5.2.3 Структурная схема порта

Порт подключается к системной шине ввода/вывода процессора ISA или PCI(на рисунке слева) и к перефирийному устройству (модем, манипулятор, принтер игровая приставка и т.п.) через разъем DB9 или DB25, изображенный справа.

Команды процессора (in add_prt; out add_prt, data) позволяют записывать информацию в порт или читать ее из порта. Запись или чтение из порта называют взаимодействием с портом. Для процессора порт представляется набором регистров в последовательно расположенных адресах области ввода/вывода. Команда out записывает в указанный регистр данные (байт или слово), команда in читает из указанного регистра данные (байт или слово). Для организации такого взаимодействия к устройству управления порта подключены сигналы данных D0,D1,..,D8 и сигналы адреса A0,A1,..,A15 шины ввода вывода. При выполнении команды out процессор формирует на шине ввода/вывода сигналы данных D0,D1,..,D8, сигналы адреса регистра порта A0,A1,..,A15 и выдает сигнал Зп, который записывает в выбранный регистр значения D0,D1,..,D8. При выполнении команды in процессор формирует на шине ввода/вывода сигналы адреса A0,A1,..,A15 выбранного регистра, сигнал Чт, после чего порт подключает выбранный сигналами адреса регистр к линиям данных D0,D1,..,D8, с которого процессор считывает состояние регистра. Обращения к регистрам показаны пунктирными стрелками.

Таким образом для процессора порт

• представляет собой набор регистров, котрые подключены к шине ввода/вывода;

• каждый регистр имеет уникальный адрес, по которому он может быть выбран для записи или чтения из него байта данных;

• взаимодействие порта с переферийным устройством определяется содержимым его регистров.

Справа от порта изображен разъем с помощью которого порт подключается к перефирийному устройству. Данные с переферийного устройства, переданные в соответствии с требованиями рекомендации V24 и V28, поступают в регистр данных. А данные передаваемые на переферийное устройство (записанные в регистр данных порта) поступают в регистр хранения передатчика . Откуда они переписываются устройством управления в освободившийся регистр сдвига передатчика. Из регистра сдвига передатчика данные бит за битом, начиная с младшего, передаются переферийному устройству, в соответствии с рекомендацией V24 и V28.

В момент получения байта данных от периферийного устройства (заполнения регистра данных) порт вырабатывает сигнал прерывания, который поступает на шину ввода/вывода.

Таким образом в соответствии с рекомендациями V24 и V28 порт и пкереферийное устройство, образуют систему передачи информации, которая использует две независимо действующие линии связи RD и TD – дуплексная линия. Для управления процессом передачи информации могут использоваться специальные сигналы.

5.2.4 Формат передачи данных

В соответствии с рекомендацией V24 и V28 для передачи информации используется код без возвращения к нулю. Так как для передачи используется только один канал (несимметричная линия RD или TD, то информация передается в последовательном виде – бит за битом порциями по нескольку бит. Передатчик может начать передачу в любой момент времени, а приемник должен быть готов принять переданную информацию. Поэтому для синхронизации начала приема используется специальный сигнал, который называют стартовым битом. Окончание приема информации определяется параметрами работы порта: числом бит в пакете информации и скоростью передачи.

Способ передачи информации при котором начало передачи определяется специальным сигналом, а положение информационных сигналов определяется временной диаграммой передач называют асинхронным. При этом способе передачи генераторы, определяющие временную диаграмму передачи и приема, работают независимо. Поэтому, для обеспечения синхронизации передачи, к стабильности этих генераторов предъявляются жесткие требования. (Поэтому порт называется асинхронным).

Если временное положение информационных сигналов определяется специальными сигналами синхронизации или самими информационными сигналами, то такой способ передачи называется синхронным (Синхронный режим порта ВВ8055, код с возвращением к нулю, манчестерский код и некоторые другие).

Формат передаваемого пакета данных представлен на рисунке 6. На этом рисунке изображена логическая диаграмма (сигналы представлены логическими значениями) передачи данных в интерфейсе RS-232. В исходном состоянии линия передачи находиться в состоянии «СТОП» – логическая «1» (<-3B). Начало передачи определяется моментом перехода состояния линии в «0», которое называют состоянием «СТАРТ» или стартовым битом. Длительность этого состояния равна длительности передачи одного бита информации 1/Vп, где Vп – установленная скорость передачи. Например если установлена скорость передачи 9600Бит/Сек, то длительность стартового и любого информационного бита будет равна 1Бит/9600Бит/Сек=0,0001416сек (почти полторы миллисекунды). После окончания стартового бита (через 1,416 миллисекунд) начинается передача информационных бит.

В зависимости от установленных параметров передачи, может передаваться от 5 до 8-ми бит данных. Если это предусмотрено установленными параметрами порта, то после информационных бит передается бит проверки на четность (или нечетность). И завершается передачастоповым битом– линия передачи переходит в состояние «1». В этом состоянии она должна находиться до тех пор, пока не начнется передача следующей порции данных.

Для контроля процесса передачи, если контроль предусмотрен, подсчитывается число единиц в передаваемом пакете данных (от 5 до 8-ми бит) и передаваемый после информационных бит бит четности дополняет число переданных единиц до четного числа – контроль по четностиили до нечетного числа –контроль по нечетности.

Например, пусть передается ASCII код (41h или 0100 0001b) строчной буквы A латинского алфавита с проверкой на четность. Передача этого кода с учетом стартового бита, 8 бит информации, бита четности и стопового бита занимает 1,41611=15,576 мСек. Логическая диаграмма передачи кода буквы А изображена на рисунке 7. Следует обратить внимание, что биты кода буквы A передаются начиная с младшего бита. Бит проверки на четность равен «0», так как в коде буквы A (0100 0001b) четное число единиц.

Логическая диаграмма передачи строчной латинской буквы W представлена на рисунке 7. В этой диаграмме бит четности равен «1», так как в коде буквы W нечетное число единиц (0101 0111b).

Если проверка на четность (нечетность) не используется, то этот бит исключается из логической диаграммы передачи и время передачи кода становиться короче на время передачи одного байта.

Рисунок 7. Логические диаграммы передачи кодов букв A и W

Вопросы для самопроверки по разделам 5.2.1, 5.2.2, 5.2.3

1. Какой тип цепей используются для реализации интерфейса RS-232.

2. Какими уровнями напряжений представляются логические сигналы «1» и «0» для информационных цепей и цепей управления.

3. Определите отличие соединений типа точка-точка и многоточечного соединения.

4. Какой тип цепей используется в многоточечном соединении.

5. Основные технические характеристики не симметричных и симметричных цепей в интерфейсах RS-232, RS-422 и RS-485.

6. Организация полудуплексной передачи в интерфейсе RS-485.

7. Какие разъемы используются в ЭВМ общего применения для подключения периферийных устройств к порту.

8. Назначение сигналов на разъеме порта.

9. Опишите схемы кабелей для подключения модема и DTE к порту.

10. Опишите структурную схему порта.

11. Чем представляется порт процессору ЭВМ и как взаимодействует процессор с портом.

12. Что такое асинхронный и синхронный способы передачи.

13. Формат передачи данных в интерфейсе RS-232.

14. Как определить время передачи одной порции информации в интерфейсе RS-232.

15. Объясните как передаются коды латинских букв A и W .