції сигнальних ліній інтерфейсу RS-232C.

7. Таблиця 1.6 Основні лінії інтерфейсу RS-232C.

8. Види сигналів

9. Удосконалення

10. Тестування каналу RS-232C

11. Використана література

Введення

Контролер послідовного інтерфейсу призначений для забезпеченнязв'язку по протоколу RS232C.

В даний час відомі й інші реалізації цього контролера, яксумісні з даним адаптером, так і не сумісні.
Реалізація контролера RS-232C виконана на основі МС 8251.

Слід зазначити, що основна увага приділялася основним принципамуправління самого контролера і практично не розглядалися питаннявзаємодії з модемом та іншим периферійним обладнанням використовуютьцей контролер.

Постановка завдання

Скласти структурну схему RS-232C; описати складу контролерапослідовного інтерфейсу і протокол послідовної зв'язку, пристроїдля тестування RS-232C.

Склад контролера

послідовного інтерфейсу.

До складу контролера послідовного інтерфейсу входять наступнірегістри:

. Регістри буферів приймача і передавача,

. Регістри дозволу та ідентифікації переривань,

. Регістри управління та стану лінії,

. Регістри управління та стану модему,

. Регістри буфера дільника генератора.

У таблиці 1.1 наведені адреси всіх програмно доступних регістрів.

Адреса в цій таблиці дані щодо базової адреси контролера [1].

Таблиця 1.1
| Адреса | Операція | Регістр | DLAB |
| 0 | W | Буфер передавача (THR) | 0 |
| 0 | R | Буфер приймача (RBR) | 0 |
| 0 | RW | Молодший байт буфера дільника | 1 |
| | | (Division Latch MSB) | |
| 1 | RW | Старший байт буфера дільника | 1 |
| | | (Division Latch MSB) | |
| 1 | RW | Регістр дозволу переривання (IER) | 0 |
| 2 | R | Регістр ідентифікації | X |
| | | Переривання (IIR) | |
| 3 | RW | Регістр управління лінією (LCR) | X |
| 4 | RW | Регістр управління модемом (MCR) | X |
| 5 | R | Регістр стану лінії (LSR) | X |
| 6 | R | Регістр стану модему (MSR) | X |
| 7 | RW | невикористовуваний регістр (Scratch | X |
| | | Register) | |

Базовий адреса контролера в залежності від номера контролерарозташовується в сегменті даних BIOS і наведено в таблиці 1.2

Таблиця 1.2
| Номер контролера | Адреса в сегменті BIOS | Номер переривання |
| COM1 | 0040:0000 | IRQ4 (INT 0Ch) |
| COM2 | 0040:0002 | IRQ3 (INT 0Bh) |
| COM3 | 0040:0004 | Не фіксований |
| COM4 | 0040:0006 | Не фіксований |

Таблиця 1.2 містить адреси полів в області даних BIOS, в якихрозташовані базові адреси контролерів послідовного інтерфейсу.
Базові адреси контролерів заносяться в сегмент даних BIOS програмою POST
(Power On Self Testing) при перевірці після включення електроживлення.
Програма POST поміщає базові адреси контролерів послідовно одинза одним. Це означає, що між значущими полями не може бути нульовогополя.

Розглянемо докладно призначення і вміст регістрів контролерапослідовного інтерфейсу.

Регістр буфера передавача (THR). Має адреса 0 щодо базовогоадреси контролера. Цей реєстр доступний тільки по запису і при значеннібіти дозволу доступу до дільнику (DLAB) в регістрі керування лінією
(LCR), що дорівнює 0. Регістр THR містить вісім бітів даних (біт 0 ємолодшим значущим розрядом і надсилається перший в канал передачі).

Регістр буфера приймання (RBR). Має адреса 0 щодо базовогоадреси контролера. Цей регістр доступний з читання (IN) і при значенні бітадозволу доступу до дільнику (DLAB) в регістрі керування лінією
(LCR), що дорівнює 0. Регістр RBR містить вісім бітів даних (біт 0 ємолодшим значущим розрядом і приймається першим з канал передачі).

Регістр буфера молодшого байта дільника (Divisor Latch LSB).
Регістр має адресу 0 щодо базової адреси контролера. Цейрегістр доступний з читання і запису тільки при значенні біта дозволудоступу до дільнику (DLAB) в регістрі керування лінією (LCR), що дорівнює 1. Призаписи в цей регістр нового значення дільник перезавантажується негайно.

Регістр буфера старшого байта дільника (Divisor Latch MSB).
Регістр має адресу 1 щодо базової адреси контролера. Цейрегістр доступний з читання і запису тільки при значенні біта дозволудоступу до дільнику (DLAB) в регістрі керування лінією (LCR), що дорівнює 1. Призаписи в цей регістр нового значення дільник перезавантажується відразу.

