3.1.3 Контроль и диагностика неисправностей средств коммуникации рс.

3.1.3.1) Контроль и диагностика неисправностей сом-портов

Конфигурирование СОМ-портов.

Управление последовательным портом разделяется на два этапа: предварительное конфигурирование аппаратных средств порта (через SetUp), и текущее (оперативное) переключение режимов работы прикладным или системным программным обеспечением. Способ и возможности конфигурирования СОМ-порта определяются его исполнением и размещением. Порт, расположенный на плате расширения, устанавливаемой в слот ISA, конфигурируется перемычками на самой карте, а расположенный на системной плате – программно, через утилиту SetUp.

Чтобы правильно сконфигурировать платы портов, придется переставлять на них перемычки или переключать соответствующие переключатели, а т. к. подобных плат существует множество типов, то сведения об их конфигурировании, следует искать в инструкции по эксплуатации конкретной платы.

Конфигурированию подлежат:

1) базовый адрес, могущий иметь значения 3F8h, 2F8h, 3E8h, 2E8h. BIOS, перед загрузкой ОС, проверяет наличие СОМ-портов и присваивает обнаруженным портам логические имена СОМ1, СОМ2, СОМ3 и СОМ4 именно в такой последовательности;

2) используемая линия запроса прерывания для СОМ1 и СОМ3 – обычно IRQ4 или IRQ11, для СОМ2 и СОМ4 – IRQ3 или IRQ10. Прерывания необходимы для портов, к которым подключаются устройства ввода (мышь, дигитайзер), UPS и модемы. При связи двух компьютеров нуль-модемным кабелем, прерывания обычно не используются;

3) использование канала DMA для UART 16450 или 16550 – это разрешение использования и номер канала DMA при работе с СОМ-портом, но с СОМ-портами режим DMA используется редко.

Лучше всего использовать для конфигурирования стандартные принятые для СОМ-портов значения (таблица 3.1).

Проблема может возникнуть, когда BIOS регистрирует эти порты. Если оказывается, что последовательный порт по адресу 3F8 не обнаружен, а адрес 2F8 занят, скажем, модемом, то порту СОМ1 ошибочно присваивается адрес 2F8. Для СОМ1 зарезервирована линия IRQ4, но порт с адресом 2F8, будет использовать ресурсы СОМ2, т. е. линию IRQ3, а не IRQ4, и если теперь обращаться к СОМ1 через DOS, то выяснится, что последовательный порт или модем не работают.

Таблица 3.1 Стандартные адреса ввода-вывода и прерывания для последовательных портов).

Тип шины	Порт	Адрес в\в	IRQ
Все	COM1	3F8	IRQ4
Все	COM2	2F8	IRQ3
ISA	COM3	3E8	IRQ4
ISA	COM4	2E8	IRQ3
ISA	COM3	3E0	IRQ4
ISA	COM4	2E0	IRQ3
ISA	COM3	338	IRQ4
ISA	COM4	238	IRQ3

Другая проблема связана с тем, что в BIOS компьютеров с шиной ISA, не предусмотрена возможность использования СОМ3 и СОМ4. Поэтому DOS-команда MODE не может быть выполнена для последовательных портов с номерами больше, чем 2. DOS получает информацию об устройствах ввода-вывода от BIOS, которая, в свою очередь, идентифицирует подключенные устройства при выполнении процедуры POST. При этом в старых компьютерах проверяются только два первых их всех возможных установленных портов. Существуют вспомогательные программы, позволяющие добавить в BIOS информацию о СОМ-портах, делая их доступными для DOS, например, программа Port Finder. Активизируя дополнительные порты, эта программа позволяет обращаться к СОМ3 и СОМ4 программам, в которых такая возможность заранее не предусматривалась.

Для дополнительных портов должны использоваться и отдельные прерывания, но, как видно из таблицы 1.3, СОМ-портам назначены всего два запроса – IRQ3 и IRQ4. Поэтому, все подключаемые СОМ-порты должны быть разбиты на две группы так, чтобы с портами, использующими одно и то же IRQ, работали внешние устройства, которые не будут работать одновременно, а одновременно работающие ПУ – использовали порты с разными прерываниями.

Режим работы порта по умолчанию: 2400 бит/сек, 7 бит данных, 1 стоп-бит. Режим работы и использование контроля четности, заданные при инициализации порта во время работы BIOS, может изменяться в любой момент времени (оперативное переключение) самой прикладной программой, или командой DOS MODE COMx: с указанием соответствующих параметров.

Неисправности и тестирование СОМ-портов.

