литература / Пухальский Проектирование микропроцессорных систем 2001
.pdf280 |
|
Глава 3. Интерфейсные БИС |
|||
Таблица 3.17. Назначение контактов разъема порта СО М |
|||||
Контакт |
Контакт |
Вход/Выход |
Название сигнала |
||
разъема DB9 |
разъема |
|
|||
DB25 |
|
|
|||
1 |
8 |
|
Вход |
|
DCD (Data Carrier Detect) |
2 |
3 |
|
Вход |
|
RxD (Receive Data) |
3 |
2 |
|
Выход |
|
TxD (Transmit Data) |
4 |
20 |
|
Выход |
|
DTR (Data Terminal Ready) |
5 |
7 |
|
— |
|
GND (Signal Ground) |
6 |
6 |
|
Вход |
|
DSR {Data Set Ready) |
7 |
4 |
|
Выход |
|
RTS {Request to Send) |
8 |
5 |
|
Вход |
|
CTS (Clear to Send) |
9 |
22 |
|
Вход |
|
R l (Ring Indicate) |
|
|
|
Датчики перемещения курсора: |
||
|
|
|
по вертикали |
по горизонтали |
Рис. 3.103. Контроллер последовательной мыши
Контроллер последовательной мыш и. С начала триумфального шествия графических оболочек, таких как Windows фирмы Microsoft, мышь стала типовым устройством ввода ин формации в компьютеры. Принципиальная схема последовательной Microsoft-совместимой мыши (Serial MS-Mouse) для PC IBM изображена на рис. 3.103 — используется асинхронный симплексный канал связи (передача данных только от мыши в PC IBM). Принцип работы опти ко-механической мыши предполагается читателю известным (перемещение мыши по коврику вращает диски с радиальными прорезями датчиков вертикального и горизонтального переме щения курсора; контроллер мыши производит счет числа импульсов, поступивших от датчи ков, и передает их в МП).
Контроллер такой мыши выполняется в одной ИС по КМОП-технологии (например, ИС НМ8350А или //76510), что позволяет передавать на мышь двуполярное питание, соответст вующее интерфейсу RS-232, по сигнальным линиям передатчика (контроллер непрограмми руемый, поэтому передавать информацию от PC IBM на мышь не нужно). Для питания мыши используются сигналы-константы RTS и 7xD, в ненагруженном состоянии имеющие уровни
3.8. Последовательные интерфейсы |
281 |
+11,5 В и -11,5 В. Стабилитрон ZD 1 преобразует напряжение сигнала T>:D в стабилизирован |
|
ное напряжение -6 В для питания ИС контроллера. Временные диаграммы на выводах 7 |
и 8 |
контроллера и выходного сигнала RxD изображены на рис. 3.104, а (стабилитрон ZD2 исполь зован для формирования двуполярного сигнала ±3 В). Каскад формирования выходного сигна ла RxD с большими уровнями (+9,5 В и -5,5 В) показан на рис. 3.104, б.
Рис. 3.104. Временные диаграммы мыши (а) и выходной каскад мыши для интерфейса RS-232 (б)
Контроллер содержит генератор тактового сигнала CLK, синхронизирующий его работу (этот сигнал имеет частоту 32768 Гц и во внешних цепях не используется). Ввод данных с по мощью мыши производится под управлением драйвера mouse.com для MS-DOS, который явля
ется резидентной программой. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кабель нуль-модема. Два терминала, |
COMm |
|
|
|
|
|
|
COMm |
||
например два компьютера, можно соединить |
|
3 |
TxD |
|
. |
X |
|
TxD |
3 |
|
между собой с помощью интерфейса RS-232 |
PC-1 |
( R x D |
|
|
|
R x D j |
P C -2 |
|||
2 |
|
|
|
2 |
||||||
и без модема. В этом случае необходим толь |
(Pentium) |
7 |
RTS |
|
; |
X |
( |
RTS |
7 |
(3zt-sx ) |
ко кабель, называемый кабелем нуль-модема |
Windows |
8 |
, CTS |
|
|
|
CTS . 8 |
Windows |
||
(.null-modem cable). Такой кабель, соединяю |
95 |
4 |
DTR |
|
, |
X |
t |
DTR |
4 |
3.1 |
( DSR |
|
|
|
DSR j |
+ |
|||||
щий PC IBM через последовательные порты |
+ |
6 |
|
|
|
|
||||
LapLink |
|
|
|
|
|
a m |
|
LapLink |
||
СОМт (т = 1 или 2; см. табл. 3.17), показан |
|
GMD |
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
|
5 |
|
|||
на рис. 3.105. |
|
|
|
I |
5 4 |
3 |
2 l |
J |
|
|
Для обмена данными между компьюте |
|
|
|
о о о о о |
|
|
||||
|
|
|
\ |
о о о |
о / |
|
|
|
||
рами используются программы interlnk.exe |
|
|
|
|
9 |
8 7 |
6 |
|
|
|
MS-DOS 6.2 (и выше) или U3.exe при работе в
Рис. 3.105. Кабель нуль-модема
оболочке DOS. При работе в Windows 3.1 и
Windows 95 удобен программный пакет LapLink fo r Windows.
П оследовательные интерфейсы RS-422A, RS-423A и RS-485. В начале 70-х годов были разработаны новые последовательные интерфейсы, предназначенные для снятия ограничений по скорости и длине кабеля, присущие интерфейсу RS-232. Стандарты интерфейсов RS-422A и RS-423A ассоциации электронной промышленности (EIA) были опубликованы в 1975 г. (стан дарты V27 и V26 — Европейские аналоги стандартов RS-422A и RS-423A). Стандарт RS-449 яв ляется дополнением к стандартам интерфейсов RS-422A и RS-423A (стандарт КЗ6 — Европей ский аналог стандарта &S’-449). Стандарт RS-422A определяет электрические характеристики симметричных цепей интерфейса (передатчики имеют парафазные выходы, приемники — дифференциальные входы), а стандарт RS-423A — несимметричных цепей интерфейса, как и стандарт RS-232.