Регістр дозволу переривань (IER). Має адреса 1 щодобазової адреси контролера. Цей регістр доступний з читання і запису, алетільки при значенні біта дозволу доступу до дільнику (DLAB) в регістріуправління лінією (LCR), що дорівнює 0. Цей регістр дозволяє управлятичотирма типами переривань, породжуваними контролером послідовногоінтерфейсу. Формат регістра наведено нижче.

| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | ICM | ICL | IFB | IDA |

ICM задає переривання при зміні стану модем:

1 - переривання виробляється;

0 - переривання заборонено;

ICL визначає переривання при зміні стану лінії приймача:

1 - переривання виробляється;

0 - переривання заборонено;

IFB задасть переривання при звільненні регістра буфера прийнятих даних:

1 - переривання виробляється;

0 - переривання заборонено;

IDA визначає переривання при доступності прийнятих даних:

1 - переривання виробляється;

0 - переривання заборонено;
Бити 7-4 не використовуються і повинні приймати значення 0.

Регістр ідентифікації переривання (IIR). Регістр має адресу 2щодо базової адреси контролера. Цей регістр доступний лише зачитання і дозволяє отримати інформацію від контролера про чекають переривання.
Значення бітів регістра наведено нижче.

| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | I Type | II |

Біти I Type визначають тип чекаючего переривання, якщо він зберігаєтьсяконтролером (що визначається бітом II):

11 - змінилося стан лінії приймача;

10 - прийняті дані доступні;

01 - звільнено регістр буфера;

00 - змінилося стан модему.

Більш докладна інформація про пріоритети переривань, умовипояви та умови скидання стану переривання наведена нижче в таблиці
1.3

Біт II є індикатором чекаючего переривання:

0 - контролер послідовного інтерфейсу зберігає переривання;

1 - немає переривань, що очікують обробки

Біти 7 - 3 регістра не використовуються і мають братизначення 0.

Регістр управління лінією (LCR). Регістр має адресу 3 щодобазової адреси контролера. Цей регістр доступний з читання та по запису.

Значення даного регістра визначає формат даних, що передаються влінію передачі даних контролером послідовного інтерфейсу. Описбітів регістра наводяться далі.
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| DLAB | SB | SP | EPS | PA | NSB | WLS |

DLAB управляє доступом до регістрів буфера дільника. Якщо біт дорівнює
1, операція читання і запис за адресами - и1 щодо базової адресивиконуються з регістрами буфера дільника програмованого генератора. Длядоступу до регістрів RBR, THR і IER біт повинен мати нульове значення.

SB встановлює стан «пауза», коли дорівнює 1. У цьому остояніі навихід контролера послідовного інтерфейсу встановлюється значення 0,яке не може бути ізменіно ніякими іншими діями, окрім якпереустановка біта в 0.

SP керує установкою режиму неізменімого біта контролю парності.
Значення біта 1 задає режим, а значення 0 - скасовує. При установки бита
SP в 1 повинен встановлюватися в 1 і біт PA, О.Є. ці два біти пов'язані.
Коли значення біта EPS дорівнює 0, посилається і контролюється значення бітаконтролю парності, що дорівнює 1 (Mark Parity). При одиничному значенні біта EPSнадсилається і контролюється значення біта контролю парності, рівне 0
(Space Parity).

EPS задає вибір режиму контролю парності. Якщо біт устанговлен в 0 і біт
PA встановлений в 1, генерується і перевіряється парна кількість одиничнихбітів символу посилки і біта контролю парності. Якщо біт встановлено в 1 ібіт PA встановлений в 1, генерується і перевіряється непарну кількістьодиничних бітів символу посилки і біта контролю парності.

PA є бітом дозволу контролю парності. Якщо біт встановлений в 1, тогенерується біт контролю парності між останнім бітом переданогосимволу та стоп-бітом.

NSB визначать кількість стоп-бітів в кожному символі, переданомуконтролером послідовного інтерфейсу, і пов'язаний з довгою слова обміну
(біти WLS). Якщо цей біт встановлений у 0, то генерується і перевіряєтьсяодин стоп-біт за будь-якої довжині слова обміну. Якщо цей біт встановлений в 1,то при довжині слова обміну в 5 біт генерується і перевіряється 1.5 стоп-біта,а при будь-якій іншій довжині слова обміну генерується і перевіряється 2 стоп -біта [2].

Біти WLS визначають довжину слова обміну:

00 - 5 бітів;

01 - 6 бітів;

10 - 7 бітів;

11 - 8 бітів.

