6.2.2. Асинхронный последовательный обмен
Наиболее распространенная форма последовательной связи – асинхронный обмен SCI, при котором байт данных посылается как пакет, включающий информацию о начале и конце передачи данных, а также информацию для контроля ошибок.
Первым передается не бит данных, а старт-бит, указывающий на начало передачи данных. Этот бит используется приемником для синхронизации процесса чтения данных, которые следуют за старт-битом. После битов данных может следовать бит четности (контрольный бит), который используется для проверки правильности полученных данных. В современных ЭВМ применяются пакеты длиной до 8 и 16 бит.
При асинхронном чтении данных приемник ждет прихода старт бита, когда на линии устанавливается низкий уровень. Через половину времени передачи одного бита линия вновь опрашивается. Если на линии все еще установлен низкий уровень сигнала, то приемник ждет один период и считывает данные.
Наиболее популярные интерфейсы асинхронной последовательной связи являются RS-232с и USB, которые в настоящее время являются международными стандартами и используют универсальный синхронно/асинхронный приёмопередатчик, устройство которое переводит данные из последовательной в параллельную форму (и обратно). UART представляет собой отдельное устройство или является частью интегральной схемы, используется для передачи данных через последовательный порт компьютера или периферийного устройства, также его часто встраивают в МК.
В приемопередатчик UART встроен специальный контроллер скорости передачи данных, представляющий собой делитель частоты для определения скорости передачи данных на основании такта системной синхронизации.
Данные интерфейсы могут, соединяется двумя сигналами, RxD для приема с шины и TxD для передачи на шину.
При использовании интерфейса RS-232с необходимо использовать драйвер преобразования уровня. Данную функцию могут выполнять ИС ADM202, max232, а также МАХ3311Е - МАХ3313Е, МАХ3316Е - МАХ3319Е и др.
Интерфейс USB (Universal Serial Bus) или универсальная последовательная шина. Для организации USB интерфейса можно применить интегральные схемы PDIUSBD12 или USBN9603/4. Пример подключения USB интерфейса к параллельному порту ввод-вывода МК представлен на рис 42.
Рис. 42. Подключение интегральной схемы USBN9603/4 к
параллельному порту ввод-вывода микроконтроллера
Данный интерфейс имеет следующие технические характеристики:
- высокая скорость обмена - 12 Mb/s;
- максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена – 5 m;
- низкая скорость обмена - 1.5 Mb/s;
- максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена – 3 m;
- максимальное количество подключенных устройств – 127;
- напряжение питания для периферийных устройств - 5 V.
Сигналы USB передаются по 4-х проводному кабелю где, GND - цепь "корпуса" для питания периферийных устройств, Vсс - +5V также для цепей питания. Шина D+ предназначена для передачи данных по шине, а шина D- для приема данных.
Для управления интегральной схемой предназначены следующие выводы: CS – выбор микросхемы, активный по низкому уровню; RD – чтение, активный по низкому уровню; WR – запись, активный по низкому уровню; D7-0 – линия шины данных; MODE1-0 –немультиплексорный параллельный интерфейсный режим; RESET –активный уровень – низкий, аппаратный сброс, который приводит к сбросу всех регистров устройства, приводя их в исходное состояние; DACK –активный по низкому уровню сигнал используется, только если разрешен DMA; XIN – вход для внутренней схемы 24 МГц кварцевого осциллятора; XOUT – выход кварцевого осциллятора.
На рис. 43 представлен пример подключения USB интерфейса к МК посредством ИС FT232R.
Микросхема FT232R (FT232RL и FT232RQ) является высокоинтегрированным переходником USB в UART позволяющая организовать последовательный обмен данными между внешним устройством на МК и компьютером через шину USB.
Для упрощения использования в чип включены:
- внутренняя EEPROM-память объемом 1024 бит;
- задающий генератор и USB резисторы.
Рис. 43. Подключение интегральной схемы FT232R к универсальному
синхронно/асинхронному приёмопередатчику микроконтроллера