Последовательный_интерфейс_RS (лекции)

Последовательный интерфейс RS-232Широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхроннойпередачи данных, определяемый стандартом EIA RS-232-C и рекомендациями V.24CCITT. Изначально создавался для связи компьютера с терминалом. В настоящее времяиспользуется в самых различных применениях.Интерфейс RS-232-C соединяет два устройства. Линия передачи первого устройствасоединяется с линией приема второго и наоборот (полный дуплекс) Для управлениясоединенными устройствами используется программное подтверждение (введение в потокпередаваемых данных соответствующих управляющих символов). Возможна организацияаппаратного подтверждения путем организации дополнительных RS-232 линий дляобеспечения функций определения статуса и управления.СтандартEIA RS-232-C, CCITT V.24Скорость передачи115 Кбит/с (максимум)Расстояние передачи15 м (максимум)Характер сигналанесимметричный по напряжениюКоличество драйверов1Количество приемников1Схема соединенияполный дуплекс, от точки к точкеПорядок обмена по интерфейсу RS-232CНаименование НаправлениеОписаниеКонтакт(25-контактныйразъем)Контакт(9-контактныйразъем)DCDINCarrie Detect (Определениенесущей)81RXDINReceive Data (Принимаемыеданные)32TXDOUTTransmit Data (Передаваемыеданные)23DTROUTData Terminal Ready(Готовность терминала)204GND-System Ground (Корпуссистемы)75DSRINData Set Ready (Готовностьданных)66RTSOUTRequest to Send (Запрос наотправку)47CTSINClear to Send (Готовностьприема)58RIINRing Indicator (Индикатор)229Интерфейс RS-232C предназначен для подключения к компьютеру стандартныхвнешних устройств (принтера, сканера, модема, мыши и др.), а также для связикомпьютеров между собой.

Основными преимуществами использования RS-232C посравнению с Centronics являются возможность передачи на значительно большиерасстояния и гораздо более простой соединительный кабель. В то же время работать с нимнесколько сложнее. Данные в RS-232C передаются в последовательном коде побайтно.Каждый байт обрамляется стартовым и стоповыми битами. Данные могут передаватьсякак в одну, так и в другую сторону (дуплексный режим).Компьютер имеет 25-контактный (DB25P) или 9-контактный (DB9P) разъем дляподключения RS-232C. Назначение контактов разъема приведено в таблице.Назначение сигналов следующее.FG - защитное заземление (экран).TxD - данные, передаваемые компьютером в последовательном коде (логикаотрицательная).RxD - данные, принимаемые компьютером в последовательном коде (логикаотрицательная).RTS - сигнал запроса передачи.

Активен во все время передачи.CTS - сигнал сброса (очистки) для передачи. Активен во все время передачи. Говорит оготовности приемника.DSR - готовность данных. Используется для задания режима модема.SG - сигнальное заземление, нулевой провод.DCD - обнаружение несущей данных (детектирование принимаемого сигнала).DTR - готовность выходных данных.RI - индикатор вызова.

Говорит о приеме модемом сигнала вызова по телефонной сети.Наиболее часто используются трех- или четырехпроводная связь (для двунапрвленнойпередачи). Схема соединения для четырехпроводной линии связи показана на рисунке 1.Для двухпроводной линии связи в случае только передачи из компьютера во внешнееустройство используются сигналы SG и TxD. Все 10 сигналов интерфейса задействуютсятолько при соединении компьютера с модемом.Формат передаваемых данных показан на рисунке 2.

Собственно данные (5, 6, 7 или 8бит) соопровождаются стартовым битом, битом четности и одним или двумя стоповымибитами. Получив стартовый бит, приемник выбирает из линии биты данных черезопределннные интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приемника ипередатчика были одинаковыми, допустимое расхождение - не более 10%). Скоростьпередачи по RS-232C может выбираться из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600,19200, 38400, 57600, 115200 бит/с.Рис.1. Схема 4-проводной линии связи для RS-232CВсесигналыRS-232Cпередаютсяспециальновыбраннымиуровнями,обеспечивающими высокую помехоустойчивость связи (рис.1.).