Регістр управління модемом (MCR). Регістр управління модемом маєадреса 4 щодо базової адреси контролера. Цей регістр доступний зачитання і запису. За допомогою регістра можна керувати роботою модему.
| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | LB | Out2 | Out1 | RTS | DTR |

LB задає режим «шлейфу» (Loopback) для діагностичних цілей. Приодиничною значенні цього біта відбувається наступне:

. Вихід передавача (SOUT) встановлюється в активну состоніе;

. Вхід приймача (SIN) від'єднується;

. Вихід зсувне регістра передавача під'єднується до зсувне регістра приймача;

. Чотири вхідних керуючих сигналів модему (CTS, DSR, DCD і RI) від'єднується;

. Черире вихідних керуючих сигналу модему (DTR, RTS, Out1 іOut2) приєднуються до чотирьох керуючим вхолдам модему;

. Керуючі ланцюга модему примусово встановлюються в неоктівное стан.

У діагностичному режимі передані дані відразу ж приймаються. Прицьому повністю забезпечується переривання приймача і передавача.
Управління переривань так само управляється регістром IER, однакджерелами переривань в цьому випадку є чотири молодших біта регістра
MCR в місце чотирьох керуючих входів модему. Система управлінняпереривань може бути перевірена в режимі «шлейф» записом в молодші 6 бітрегістра LSR і молодші 4 біта регістра MSR. При установці будь-якого з цихбітів в один виробляється відповідні переривання (якщо воно дозволенев регістрі IER). Умови скидання стану переривання повністювідповідають нормального режиму роботи.

Щоб повернутися до нормального режиму роботи необхідно спочаткуперепрограмувати регістри для цього режиму роботи, а потім встановитибіт LB регістра MCR в значення 0.

Out2 управляє сигналом Out2. При одиничному значенні біта сигнал Out2встановлюється рівним 1. Сигнал Out2 управляє генерацією перериваньконтролера послідовного інтерфейсу. При одиничному знанні сигналконтролер генерує переривання у відповідності зі значенням регістра IER.
При нульовому значенні сигналу Out2 контролер не генерує перериваньнезалежно від значення регістра IER.

Out1 управляє сигналом Out1. Якщо біт встановлений в 1, сигнал Out1встановлюється 1. При завданні значення 0 сигнал встановлюється в нульовийрівень.

RTS управляє сигналом «запит на передачу» (Request to Send). Призначенні цього біта, що дорівнює 1, сигнал «запит на передачу» встановлюєтьсярівним 1. При завданні значення 0 сигнал встановлюється в нульовий рівень.

DTR задає рівень сигналу «готовність терміналу» (Data Terminal
Ready). Якщо біт встановлений в 1, сигнал «готовність терміналу»встановлюється рівним 1. При завданні значення 0 сигнал встановлюватися внульовий рівень.

Біти 7-5 не використовуються і завжди встановлюються в 0.

Регістр стану лінії (LSR). Регістр стан лінії має адресу 5щодо базової адреси контролера і доступний тільки з читання.
Регістр LSR надає інформацію про стан обміну даних.

| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| 0 | TEMT | THRE | BI | FE | PE | OR | DR |

TEMT є індикатором звільнення передавача.
Встановлення цього біта в 1 означає, що як регістр THR, так і регістр TSRвільний. Цей біт встановлюється в значення 0, якщо будь-який з регістрів
THR і TSR містить символ.

THRE є індикатором звільнення регістра THR.
Встановлення цього біта 1 означає, що з регістра THR символ переданий взсувне регістр передавача (TSR) і регістра THR готовий прийняти наступнийбайт. Якщо в реєстрі IER дозволено переривання по звільненню регістра
THR, під час установки цього біта у значенні 1 відбувається також перериванняпо звільненню регістра THR.

BI є індикатором стану «пауза» (Break Interrupt).
Стан «пауза» фіксується в тому випадку, якщо рівень прийнятогосигналу встановлено в 0 на час приймання повної посилці, тобто загальний часстартового біта, бітів даних, бита контролю парності і стоп-біта. Цей бітприймає значення 0 після операції читанні регістра LSR. Бити з 4-1є індикаторами помилки і встановлення будь-якого з цих бітів в значення 1проводить до породження переривання станом ліній приймача.

FE є індикатором «помилки стоп-бітів» (Framing Error).
Помилка стоп-біта фіксується в тому випадку, коли в прийнятому символи невиявлена коректного стоп-біта, тобто біт, наступний за останнім бітомданих або за бітом контролю парності (у випадку контролю парності), маєзначення 0. Цей біт приймає значення 0 після операції читання регістра
LSR.

PE є індикатором «помилки парності» (Parity Error).
Помилка парності фіксується, якщо в прийнятому символі виявленонекоректне значення біта контролю парності. Цей біт приймає значення 0після читанні регістра LSR.