Тестирование последовательных портов начинают с проверки их опознавания системой. Список адресов обнаруженных портов указывается в таблице, выводимой BIOS на экран перед загрузкой DОS. Если BIOS обнаруживает меньше портов, чем установлено физически, то, вероятно, каким-либо двум портам присвоен один и тот же адрес. Эту ошибку может обнаружить тест-программа только с использованием внешней заглушки (External Loop Back), т. к. без заглушки, конфликтующие, но исправные порты, будут работать параллельно, обеспечивая совпадение считанной информации. Если физически установлен один порт и его не обнаруживает BIOS, то причины могут быть в том, что порт был отключен при конфигурировании, или вышел из строя (чаще всего, из-за нарушения правил подключения).

При работе СОМ-порта с мышью или модемом, последние могут не работать из-за некорректной настройки аппаратного прерывания.

В первом приближении, СОМ-порт можно протестировать диагностической программой, например, CheckIt или NDiags без использования заглушек. Этот режим проверяет функционирование контроллера UART (внутренний диагностический режим) и выработку прерываний, но не затрагивает входные и выходные формирователи. Если тест без заглушки не проходит, то причину следует искать или в конфликте адресов, прерываний, или в самом контроллере UART.

Для более достоверного тестирования, следует использовать тестирование с внешней заглушкой. СОМ-порт использует большее количество входных сигналов чем количество выходных, так что возможно выполнить полную проверку всех цепей и сигналов.

Заглушка соединяет входы приемников с выходами некоторых передатчиков, замыкая информационную петлю, или петлю управления-квитирования. Обязательная для всех заглушек перемычка RTS – CTS позволяет работать передатчику, без нее информация не может передаваться. Выходной сигнал DTR используется программой CheckIt для проверки входных линий DSR, DCD и RI.

Если тест без заглушки проходит, а с заглушкой – нет, то дефект следует искать во внешних формирователях, или их питании +/– 12 В, с помощью осциллографа или вольтметра. Рекомендуется следующая последовательность проверки:

1. проверить наличие двуполярного питания выходных схем передатчиков;

2. проверить напряжение на выходах TхD, RTS и DTR. После аппаратного сброса, на выходе TхD должен быть отрицательный потенциал порядка –12 вольт, а на выходах RTS и DTR – такой же положительный;

3. соединив контакты линий RTS и CTS (или установив заглушку), попытаться вывести на СОМ-порт небольшой файл (например, командой COPY C:\autoexec.bat COM1). С исправным портом эта команда успешно выполнится за несколько секунд, с сообщением об успешном копировании. Во время этого вывода потенциалы на выходах RTS и DTR должны измениться на отрицательные, а на выходе TхD должна появиться пачка двуполярных импульсов с амплитудой более 5 вольт. Если потенциалы RTS и DTR не изменились, то ошибка заключена все-таки в буферных формирователях. Если на выходе RTS (и входе CTS) появился отрицательный потенциал, а команда COPY выполнилась с ошибкой, то, вероятно, вышел из строя приемник на линии CTS. Если команда COPY проходит успешно, а изменения потенциала на выходе TхD не обнаруживаются, то виноват буферный передатчик сигнала TхD.

Возможности ремонта СОМ-порта однозначно определяются его исполнением: интегрированы, или нет буферные формирователи прямо в состав интерфейсной БИС.

Неисправный СОМ-порт, установленный на системной плате, можно отключить опциями BIOS SetUp.

Сам формат асинхронной посылки уже позволяет выявить некоторые из возможных ошибок передачи:

1) если принят положительный перепад (передний фронт старт-бита), сигнализирующий о начале посылки, а по стробу старт-бита зафиксирован уровень логической единицы (нижний уровень), то старт-бит считается фантомным и приемник снова переходит в состояние ожидания;

2) если во время, отведенное под стоп-бит (стоп-биты), обнаружен уровень логической единицы, то фиксируется ошибка стоп-бита;

3) если передача оговорена с передачей бита паритета, а байт принят с нарушением паритета по четности, или нечетности, (что оговаривается перед началом передачи), то фиксируется ошибка передачи данных;

4) если произойдет обрыв линии данных, что принимается портом за логический нуль, то приемник примет его за стартовый бит, затем будут приняты 8 нулевых бит, но логический нуль на месте стоп-бита будет свидетельствовать об ошибке формата передачи.

Контрольные вопросы.

1. Что подлежит конфигурированию в параметрах СОМ-порта?

2. Как можно использовать СОМ3 и СОМ4 при их работе с шиной ISA?

3. Что требуется для полной проверки и диагностики СОМ-портов?

4. Сигналами каких уровней обменивается стандартный СОМ-порт с терминальными устройствами?

5.Как можно отключить неисправный СОМ-порт, еси он интегрирован на системную плату РС?