3.2. Аппаратные интерфейсы пк

Одними из основных требований к промышленным сетям являются низкая стоимость линий связи и надежность передачи данных. Данные, как правило, передаются последовательно бит за битом по одному физическому каналу. Такой режим передачи не только экономит кабельное оборудование, но и позволяет решать задачи по надежной передаче данных на большие расстояния. Время передачи увеличивается пропорционально длине битовой строки.

Наиболее часто асинхронный режим передачи данных осуществляется через последовательный порт персонального компьютера по стандарту RS-232C. В последнее время все более находит применение передача данных по последовательной шине USB.

3.2.1. Стандарт rs-232c

Стандарт RS-232C – широко используемый стандартный интерфейс, обеспечивающий работу стандартного оборудования передачи данных между модемами, преобразователями интерфейса, терминалами и компьютерами в симплексном, полудуплексном и дуплексном режимах.

Стандарт регламентирует электрические характеристики сигналов интерфейса, нумерацию цепей, скорости передачи и тип разъемов, описывает управляющие сигналы интерфейса, пересылку данных. Стандарт предусматривает асинхронный и синхронный режимы обмена, но COM-порты поддерживают только асинхронный режим. Основные характеристики интерфейса RS-232C приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3. Стандарт EIA RS-232C, CCITT V.24

Скорость передачи, макс., кбит/с	115
Расстояние передачи, макс., м	15
Характер сигнала	несимметричный по напряжению
Количество передатчиков	1
Количество приемников	1
Схема соединения	полный дуплекс, от точки к точке

Электрически система основана на импульсах напряжения постоянного тока с уровнем 12 В, кодирующих последовательности «0» и «1». Механически этот стандарт определяет 9-и 25-контактные разъемы типа DB9 или DB25, в последнее время обычно используется разъем типа DB9. Основные сигналы передаются по линиям «передача/прием» данных. Для асинхронного обмена через модем необходимо 8 цепей, а для аналогичной связи по физическому каналу достаточно трех (TD-данные передатчика, RD-данные приемника и SG-сигнальная земля) (рис. 3.7,а). Битовая структура байта для асинхронной связи показана на рис. 3.7,б.

а)

б)

Рис. 3.7. Соединение портов (а) и структура байта (б)

Компьютер может иметь до 4-х СОМ-портов с поддержкой на уровне BIOS. Если необходимо большее число СОМ-портов, то устанавливается специальный адаптер-мультиплексор на 4, 8, 12 или 16 СОМ-портов.

Стандарт RS-232C описывает несимметричные передатчики и приемники – сигнал передается относительно общего провода – схемной земли.

Интерфейс не обеспечивает гальванической развязки устройств.

Логической единице соответствует диапазон напряжения от минус 12 до минус 3 В; логическому нулю – от +3 до +12 В.

Для входов управляющих сигналов состоянию ON («включено») соответствует диапазон от +3 до +12 В, состоянию OFF («выключено») – от минус 12 до минус 3 В. Диапазон от минус 3 до +3 В – зона нечувствительности, обусловливающая гистерезис приемника: состояние линии будет считаться измененным только после пересечения порога (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Пример сигналов RS-232C

Уровни сигналов на выходах передатчиков должны быть в диапазонах от минус 12 до минус 5 В и от +5 до +12 В. Разность потенциалов между схемными землями (SG) соединяемых устройств должна быть менее 2 В, при более высокой разности потенциалов возможно неверное восприятие сигналов.

Интерфейс предполагает наличие защитного заземления для соединяемых устройств.