OR є індикатором «помилки переповнення» (Overrun Error). Помилкапереповнення фіксується в тому випадку, якщо при приміщенні черговогосимволу в регістр RBR виявлено, що предедущее вміст цього регістране вважають і, таким чином, воно втрачено. Цей біт приймає значення 0після операції читання регістра LSR.

DR індикатор доступності прийнятих даних. Цей біт завждивстановлюється в 1, коли приймачем повністю прийнятий символ і поміщений врегістр RBR. Біт приймає значення 0 після операцією читання з регістра
RBR.

Біт 7 завжди встановлюється в значення 0.

Регістр стану модему (MSR). Регістр має адресу 6 щодобазової адреси контролера і доступний тільки з читання. Регістрнадає інформацію про стан керуючих ліній модему. Крім того,цей регістр містить 4 біта, що відображають зміну стану модемуі встановлюються в значення 0 після операції читання з регістра MSR.

| 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
| DCD | RI | DSR | CTS | DDCD | TERI | DDSR | DCTS |

DCD є інвертованим сигналом Data Carrier Detect (DCD). Привстановленому режимі «шлейфу» (біт LB регістра MCR має значення 1) цябіт еквівалентний биту Out2 регістра MCR.

RI є інвертованим сигналом Ring Indicator (RI). Привстановленому режимі «шлейфу» (біт LB регістра MCR має значення 1)еквівалентний биту Out1 регістра MCR.

DSR є інвертованим сигналом Data Set Ready (DSR). У режимі
«Шлейфу» (біт LB регістра MCR має значення 1) еквівалентний биту DTRрегістра MCR.
CTS - інвертований сигнал Clear to Send (CTS). При встановленому режимі
«Шлейфу» (біт LB регістра MCR має значення 1) цей біт еквівалентний биту
RTS регістра MCR.

Біти DDCD, TERI, DDSR і DCTS є індикаторами змінистану модему та встановлення будь-якого з цих бітів в значення 1 призводить допорожня переривання станом модему, якщо воно дозволене в регістрі
IER.

DDCD є індикатором зміни сигналу Data Carrier Detect (DCD).
Цей біт прінімет значення 1 при зміні сигналу DCD після останньоїоперації читання регістра MSR.

TERI є індикатором заднього фронту сигналу RI. Цей бітприймає значення 1 при зміні сигналу RI з рівня логічної 1 нарівень логічного нуля.

DDSR є індикатором зміни сигналу Data Set Ready (DSR).
Цей біт приймає значення 1 при зміні сигналу DSR після останньоїоперації читання регістра MSR.

DTCS є індикатором зміни сігналаClear to Send (CTS). Цейбіт приймає значення 1 при зміні сигналу CTS після останньої операціїчитання регістра MSR.

Не використовується регістр (Scratch Register). Має адреса 7 щодобазової адреси контролера і доступний за читання і запису. Регистр неуправляє контролерам і може бути використаний як робочийрегістра для зберігання будь-яких даних.

Програмований генератор. Програмований генератор служить дляустановки частоти контролера послідовного інтерфейсу. Частотаслідування визначається як відношення частоти задає генератора додільнику частоти. Частота задає генератора дорівнює 1.8432Мгц. дільникчастоти є 16-ти бітове число, молодший і старший байтякого завантажуються окремо через регістри буфера дільника. Післяоперації запису будь-якої з регістрів дільника дільник перезавантажується відразуж. У таблиці 1.4 наведені необхідні значення дільника для отриманнянеобхідної частоти проходження.

Таблиця 1.4
| Необхідна частота | Значення дільника для отримання необхідної |
| Проходження | частоти проходження |
| (в бодах) | |
| | В десятковому | У шістнадцятковому |
| | Віде | вигляді |
| 50 | 2304 | 0900h |
| 75 | 1536 | 0600h |
| 150 | 1536 | 0600h |
| 300 | 384 | 0180h |
| 600 | 192 | 00C0h |
| 1200 | 96 | 0060h |
| 1800 | 64 | 0040h |
| 2400 | 48 | 0030h |
| 3600 | 32 | 0020h |
| 4800 | 24 | 0018h |
| 7200 | 16 | 0010h |
| 9600 | 12 | 000Ch |
| 19200 | 6 | 0006h |
| 38400 | 3 | 0003h |
| 57600 | 2 | 0002h |
| 115200 | 1 | 0001h |

Послідовна передача даних

Мікропроцесорна система без засобів введення та виведення виявляєтьсямарною. Характеристики та обсяги введення і виведення в системі визначаються,в першу чергу, специфікою її застосування - наприклад, в мікропроцесорноїсистемі управління деяким промисловим процесом не потрібна клавіатураі дисплей, тому що майже напевно її дистанційно програмує іконтролює головний мікрокомп'ютер (з використанням послідовноїлінії RS-232C).