282 |
Глава 3. Интерфейсные БИС |
|
|
||
Таблица 3.18. С равнительны е параметры интерфейсов |
|
||||
RS-232, RS-422A, RS-423A и /«'-485 |
|
|
|||
Параметр |
|
RS-232 |
RS-422A |
RS-423A |
RS-485 |
Тип линии связи |
|
Несиммет |
Симмет |
Несиммет |
Симмет |
|
|
ричная |
ричная |
ричная |
ричная |
Максим, длина линии связи, м |
|
15 |
1200 |
1200 |
1200 |
Максим, скорость передачи данных, Мбод |
0,02 |
10 |
0,10 |
10 |
|
Маркер (данные 1) |
|
-3 В |
А < В |
А отрицат. |
А < В |
Пробел (данные 0) |
|
+3 В |
А > В |
А положит. |
А > В |
Максим, входн. напряжение приемника, В |
±25 |
±7 |
±12 |
- 1 + +12 |
|
Выходное напряжение передатчика: |
|
|
|
|
|
минимальное, В |
|
±5 |
±2 |
±3,6 |
±1,5 |
максимальное, В |
|
±15 |
±5 |
±5,4 |
±5 |
Чувствительность приемника, В |
|
±3 |
±0,2 |
±0,2 |
±0,2 |
Миним. входн. сопротивл. приемника, кОм |
3 - 7 |
4 |
4 |
12 |
|
Максим, ток короткого замыкания, мА |
500 |
150 |
150 |
250 |
В появившемся позднее интерфейсе Л5-485 используются передатчики и приемники, имеющие выходы с тремя состояниями для работы с многоточечными и секционированными шинами, обслуживающими до 32 пар передатчик/приемник. В остальных аспектах стандарт RS-485 аналогичен стандарту RS-422A, допускающему скорость передачи до 10 Мбит/с. Боль шинство ИС передатчиков, соответствующих стандарту /?5-485, совместимо по контактам с передатчиками, отвечающими более раннему стандарту RS-422A, что облегчает совершенст вование характеристик интерфейсов. Передатчики и приемники интерфейса RS-485 можно ис пользовать и для интерфейса RS-422A.
Основные параметры интерфейсов RS-232, RS-422A, RS-423A и RS-485 сопоставлены в табл. 3.18.
Примеры линий связи на основе интерфейсов RS-422A, RS-423A и RS-485. Пример реализации симметричной и несимметричной последовательных линий связи на основе интер фейсов RS-422A и RS-423A показан на рис. 3.106, а.
В симметричном интерфейсе для представления сигнала маркера используется разность уровней напряжения на двух линиях, а для представления пробела изменяется знак этой разно сти (изменяется полярность сигналов). Благодаря тому, что при этом отсутствует потребность в опорных напряжениях, симметричные интерфейсы устойчивы по отношению к ошибкам, возникающим из-за различия опорных напряжений, а вследствие того, что электрические по мехи одинаково воздействуют на обе линии (синфазные помехи), обеспечивается повышенная устойчивость интерфейса к шумам. На рис. 3.106, 6 показана симметричная линия связи, по строенная на ИС серии 559 (управление Z-состоянием выходов не используется; Ф = 0 или 1).
На рис. 3.107, а изображена структурная схема последовательного полудуплексного кана ла связи на основе интерфейса RS-485. Подсоединить к линии связи можно до 32 ЭВМ — каж дая ЭВМ может передавать данные на остальные ЭВМ. Каждым передатчиком TR управляет сигнал DE (Driver Enable): значение DE = 0 переводит оба выхода передатчика в Z-состояние. Каждым приемником RC управляет сигнал RE (Receiver Enable)-, значение RE = 1 переводит выход приемника DO в Z-состояние.
|
3.8. Последовательные интерфейсы |
283 |
||
я) |
1102АП 16 |
|
|
|
|
TR |
|
|
|
|
|
RS-422 |
П02ЛП1 |
|
|
|
С и м м е т р и ч н а я л и н и я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А < В ~ 1, А > В ~ 0 |
|
|
|
1102АП15 |
Н е с и м м е т р и ч н а я л и н и я |
|
|
б)
559ИП12 |
559ИП11 |
Рис. 3.106. Линии связи на основе интерфейсов RSA22A и RS-423A
а)
DI
DE
DO
Ш
DI |
|
DS |
|
DO |
МАХ481 |
|
м л х т |
|
м л х т |
|
МАХ487 |
|
Рис. 3.107. Линии связи на основе интерфейса RS-485 |
На рис. 3.107, б показана структурная схема последовательного полного дуплексного ка нала связи на основе интерфейса RS-485. По этому каналу один приемопередатчик (левый верхний) может установить связь с любым другим приемопередатчиком. На рис. 3.107 указаны типы приемопередатчиков МАХххх фирмы Maxim Integrated Products, Inc., которые можно ис пользовать для построения полудуплексных и полных дуплексных каналов связи.
Передатчики и приемники интерфейса RS-232. Для преобразования уровней напряже ний разработаны два типа интерфейсных ИС: передатчики (77? — Transmitter), преобразующие TTL-уровни напряжений в уровни стандарта RS-232, и приемники (RC — Receiver), преобра-