3.6.2 Интерфейс последовательного канала связи ЭВМ
с контроллером
Последовательный интерфейс обычно используется для большинства периферийных устройств, таких как плоттер, удаленный принтер, мышь, внешний модем, программатор ПЗУ и т. д. До настоящего времени для последовательной связи IBM PC-совместимых компьютеров используются адаптеры с интерфейсом RS-232C (Recommended Standart 232 Version C) (новая ревизия - EIA-232D). Описание этого интерфейса было опубликовано Американской промышленной ассоциацией еще в 1969 году. Европейским аналогом RS-232 являются два стандарта, разработанные CCITT (Comite Consultatif Internationale de Telegraphique et Telephonique) - МККТТ (Международный консультативный комитет по телеграфии и телефонии): V.24 (механические характеристики) и V.28 (электрические характеристики). Сегодня эта организация носит название ITU-T. Хотя первоначально RS-232 был предназначен для связи центральной машины с терминалом, его простота и богатые возможности обеспечили ему более широкое применение. В современном IBM PC-совместимом компьютере может использоваться до четырех последовательных портов, имеющих логические имена соответственно COM1, COM2, COM3 и COM4. Базовые адреса портов и соответствующие прерывания приведены в таблице
Таблица
Обозначение | Диапазон адресов | Прерывание |
COM1 | 2F8h - 2FFh | IRQ4 |
COM2 | 3F8h - 3FFh | IRQ3 |
COM3 | 2E8h - 2Efh | IRQ10(IRQ2) |
COM4 | 3E8h - 3Efh | IRQ11(IRQ5) |
Следует обратить внимание на тот факт, что использование прерываний IRQ10 и IRQ11 для последовательных портов возможно только на плате ввода-вывода для PC/AT (двойной слот). В компьютере, совместимом с PC/XT, для этой цели можно задействовать только два прерывания (IRQ4 и IRQ3) или использовать, если возможно, прерывание IRQ2 или IRQ5.
В адресном пространстве IBM PC-совместимых компьютеров последовательный адаптер занимает восемь последовательных адресов, включая базовый. Однако через эти восемь адресов происходит обращение к 12 регистрам, которые программируются соответствующим образом (приложение ).
По существу, сердцем последовательного адаптера является микросхема UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter - универсальный асинхронный приемопередатчик). В IBM PC и PC/XT для этой цели использовалась микросхема типа 8250. После того как в ней были обнаружены ошибки, появились ее версии с буквами A и B. Для PC/AT решено было применить микросхему 16450, которая превосходила по скорости 8250. Улучшенной версией UART 16450 стала микросхема 16550. В настоящее время обычно используется UART 16550A. Данная микросхема имеет 16-символьный буфер на прием и на передачу, и, кроме того, может использовать несколько каналов прямого доступа в память DMA (Direct Memory Access). Другая версия этой микросхемы - 16550AFN.
Стандарт передачи и приема использует высокие уровни сигналов до +/-15 В или +/-12 В. Уровень логического нуля соответствует напряжению +12В, а логической единицы - -12 В. При передаче микросхема UART преобразует параллельный код в последовательный и передает его побитно в линию, обрамляя исходную последовательность битами старта, останова и контроля. При приеме данных UART преобразует последовательный код в параллельный (опуская служебные символы).
Основным преимуществом последовательной передачи является возможность пересылки данных на расстояния 1000 метров. В простейшем случае для приема и передачи через последовательный порт необходимо только три сигнала : TxD (Transmit Data - Передача данных), RxD (Recevive Data - Прием данных) и GND (Ground - "Земля").
В IBM PC-совместимых компьютерах существует два основных типа кабелей для интерфейса RS-232 : 25-сигнальный, изначально предусмотренный стандартом RS-232, и 9-сигнальный, используемый в соответствии с EIA-232D. При использовании последовательного интерфейса одно из устройств выступает как DTE (Data Terminal Equipment - Оконечное оборудование данных), а другое как DCE (Data Communication Equipment - Оборудование для передачи данных). Различие между ними состоит в направлении используемых сигналов. То есть, если сигнал для DTE является входным, то для DCE этот же сигнал будет выходным и наоборот.
Электрические параметры сигналов RS-232C:
Входное напряжение ± 3V ё ±15V ;
Входное сопротивление 3kOm ё 7kOm ;
Входное напряжение при нагрузке
3ё7 kOm .. 7,5±2,5V.