Оскільки дані зазвичай представлені на шині мікропроцесора впаралельної формі (байтами, словами), їх послідовний ввід-висновоквиявляється дещо складним. Для послідовного введення буде потрібнозасоби перетворення послідовних вхідних даних в паралельнідані, які можна помістити на шину. З іншого боку, дляпослідовного виведення необхідні засоби перетворення паралельнихданих, представлених на шині, в послідовні вихідні дані. Упершому випадку перетворення здійснюється регістром зсуву запослідовним входом і паралельним виходом (SIPO), а в другому --регістром зсуву з паралельним входом і послідовним виходом (PISO).

Послідовні дані передаються в синхронному або асинхронномурежимах. У синхронному режимі всі передачі здійснюються під керуваннямзагального сигналу синхронізації, який повинен бути присутнім на обох кінцяхлінії зв'язку. Асинхронна передача на увазі передачу даних пакетами;кожен пакет містить необхідну інформацію, що вимагається длядекодування що містяться в ньому даних. Звичайно, другий режим складніше, алеу нього є серйозна перевага: не потрібен окремий сигналсинхронізації.

Існують спеціальні мікросхеми вводу і виводу, які вирішують проблемиперетворення, описані вище. Ось список найбільш типових сигналів такихмікросхем:

D0-D7 - вхідні-вихідні лінії даних, що підключаються безпосередньо дошині процесора;

RXD - прийняті дані (вхідні послідовні дані);

TXD - передані дані (вихідні послідовні дані);

CTS - скидання передачі. На цій лінії периферійний пристрій формуєсигнал низького рівня, коли воно готове сприймати інформацію відпроцесора;

RTS - запит передачі. На цю лінію мікропроцесорна система видаєсигнал низького рівня, коли вона має намір передавати дані в периферійнепристрій.

Усі сигнали програмованих мікросхем послідовного введення-виведення
ТТЛ-сумісні. Ці сигнали розраховані тільки на дуже короткі лініїзв'язку. Для послідовної передачі даних на значні відстаніпотрібні додаткові буфери та перетворювачі рівнів, що включаються міжмікросхемами послідовного вводу-виводу і лінією зв'язку.

Протокол послідовної зв'язку.

Спроба встановити послідовний обмін інформацією будемарною, якщо один з пристроїв буде включено. Без приймаючоїпристрої передана інформація буде безслідно зникати в каналі. Дощастя RS - 232 у своїх специфікаціях виділяє 2 провідника длявизначення підключення до кожного кінця послідовного каналу пристроїі його стану (влкючено чи пристрій).

Сигнал, що передається по 20 контакту, і називається сигналом готовностітерміналу (Data Terminal ready - DTR). Він має позитивну форму з DTE --пристрої для повідомлення про те, що воно підключено, забезпечене харчування іготове розпочати сеанс зв'язку.

Аналогічно сигнал надходить на контакт 6. Він називається сигналомготовності набору даних (Data set ready - DSR). Цей сигнал так самопредставляється у позитивному вигляді і говорить про те що DCE - пристрійвключено і готове до роботи.
У нормальному каналі RS - 232 обидва ці сигналу повинні з'явитися перед тим, якстанеться що-небудь. Пристрій DTE посилає сигнал DTR пристрою DSE, і
DSE посилає сигнал DSR пристрою DTE. Тепер обидва пристрої знають, щоінший пристрій готове до роботи.
Зазвичай апаратне квітірованіе модему реалізується за допомогою двох різнихпровідників. Пристрої DCE встановлює позитивне напругу в 5лінії, що говорить про готовність до прийому (Clear to send - CTS). Пристрій
DTE сприймає цей сигнал як «шлях вільний». З іншого боку каналупристрій DTE встановлює позитивне напруга на 4Ом контакті. Цейсигнал називається запит на передачу (Request to Send - RTS). Він говорить проте, що DCE має отримати інформацію.

Важливе правило говорить, якщо сигнали і CTS, RTS не представленіпозитивним напругою, інформація не буде передаватися в жодномунапрямі. Якщо позитивне напруга відсутня на контакті CTS,пристрій DTE не передасть інформацію на DCE. Якщо ж позитивнийнапруга відсутня в лінії RTS, DCE не передасть інформацію DTE.

Ще один сигнал породжується DCE, який необхідний для початку передачіінформації. Це сигнал визначення передачі інформації (Carrier Detect або
Data Carrier Detect - CD або DCD). Позитивне напругу в цій лініївказує, що модем DCE отримав несучий сигнал з модему з іншого кінцялінії. Якщо ж цей сигнал не виявлено, то послідовність імпульсівможе бути тільки шумами в лінії. Сигнали CD допомагаю DTE дізнатися, колислід побоюватися перешкод. У деяких випадках коли CD не маютьпозитивного потенціалу, DTE буде ігнорувати інформацію, що надходить.

