CBRR1510 (Разработка системы управления асинхронным двигателем с детальной разработкой программ при различных законах управления), страница 8

3.6.2 Интерфейс последовательного канала связи ЭВМ

с контроллером

Последовательный интерфейс обычно используется для большинства периферийных устройств, таких как плоттер, удаленный принтер, мышь, внешний модем, программатор ПЗУ и т. д. До настоящего времени для последовательной связи IBM PC-совместимых компьютеров используются адаптеры с интерфейсом RS-232C (Recommended Standart 232 Version C) (новая ревизия - EIA-232D). Описание этого интерфейса было опубликовано Американской промышленной ассоциацией еще в 1969 году. Европейским аналогом RS-232 являются два стандарта, разработанные CCITT (Comite Consultatif Internationale de Telegraphique et Telephonique) - МККТТ (Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии): V.24 (механические характеристики) и V.28 (электрические характеристики). Сегодня эта организация носит название ITU-T. Хотя первоначально RS-232 был предназначен для связи центральной машины с терминалом, его простота и богатые возможности обеспечили ему более широкое применение. В современном IBM PC-совместимом компьютере может использоваться до четырех последовательных портов, имеющих логические имена соответственно COM1, COM2, COM3 и COM4. Базовые адреса портов и соответствующие прерывания приведены в таблице

Таблица

Обозначение	Диапазон адресов	Прерывание
COM1	2F8h - 2FFh	IRQ4
COM2	3F8h - 3FFh	IRQ3
COM3	2E8h - 2Efh	IRQ10(IRQ2)
COM4	3E8h - 3Efh	IRQ11(IRQ5)

Следует обратить внимание на тот факт, что использование прерываний IRQ10 и IRQ11 для последовательных портов возможно только на плате ввода-вывода для PC/AT (двойной слот). В компьютере, совместимом с PC/XT, для этой цели можно задействовать только два прерывания (IRQ4 и IRQ3) или использовать, если возможно, прерывание IRQ2 или IRQ5.

В адресном пространстве IBM PC-совместимых компьютеров последовательный адаптер занимает восемь последовательных адресов, включая базовый. Однако через эти восемь адресов происходит обращение к 12 регистрам, которые программируются соответствующим образом (приложение ).

По существу, сердцем последовательного адаптера является микросхема UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter - универсальный асинхронный приемопередатчик). В IBM PC и PC/XT для этой цели использовалась микросхема типа 8250. После того как в ней были обнаружены ошибки, появились ее версии с буквами A и B. Для PC/AT решено было применить микросхему 16450, которая превосходила по скорости 8250. Улучшенной версией UART 16450 стала микросхема 16550. В настоящее время обычно используется UART 16550A. Данная микросхема имеет 16-символьный буфер на прием и на передачу, и, кроме того, может использовать несколько каналов прямого доступа в память DMA (Direct Memory Access). Другая версия этой микросхемы - 16550AFN.

Стандарт передачи и приема использует высокие уровни сигналов до +/-15 В или +/-12 В. Уровень логического нуля соответствует напряжению +12В, а логической единицы - -12 В. При передаче микросхема UART преобразует параллельный код в последовательный и передает его побитно в линию, обрамляя исходную последовательность битами старта, останова и контроля. При приеме данных UART преобразует последовательный код в параллельный (опуская служебные символы).

Основным преимуществом последовательной передачи является возможность пересылки данных на расстояния 1000 метров. В простейшем случае для приема и передачи через последовательный порт необходимо только три сигнала : TxD (Transmit Data - Передача данных), RxD (Recevive Data - Прием данных) и GND (Ground - "Земля").

В IBM PC-совместимых компьютерах существует два основных типа кабелей для интерфейса RS-232 : 25-сигнальный, изначально предусмотренный стандартом RS-232, и 9-сигнальный, используемый в соответствии с EIA-232D. При использовании последовательного интерфейса одно из устройств выступает как DTE (Data Terminal Equipment - Оконечное оборудование данных), а другое как DCE (Data Communication Equipment - Оборудование для передачи данных). Различие между ними состоит в направлении используемых сигналов. То есть, если сигнал для DTE является входным, то для DCE этот же сигнал будет выходным и наоборот.

Электрические параметры сигналов RS-232C:

Входное напряжение ± 3V ¸ ±15V ;

Входное сопротивление 3kOm ¸ 7kOm ;

Входное напряжение при нагрузке

3¸7 kOm .. 7,5±2,5V.

3.6.3 Организация обмена по последовательному каналу

Протокол информационного канала реализуется при помощи программного обеспечения, зашитого в ПЗУ. Информационный канал придает передаваемому сообщению определенную форму и в соответствии с этой формой упаковывает сообщение при передаче и распаковывает при приеме.

Аналогичную задачу должно решать программное обеспечение абонента.

Сообщение - это оформленная по определенным правилам последовательность байтов, имеющих помимо функционально законченной смысловой части также признак начала и конца сообщения.

Для передачи данных составим протокол обмена между контроллером и ЭВМ по последовательному каналу.

Обмен терминал-контроллер: посылки состоят из 5-ти байт.

1-й байт:

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
1	1	X	X	X	X	X	X

D7-D6 - признак старт-байта;

D5-D0 - поле команды.

2-й и 3-й байт:

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
0	0	X	X	X	X	X	X

D5-D0 - 6 битов поля данных.

4-й байт:

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
0	0	X	X	X	X	X	X

D5-D2 - 4 младших бита старшего байта контрольной суммы (D3-D0);

D1-D0 - 2 старших бита младшего байта контрольной суммы (D7-D6).

5-й байт:

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
0	0	X	X	X	X	X	X

D5-D0 - 6 младших битов младшего байта контрольной суммы.

Коды команд обмена “терминал-контроллер” помещены в таблицу

Включить двигатель	00H
Выключить двигатель	01H
Передать состояние 1-го и 2-го датчиков	02H
Передать состояние 3-го и 4-го датчиков	03H
Установить значение разгона (значение содержится в поле данных 2 и 3-го байта команды)	04H
Передать значение тахометра	05H

Обмен контроллер-терминал: посылки состоят из 6-ти байт.

1-й байт:

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
1	1	X	X	X	X	X	X

D7-D6 - признак старт-байта;

D5-D0 - поле команды.

2-й байт:

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
0	0	*	*	X	X	X	X

D5-D4 - состояние пускателей “пуск” и “стоп”;

D3-D0 - поле данных.

3-й и 4-й байт:

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
0	0	X	X	X	X	X	X

D5-D0 - поле данных.

5-й и 6-й байт:

D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
0	0	X	X	X	X	X	X

D5-D0 - значение контрольной суммы (аналогично обмену “терминал-контроллер”).

Коды команд обмена “контроллер-терминал” помещены в таблицу

Данные 1-го и 2-го датчиков	00H
Данные 3-го и 4-го датчиков	01H
Данные разгона двигателя	02H
Данные тахометра	03H

Примечание: данные содержатся в упакованном виде со 2-го по 4-й байт посылки в поле данных.