Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Калининградский государственный технический университет

Кафедра систем управления и вычислительной техники

Лабораторная работа

«Организация обмена в последовательных каналах передачи данных»

по дисциплине

«Интерфейсы периферийных устройств»

Выполнил: студент группы 08-ВС Бархатов В.В. Проверил: доцент кафедры СУ и ВТ, к.т.н. Капустин В.В.

Калининград

2012

Цель работы: изучение принципов организации асинхронного обмена в последовательных каналах передачи данных. Приобретение практических навыков программирования асинхронных приемопередатчиков (UART).

Теоретические сведения:

Для интерфейсов систем передачи данных характерен обмен информацией, представленной в последовательном формате. Подобная организация информации упрощает и удешевляет собственно каналы передачи данных, однако требует использования достаточно сложной аппаратуры. В большинстве случаев функции управления реализуются специализированными интерфейсными БИС, именуемыми универсальными приемопередатчиками, адаптерами последовательной связи, контроллерами последовательного канала, УСАПП, UART и т.п.

RS-232C - предназначен для подключения к компьютеру стандартных внешних устройств (принтера, сканера, модема, мыши и др.), а также для связи компьютеров между собой. Основными преимуществами использования RS-232C по сравнению с Centronics являются возможность передачи на большие расстояния (по стандарту длина соединительного кабеля может доходить до 15 метров) и гораздо более простой кабель (с меньшим количеством проводов). Данные в интерфейсе RS-232C передаются в последовательном коде (бит за битом) побайтно. Каждый байт обрамляется стартовым и стоповыми битами. Данные могут передаваться как в одну, так и в другую сторону по разным проводам (дуплексный режим). Скорость передачи — до 14,4 Кbyte/sec (115,2 Кbit/sec) (реально 10,4 Кbyte/sec, учитывая вспомогательные биты B/start, B/stop, B/check).

Традиционно скорость передачи данных по последовательным линиям и шинам (когда речь идет о модемах и т.п.) измеряется в /бодах/ (bod – количество передаваемых битов за 1 секунду (bit/sek, Kbit/sek, Mbit/sek), а не в единицах байтов, как это делается для параллельных шин, таких как, например ISА, РСI или АGР.

Выполнение работы:

Устройства, которые передают или принимают информацию по интерфейсу RS -232C, должны иметь в своем составе узел, называемый контроллер последовательного интерфейса. В ПК в качестве контроллера используется так называемый COM- порт (Communication Port), который обеспечивает асинхронный обмен по стандарту RS -232C.

a) b)

Соединение компьютера и внешнего устройство по протоколу rs232: (a) - при помощи трёх линий, (b) - с использованием нуль-модемного кабеля

Обмен по RS-232C осуществляется компьютером с помощью обращений по специально выделенным для этого портам COM1 (адреса 3F8...3FF, прерывание IRQ4), COM2 (адреса 2F8...2FF, прерывание IRQ3), COM3 (адреса 3E8...3EF, прерывание IRQ10), COM4 (адреса 2E8...2EF, прерывание IRQ11).

Один из вариантов сопряжения микропроцессорных устройств, имеющих сигналы TTL-уровня с PC представлен на рисунке ниже. По стандарту RS-232C уровни сигналов на выходах передатчика/приёмника PC должны быть в диапазонах /-12...-3V/ и /+3...+12V/ для представления единицы “1” и нуля “0” соответственно. В схеме использована 2-х канальная м/с MAX232 преобразователь сигналов TTL-уровня в соответствующие стандарту RS-232C сигналы. Даная схема не обеспечивает гальванической развязки с PC.

Связь между двумя устройствами осуществляется с помощью проводного кабеля, в котором каждый проводник имеет строго определенное назначение. По стандарту определено несколько вариантов физической реализации интерфейса RS -232C. В ПК обычно устанавливается компактный вариант – 9-тиконтактный разъем DB-9.

Назначение сигналов интерфейса RS-232C.

• DCD - Data Carrier Detected - вход сигнала обнаружения несущей удаленного модема.

• #RD - Receive Data - последовательные данные - вход приемника.

• #TD - Transmit Data - последовательные данные г выход приемника.

• #DTR - Data Terminal Ready - выход сигнала готовности терминала

обмену данными. Состояние "включено" поддерживает коммутируемый канал в состоянии соединения.

• SG - Signal Ground- сигнальная (схемная) земля, относительно

которой действуют уровни сигналов.

• #DSR - Data Set Ready - вход сигнала готовности от аппаратуры

передачи данных (модем в рабочем режиме подключен к каналу и закончил действия по согласованию с аппаратурой на противоположном конце канала).

• #RTS - Request To Send- выход передачи данных: состояние «включено»

уведомляет модем о наличие у терминала данных для передачи. В полудуплексном режиме используется для управления направлением -состояние "включено" служит сигналом модему на переключение в режим передачи.

• #CTS - Clear To Send - вход разрешения терминалу передавать данные.

Состояние "выключено" запрещает передачу данных. Сигнал используется для аппаратного управления потоками данных.

• RI - Ring Indicator - вход индикатора вызова (звонка). В

коммутируемом канале этим сигналом модем сигнализирует о принятии вызова.

Рассмотрим временные диаграммы передачи данных для случая подключения модема к контроллеру интерфейса RS-232C. Цифрами и пунктирами на временной диаграмме указаны этапы возможные при передаче, возникающие при изменении состояния управляющих сигналов. Знак # указывает, что активное состояние сигнала – логический ноль.