Сигнал контакту 22 називається індикатором дзвінка (Ring Indicator -
RI). Він використовується модемом DCE для індикації терміналу DTE, до якого вінпідключений, що їм визначено напруга виклику в телефонній лінії. Іншимисловами, позитивне напруга RI буде термінал, повідомляючи йому, що хтосьто турбує модем. У більшості послідовних системах зв'язку цейсигнал може вважатися параметричним сигналом, тому що його відсутністьне завадить передачі інформації.

Номінально, передачі інформації в послідовних каналахпередує дуже жорсткі протокол. Перед тим, як вона відбудеться, апаратурана обох кінцях каналах повинна бути включена і готова до роботи. DTE,комп'ютер підтвердять сигнал DTR та DCE. Модем підтвердить свій DCR. Колителефонний дзвінок розбудить модем він пошле RI до комп'ютера, який можевидати повідомлення на екран. Якщо модем веде переговори з іншим модемом наіншому кінці каналу, звідки надійшов виклик, місцевий модем сформує CDсигнал свого комп'ютера. Якщо вони не були включені під час очікування довиклику, комп'ютер підтвердить RTS, а модем - CTS.

Введіть інформацію з клавіатури для посилки її через модем абонадішліть інформацію з файлу. Якщо модем може передати інформаціюдосить швидко, він встановить сигнал CTS, просячи PС почекати трохи.
Коли сигнал CTS знову встановлюється позитивним, комп'ютерсприймає це як запрошення до передачі інформації.

Якщо під час передачі інформації в комп'ютера з'явиться необхідністьвиконати будь-яку важливу функцію, наприклад, збереже частина прийнятоїінформації на диск, сигнал RTS буде прибраний, і модем припинить передачуінформації. Коли комп'ютер звільниться, сигнал RTS буде знову встановленийта інформація буде знову передаватися через модем.

Інтерфейс RS-232C.

Інтерфейс RS-232C є найбільш широко поширеноюстандартної послідовної зв'язком між мікрокомп'ютерами і периферійнимипристроями. Інтерфейс, визначений стандартом Асоціації електронноїпромисловості (EIA), передбачає наявність обладнання двох видів:термінального DTE і зв'язкового DCE.

Щоб не скласти неправильного уявлення про інтерфейс RS-232C,необхідно чітко розуміти різницю між цими видами обладнання.
Термінальне обладнання, наприклад мікрокомп'ютер, може здійснювати і (або)приймати дані по послідовному інтерфейсу. Воно як би закінчує
(terminate) послідовну лінію. Зв'язне устаткування - пристрої,які можуть спростити передачу даних спільно з термінальнимобладнанням. Наочним приклад зв'язкового обладнання служить модем
(модулятор-демодулятор). Він виявляється сполучною ланкою впослідовної ланцюжку між комп'ютером і телефонною лінією.

Різниця між термінальними і зв'язківцями пристроями доситьрозпливчасто, тому виникають певні труднощі в розумінні того, доякого типу обладнання відноситься той або інший пристрій. Розглянемоситуацію з принтером. До якого обладнанню його віднести? Як зв'язати двакомп'ютера, коли вони обидва діють як термінальне обладнання. Длявідповіді на ці питання слід розглянути фізичне з'єднання пристроїв.
Зробивши незначні зміни в лініях інтерфейсу RS-232C, можназмусити зв'язне устаткування функціонувати як термінальне. Щоброзібратися в тому, як це зробити, потрібно проаналізувати функції сигналівінтерфейсу RS-232C (таблиця 1.5).

Таблиця 1.5 Опції сигнальних ліній інтерфейсу RS-232C.

