Дипломная работа: Комп’ютерне моделювання роботи послідовного порта

а) б)

Рис. 1.3. Нуль-модемний кабель:

а − мінімальний; б − повний

Протокол RS-232

Через простоту і низькі апаратні вимоги (у порівнянні, наприклад, з паралельним інтерфейсом), послідовні інтерфейси активно використовуються в електронній промисловості. В даний час найбільш розповсюдженим є стандарт, розроблений асоціацією промислових засобів зв'язку (ТІA, TelecommunicationIndustryAssociation, http://www.tiaonline.org) і асоціацією електронної промисловості (EIAElectronicIndustriesAlliance, http://www.eia.org) "EIA/TIA-232-E". Більш відомий за назвою "RS-232".

Стандарт RS-232 (його офіційна назва "InterfaceBetweenDataTerminalEquipmentandDataCircuit-TerminationEquipmentEmployingSerialBinaryDataInterchange") призначений для підключення апаратури, що передає чи приймає дані, до кінцевої апаратури каналів даних. Стандарт описує керуючі сигнали інтерфейсу, пересилання даних, електричний інтерфейс і типи роз’ємів.

Інтерфейс RS-232 використовується й у багатьох пристроях звичайного персонального комп'ютера, починаючи з "миші" і модему до ключів апаратного захисту. І хоча уже всі комп'ютери мають інтерфейс USB, інтерфейс RS-232 ще живий і активно застосовується.

Відповідно до стандарту RS-232, сигнал (послідовності бітів) передається напругою. Передавач і приймач є несиметричними: сигнал перелається щодо загального проводу (на відміну від симетричної передачі протоколу RS-485 чи RS-422). У табл. 1.1 приведені границі напруг для сигналів приймача і передавача. Логічному нулю на вході приймача відповідає діапазон +3...+12В, а логічній одиниці - діапазон -12...-3 В. Діапазон -3...+3 В - зона нечутливості, що забезпечує гістерезис приймача (передавача). Рівні сигналу па виходах повинні бути в діапазоні -12...-5 В для представлення логічної одиниці і +5...+ 12 В для представлення логічного нуля. Взагалі говорячи, стандарт RS-232 складається з трьох частин. Перша частина, стандарт RS-232C, була прийнята 1969 року і містить опис електричних ланцюгів і сигналів несиметричного послідовного зв'язку. Друга частина, стандарт RS-232D, прийнята в 1987 році і визначає додаткові лінії тестування, а також формально описує роз’єм DB-25. Третя частина, RS-232E, прийнята в 1991 році.

Таблиця 1.1. Межі напруг СОМ-порта (стандарт RS-232)

Діапазон нап-руг входу приймача	Діапазон нап-руг виходу пере-давача	Стан керую-чого сигналу	Стан лінії даних
Логічний 0 Логічна 1	від –12 до -3 В від +3 до +12 В	від –12 до -5 В від +5 до +12 В	ON OFF	MARK SPACE

Інтерфейс не забезпечує гальванічної розв'язки пристроїв. Підключення і відключення інтерфейсних кабелів пристроїв з незалежним живленням повинно здійснюватись при відключеному живленні. Один із самих неприємних недоліків стандарту RS-232 - погана перєшкодозахищеність і, відповідно, короткі лінії передачі. Природно, були створені стандарти, що вирішують ці проблеми.

Протокол RS-422A

Стандарт RS-422A (інша назва ITU-TV.II) визначає електричні характерис-тики симетричного цифрового інтерфейсу. Він передбачає роботу на більш високих швидкостях (до 10 Мбіт/с) і більших відстанях (до 1000 м) в інтерфейсі DTE-DCE. Для його практичної реалізації, на відміну від RS-232, вимагаються два фізичних проводи на кожен сигнал. Реалізація симетричних ланцюгів забезпечує найкращі вихідні характеристики.

Подібно V.28, даний стандарт є простим описом електричних характеристик інтерфейсу і не визначає параметри сигналів, типи роз’ємів і протоколи керування передачею даних. Для ліній інтерфейсів RS-422A та RS-423A можуть бути використані різні провідники (чи пари провідників) того самого кабелю.

Стандарт RS-422A був розроблений разом з RS-423A і дозволяє розміщувати лінії цих інтерфейсів в одному кабелі. Він несумісний з RS-232, і взаємодія між RS-422Aі RS-232 може бути забезпечена тільки за допомогою спеціального интерфейсного конвертера. Практично це повнодуплексний протокол RS-435. Прийом і передача йдуть по двох окремих парах проводів, причому на кожній парі може бути тільки по одному передавачу.

Протокол RS-423A

Стандарт RS-423A(інша назва V.6)визначає електричні характеристики несиметричного цифрового інтерфейсу. "Несиметричність" означає, що даний стандарт, подібно RS-232, для кожної лінії інтерфейсу використовує тільки один провід. Прн цьому для всіх ліній використовується єдиний загальний провід. Як і RS-422A, цей стандарт не визначає сигнали, конфігурацію виводів чи типи роз’ємів. Він містить тільки опис електричних характеристик інтерфейсу. Стандарт RS-423Aпередбачає максимальну швидкість передачі 100 Кбіт/с.

2.1.2 Будова і принцип роботи послідовного порта

Послідовна передача даних

Послідовний потік даних складається з бітів синхронізації і власне бітів даних. Формат послідовних даних містить чотири частини: стартовий біт, біти даних (5-8 біт), перевірочний і стоповий біти; уся ця конструкція іноді називається символом. На рис. 2.1 зображений типовий формат послідовних даних. Коли дані не передаються, на лінії встановлюється рівень логічної одиниці. Це називається режимом очікування. Початок режиму передачі даних характеризується передачею рівня логічного нуля тривалістю в одну елементарну посилку. Такий біт називається стартовим. Біти даних посилаються послідовно, причому молодший біт - першим; усього їх може бути від п'яти до восьми.