Отметим, что данныепередаются в инверсном коде (логической единице соответствует низкий уровень,логическому нулю - высокий уровень).Для подключения произвольного УС к компьютеру через RS-232C обычно используюттрех- или четырехпроводную линию связи (см. рис. 1.), но можно задействовать и другиесигналы интерфейса.Рис.2. Формат данных RS-232CОбмен по RS-232C осуществляется с помощью обращений по специально выделеннымдля этого портам COM1 (адреса 3F8h...3FFh, прерывание IRQ4), COM2 (адреса2F8h...2FFh, прерывание IRQ3), COM3 (адреса 3F8h...3EFh, прерывание IRQ10), COM4(адреса 2E8h...2EFh, прерывание IRQ11). Форматы обращений по этим адресам можнонайти в многочисленных описаниях микросхем контроллеров последовательного обменаUART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), например, i8250, КР580ВВ51.Рис.3.

Уровни сигналов RS-232C на передающем и принимающемконцах линии связи.ОписаниеRS-232 — интерфейс передачи информации между двумя устройствами на расстоянии до30 метров. Информация передается по проводам с уровнями сигналов, отличающимися отстандартных 5В, для обеспечения большей устойчивости к помехам. Асинхроннаяпередача данных осуществляется с установленной скоростью при синхронизации уровнемсигнала стартового импульса.НазначениеИнтерфейс RS-232-C был разработан для простого применения, однозначноопределяемого по его названию: «Интерфейс между терминальным оборудованием исвязным оборудованием с обменом по последовательному двоичному коду».Чаще всего используется в промышленном и узкоспециальном оборудовании,встраиваемых устройствах.

Иногда присутствует на современных персональныхкомпьютерах.Принцип работыПо структуре это обычный асинхронный последовательный протокол, то есть передающаясторона по очереди выдает в линию 0 и 1, а принимающая отслеживает их и запоминает.Данные передаются пакетами по одному байту (8 бит).Вначале передаётся стартовый бит, противоположной полярности состоянию незанятой(idle) линии, после чего передаётся непосредственно кадр полезной информации, от 5 до8-ми бит.Увидев стартовый бит, приемник выжидает интервал T1 и считывает первый бит, потомчерез интервалы T2 считывает остальные информационные биты.

Последний бит —стоповый бит (состояние незанятой линии), говорящий о том, что передача завершена.Возможно 1, 1.5, 2 стоповых бита.В конце байта, перед стоп битом, может передаваться бит четности (parity bit) дляконтроля качества передачи. Он позволяет выявить ошибку в нечетное число бит(используется, так как наиболее вероятна ошибка в 1 бит).СоединителиОсновная статья: Сигналы последовательных портовУстройства для связи по последовательному каналу соединяются кабелями с 9-ю или 25-юконтактными разъёмами типа D-sub. Обычно они обозначаются DE-9 (или некорректно:DB-9), DB-25, CANNON 9, CANNON 25.Первоначально в RS-232 использовались DB-25, но, поскольку многие приложенияиспользовали лишь часть предусмотренных стандартом контактов, стало возможноприменять для этих целей 9-штырьковые разъёмы DE-9 (D-subminiature), которыерекомендованы стандартом RS-574.СтандартАссоциация электронной промышленности (EIA) развивает стандарты по передачеданных.

Стандарты EIA имеют префикс «RS». «RS» означает рекомендуемый стандарт, носейчас стандарты просто обозначаются как «EIA» стандарты. RS-232 был введён в 1962году. Стандарт развивался, и в 1969 г. представлена третья редакция (RS-232C). Четвёртаяредакция была в 1987 (RS-232D, известная также под EIA-232D). RS-232 идентиченстандартам МККТТ (CCITT) V.24/V.28, X.20bis/X.21bis и ISO IS2110. Самой последнеймодификацией является модификация "Е", принятая в июле 1991г. как стандарт EIA/TIA232E. В данном варианте нет никаких технических изменений, которые могли быпривести к проблемам совместимости с предыдущими вариантами этого стандарта.ПримечанияНа практике, в зависимости от качества применяемого кабеля, требуемое расстояниепередачи данных в 15 метров может не достигаться, составляя, к примеру, порядка 1,5 мна скорости 115200 бод для неэкранированного плоского или круглого кабеля.

Дляпреодоления этого ограничения, а также возможного получения гальванической развязкимежду узлами, можно применить преобразователи RS-232—RS-422 (с сохранением полнойпрограммной совместимости) или RS-232—RS-485 (с определёнными программнымиограничениями). При этом расстояние может быть увеличено до 1 км на скорости 921600бод и использовании кабеля типа "витая пара" категории 3..