| Номер | Скорочення | Напрямок | Повна назва |
| контакту | | | |
| 1 | FG | - | Основна або захисна земля |
| 2 | TD (TXD) | До DCE | Передані дані |
| 3 | RD (RXD) | До DTE | приймаються дані |
| 4 | RTS | До DCE | Запит передачі |
| 5 | CTS | До DTE | Скидання передачі |
| 6 | DSR | До DTE | Готовність модему |
| 7 | SG | - | Сигнальна земля |
| 8 | DCD | До DTE | Виявлення несучої даних |
| 9 | - | До DTE | (Позитивне контрольне |
| | | | Напруга) |
| 10 | - | До DTE | (Негативне контрольне |
| | | | Напруга) |
| 11 | QM | До DTE | Режим вирівнювання |
| 12 | SDCD | До DTE | Виявлення несучої вторинних |
| | | | Даних |
| 13 | SCTS | До DTE | Вторинний скидання передачі |
| 14 | STD | До DCE | Вторинні передані дані |
| 15 | TC | До DTE | Синхронізація передавача |
| 16 | SRD | До DTE | Вторинні приймаються дані |
| 17 | RC | До DTE | Синхронізація приймача |
| 18 | DCR | До DCE | Розділена синхронізація |
| | | | Приймача |
| 19 | SRTS | До DCE | Вторинний запит передачі |
| 20 | DTR | До DCE | Готовність терміналу |
| 21 | SQ | До DTE | Якість сигналу |
| 22 | RI | До DTE | Індикатор дзвінка |
| 23 | - | До DCE | (Селектор швидкості даних) |
| 24 | TC | До DCE | Зовнішня синхронізація |
| | | | Передавача |
| 25 | - | До DCE | (Зайнятість) |

Примітки:
1. Лінії 11, 18, 25 зазвичай вважають незаземленій. Наведена в таблиці специфікація відноситься до специфікаціям Bell 113B і 208A.
2. Лінії 9 і 10 використовуються для контролю негативного (MARK) і позитивного (SPACE) рівнів напруги.
3. Щоб уникнути плутанини між RD (Read - зчитувати) і RD (Received Data - прийняті дані) використовуватимуться позначення RXD і TXD, а не RD і
TD.

Стандартний послідовний порт RS-232C має форму 25-контактногороз'єму типу D (рис 1).

Рис. 1. Призначення ліній 25-контактного роз'єму типу D для інтерфейсу

RS-232C

Термінальне устаткування звичайно оснащене роз'ємом з штирькамі, азв'язне - роз'ємом з отворами (але можуть бути і винятки).

Сигнали інтерфейсу RS-232C поділяються на наступні класи.

Послідовні дані (наприклад, TXD, RXD). Інтерфейс RS-232Cзабезпечує два незалежних послідовних каналу даних: первинний
(головний) і вторинний (допоміжний). Обидва канали можуть працювати вдуплексному режимі, тобто одночасно здійснюють передачу і прийомінформації.

Керуючі сигнали квітірованія (наприклад, RTS, CTS). Сигналиквітірованія - засіб, за допомогою якого обмін сигналами дозволяє DTEпочати діалог з DCE до фактичної передачі або прийому даних попослідовної лінії зв'язку.

Сигнали синхронізації (наприклад, TC, RC). У синхронному режимі (увідміну від більш поширеного асинхронного) між пристрояминеобхідно передавати сигнали синхронізації, які спрощують синхронізмсигналу, що з метою його декодування.

На практиці допоміжний канал RS-232C застосовується рідко, і васинхронному режимі замість 25 ліній використовуються 9 ліній
(таблиця 1.6).

Таблиця 1.6 Основні лінії інтерфейсу RS-232C.
| Номер | Сигнал | Виконувана функція |
| контакту | | |
| 1 | FG | Підключення землі до стійки або шасі |
| | | Обладнання |
| 2 | TXD | Послідовні передача даних |
| | | Від DTE до DCE |
| 3 | RXD | Послідовні дані, що приймаються |
| | | DTE від DCE |
| 4 | RTS | Вимога DTE надіслати дані до DCE |
| 5 | CTS | Готовність DCE приймати дані від DTE |
| 6 | DSR | Повідомлення DCE про те, що зв'язок |
| | | Встановлена |
| 7 | SG | Зворотний тракт загального сигналу |
| | | (Землі) |
| 8 | DCD | DTE працює і DCE може підключиться до |
| | | Каналу зв'язку |

Види сигналів

У більшості схем, що містять інтерфейс RS-232C, дані передаютьсяасинхронно, тобто у вигляді послідовності пакета даних. Кожен пакетмістить один символ коду ASCII, причому інформація в пакеті достатня дляйого декодування без окремого сигналу синхронізації.

Символи коду ASCII представляються сім'ю битами, наприклад літера Амає код 1000001. Щоб передати букву А по інтерфейсу RS-232C, необхідноввести додаткові біти, що позначають початок і кінець пакету. Крім того,бажано додати зайвий біт для простого контролю помилок за паритетом
(парності).

Найбільш широко поширений формат, що включає в себе одинстартовий біт, один біт паритету і два степових бита. Початок пакета данихзавжди відзначає низький рівень стартового біта. Після нього слід 7 бітданих знака коду ASCII. Біт парності містить 1 або 0 так, щоб загальначисло одиниць у 8-бітної групі було непарним. Останнім передаються двастепових бита, представлених високим рівнем напруги. Еквівалентний
ТТЛ-сигнал при передачі літери А показано на рис. 2.