3.6.3 Организация обмена по последовательному каналу
Протокол информационного канала реализуется при помощи программного обеспечения, зашитого в ПЗУ. Информационный канал придает передаваемому сообщению определенную форму и в соответствии с этой формой упаковывает сообщение при передаче и распаковывает при приеме.
Аналогичную задачу должно решать программное обеспечение абонента.
Сообщение - это оформленная по определенным правилам последовательность байтов, имеющих помимо функционально законченной смысловой части также признак начала и конца сообщения.
Для передачи данных составим протокол обмена между контроллером и ЭВМ по последовательному каналу.
Обмен терминал-контроллер: посылки состоят из 5-ти байт.
1-й байт:
D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
1 | 1 | X | X | X | X | X | X |
D7-D6 - признак старт-байта;
D5-D0 - поле команды.
2-й и 3-й байт:
D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 0 | X | X | X | X | X | X |
D5-D0 - 6 битов поля данных.
4-й байт:
D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 0 | X | X | X | X | X | X |
D5-D2 - 4 младших бита старшего байта контрольной суммы (D3-D0);
D1-D0 - 2 старших бита младшего байта контрольной суммы (D7-D6).
5-й байт:
D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 0 | X | X | X | X | X | X |
D5-D0 - 6 младших битов младшего байта контрольной суммы.
Коды команд обмена “терминал-контроллер” помещены в таблицу
Включить двигатель | 00H |
Выключить двигатель | 01H |
Передать состояние 1-го и 2-го датчиков | 02H |
Передать состояние 3-го и 4-го датчиков | 03H |
Установить значение разгона (значение содержится в поле данных 2 и 3-го байта команды) | 04H |
Передать значение тахометра | 05H |
Обмен контроллер-терминал: посылки состоят из 6-ти байт.
1-й байт:
D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
1 | 1 | X | X | X | X | X | X |
D7-D6 - признак старт-байта;
D5-D0 - поле команды.
2-й байт:
D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 0 | * | * | X | X | X | X |
D5-D4 - состояние пускателей “пуск” и “стоп”;
D3-D0 - поле данных.
3-й и 4-й байт:
D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 0 | X | X | X | X | X | X |
D5-D0 - поле данных.
5-й и 6-й байт:
D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
0 | 0 | X | X | X | X | X | X |
D5-D0 - значение контрольной суммы (аналогично обмену “терминал-контроллер”).
Коды команд обмена “контроллер-терминал” помещены в таблицу
Данные 1-го и 2-го датчиков | 00H |
Данные 3-го и 4-го датчиков | 01H |
Данные разгона двигателя | 02H |
Данные тахометра | 03H |
Примечание: данные содержатся в упакованном виде со 2-го по 4-й байт посылки в поле данных.
Программа обеспечивающая описанный протокол обмена приведена в приложении
... b = a(t2) + g(t2) = w0× t + g 2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 2.1 Наименование и область применения Разрабатываемое устройство называется: автоматическая система управления асинхронным двигателем. Область применения разрабатываемого устройства не ограничивается горнодобывающей промышленностью и может использоваться на любых предприятиях для управления машинами с асинхронным приводом. 2.2 Основание для ...
... при механических, климатических и специальных воздействиях окружающей среды; - специальные требования по защите информации. Построение «автоматизированной системы информационной поддержки наладочных работ электропривода» Дано: 1 Объект информатизации 2 Ограничения 3 Критерий 4 База данных 5 Классификатор характеристик 6 Пакет программ ...
... современным компьютерам, должна стать мощным усилителем мыслительных процессов в образовании. И здесь особая роль отводится преподавателям, которые являются носителями технологии образования и которые должны творчески переосмыслить накопленный интеллектуальный багаж в соответствии с новыми технологическими возможностями. До настоящего времени в российском обществе отсутствует четкое понимание ...
... состояние) высвечивается код, который соответствует состоянию микропроцессора в данном цикле выполнения команд. 4. Экономическая часть 4.1 Экономическое обоснование модернизации блока управления аппарата искусственной вентиляции легких «Спирон – 201) Целью данного расчета является выявление актуальности и целесообразности изготовления нового вида продукции, расчет выгоды от внедрения ...
0 комментариев