[02.12.11] Лекция №13 (Конспекты - Микропроцессоры)

Лекция №13 [02.12.11]

Интерфейсы последовательной связи МК

При асинхронном режиме допустимые отличия частоты приёмника и передатчика – 5%. У байта стартовый бит и стоповый бит. Промежуток времени между стоповым битом одного байта и стартовым следующего может быть любым.

При синхронном режиме нужен дополнительный сигнал синхронизации по отдельной линии.

Ряд скоростей обмена, регламентированный международными стандартами: 1200, 2400, 4800, 9600 … 115200 бит/сек.

Интерфейсы: RS232C, RS432A, RS422A, RS485 и другие. А нам надо разобрать организацию последовательного порта UART МК AVR.

Последовательный порт UART

Имеет в составе модуль полнодуплексной связи, в котором осуществляется последовательная передача. Порт PD: PD0 и PD1.

Структурная схема модуля UART:

После получения стартового бита, начинается обработка. Решение о значении принятого разряда принимается по результатам трёх выборок входного сигнала в середине битового периода. Состоянием разряда считается логическое значение, которое было получено по меньшей мере в двух из трёх выборок.

Распознавание стоп-бита осуществляется тоже по трём выборкам входящего сигнала. Стоп-бит считается принятым, если значение хотя бы двух из трёх равно единице. В противном случае фиксируется ошибка приёма.

Скорость передачи: [бод], где

- содержимое регистра контроллера скорости передачи;

- частота МК.

Обзор типовых интерфейсов МК

Интерфейсы:

1) USB. Для его поддержки в МК требуются специальные МК-блоки.

Скорости: 1.5 мбит/сек, 12 мбит/сек, 480 мбит/сек.

Питание: 5 В, ток потребления: 500 мА

Число устройств: до 127.

Четыре проводника: два для данных, один питание, один общий.

Хост (главный узел) и устройство-функция (законченный функциональный узел, предназначенный для выполнения какой-либо специфической функции). А объединяющий оба – составное устройство.

Максимальное количество уровней в иерархии дерева подключений: 7. Например:

Пакеты USB-интерфейса:

1) пакет-маркер – описывает тип и направление передачи, адрес устройства и порядковый номер конечной адресуемой точки (адресуемой части УФ). Типы пакетов-маркеров: IN, OUT, SOF, SETUP;

2) пакет данных – до 1023 байт;

3) пакет согласования – для сообщения о результатах пересылки данных, однобайтовый код. Разновидности пакетов: ACK, NAK, STALL;

4) пакет PRE – указатель низкоскоростной передачи.

Каждый из пакетов содержит поле синхронизации, последние два бита которого являются полем начала пакета, а сам пакет заканчивается полем разграничителя. Каждая передача состоит из трёх фаз:

1) передача пакета-маркера;

2) передача данных;

3) передача пакета согласования.

Предусмотрены три разновидности типов пересылки:

1) потоковая – для передачи относительно большого объёма информации. Должна обеспечивать безошибочную передачу данных между хостом и УФ. Безошибочность достигается обнаружением ошибок и повтором передачи;

2) управляющая – для конфигурации устройства. Содержит не менее двух стадий обмена. Первая – SETUP, вторая - STATUS, а между ними может помещаться третья – передача данных;

3) пересылка с прерываниями – для передачи небольшого объёма информации. В этом случае осуществляется управление прерываниями, и если хост успешно получил данные, то он отправляет пакет подтверждения ACK;

4) изохронная – для работы в случае реального режима времени. Отличается отсутствием фазы согласования и отсутствием повторной передачи при возникновении ошибки.

В высокоскоростном режиме кадры делятся на микрокадры, передаваемые со скоростью 125 микросекунд/микрокадр;

2) I2C – на разработанную фирмой Philips последовательную шину (I2C bus), используемую для соединения находящихся на печатной плате небольших микросхем различного назначения; таких как CMOS memory и RTC , которые продолжают работать и при выключенном компьютере. Шина I2C имеет всего две двунаправленные линии: линию данных (Serial Data Line, SDL) и линию синхронизации (Serial Clock Line, SCL). В каждый конкретный момент времени обмен осуществляется только между двумя подключёнными к шине устройствами, одно из которых является инициатором обмена (master), а другое - ведомым (slave);

3) SPI – последовательный интерфейс (периферийных устройств) передача по нему идёт бит за битом.