Рис. 2. Представлення коду літери А сигнальними рівнями ТТЛ.

Таким чином, повне асинхронно передається слово складається з 11 біт
(фактично дані містять тільки 7 біт) і записується у вигляді
01000001011.

Використовувані в інтерфейсі RS-232C рівні сигналів відрізняються відрівнів сигналів, що діють в комп'ютері. Логічний 0 (SPACE)представляється позитивним напругою в діапазоні від 3 до 25 В,логічна 1 (MARK) - негативним напругою в діапазоні від -3 до -25
В. На рис. 3 показаний сигнал в тому вигляді, в якому він існує на лініях TXDі RXD інтерфейсу RS-232C.

Рис. 3. Вид коду літери А на сигнальних лініях TXD і RXD.

Зрушення рівня, тобто перетворення ТТЛ-рівнів у рівні інтерфейсу
RS-232C і навпаки здійснюється спеціальними мікросхемами драйвера лінії іприймача лінії.

На рис. 4 представлений мікрокомп'ютерної інтерфейс RS-232C.
Програмована мікросхема DD1 послідовного введення здійснюєпаралельно-послідовні і послідовно-паралельні перетворенняданих. Мікросхеми DD2 і DD3 виробляють зрушення рівнів для трьох вихіднихсигналів TXD, RTS, DTR, а мікросхема DD4 - для трьох вхідних сигналів RXD,
CTS, DSR. Мікросхеми DD2 і DD3 вимагають напруги живлення (12 В.

Рис. 4. Схема інтерфейсу RS-232C.

Удосконалення

Розроблено кілька нових стандартів, спрямованих на усуненнянедоліків первинних специфікацій інтерфейсу RS-232C. Серед них можнаотм?? тіть інтерфейс RS-422 (балансні система, що допускає імпеданс лінії до
50 Ом), RS-423 (небалансная система з мінімальним імпедансом лінії 450 Ом)і RS-449 (стандарт з високою швидкістю передачі даних, в якому кільказмінено функції схем і застосовується 37-контактний роз'єм типу D).

Тестування каналу RS-232C

З'єднувачі. Ці дешеві пристрої спрощують перехресні з'єднаннясигнальних ліній інтерфейсу RS-232C. Вони зазвичай оснащуються двома роз'ємамитипу D (або стрічковими кабелями, що мають розетку і вставку), і всі лініїпроводяться до тієї області, куди можна вставити перемички. Такі пристроївключаються послідовно з лініями інтерфейсу RS-232C, і потімперевіряються різні комбінації підключень.

Трансформатори роз'єму. Зазвичай ці пристосування мають роз'єм
RS-232C зі штирькамі на одній стороні і роз'єм з отворами на іншийстороні.

Порожні модеми. Як і попередні пристрої, порожні модеми включаютьсяпослідовно в тракт даних інтерфейсу RS-232C. Їх функції полягають узміні сигнальних ліній таким чином, щоб перетворити DTE в DCE.

Лінійні монітори. Монітори показує логічні стану (втермінах MARK і SPACE) найбільш поширених сигнальних ліній даних іквітірованія. З їх допомогою користувач отримує інформацію про те, якісигнали в системі присутні і активні.

врізки. Ці пристрої забезпечують доступ до сигнальним лініях. Уних, як правило, поєднані можливості з'єднувачів і лінійних моніторіві, крім того, передбачені перемикачі або перемички для з'єднанняліній з обох сторін пристрою.

Інтерфейсні тестери. За своєю конструкцією ці пристрої кількаскладніше попередніх простих пристроїв. Вони дозволяють переводити лінії встану MARK або SPACE, виявляти перешкоди, вимірювати швидкість передачіданих і вказаний структуру слова даних.

Використана література

1. Тули М. Справочное пособие по цифровій електроніці: Пер. з англ.

- М.: Энергоатомиздат, 1990.

2. Довідник програміста і користувача/Под ред. А. Г. Шевчика,

Т. В. Демьянкова. - М.: "Кварта", 1993.

3. Довідник Вегнер В.А.
-----------------------< br>[1] У таблиці наведено значення біта DLAB регістра LCR, який управляєадресацією регістрів. Саме цей біт робить можливим доступ до різнихрегістрів контролера через порти з одним місцем. У наведеній таблиці вграфі «DLAB» коштує символ «X», якщо для адресації відповідногорегістра стан даного біта неістотно.
[2] При асинхронної передачі поняття біта нерозривно пов'язане зтривалістю сигналу, тому цілком можлива посилка нецілим числа стоп -бітів. Це може знадобитися, якщо підключений до комп'ютера пристрійНЕ програмується, а жорстко налаштована на аналіз стоп-бітів заданоїтривалості.