16 | 10 | 2018
Главное меню
Смотри
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 3770
Просмотры материалов : 8945846

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Bot]
  • [Google]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 47 гостей
  • 3 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Інтерфейси PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
03.01.2017 13:37

Інтерфейси

Розглянемо тепер два найважливіших способу з'єднання мікропроцесорних систем і периферійних пристроїв: добре відомий (але часто досить погано розуміється) послідовний інтерфейс RS-232C і менш відому універсальну приладову шину GPIB (IEEE-488).

 

8.1. Інтерфейс RS-232C

 

Безсумнівно, інтерфейс RS-232C / CCITT V24 є найбільш широко поширеною стандартної послідовної зв'язком між микрокомпьютерами і периферійними пристроями. Інтерфейс, визначений стандартом Асоціації електронної промисловості (EIA), передбачає наявність обладнання двох видів: термінального DTE і зв'язкового DCE.

Щоб не скласти собі неправильного уявлення про інтерфейс RS-232C, необхідно чітко розуміти різницю між цими видами обладнання. Термінальне обладнання, наприклад мікрокомп'ютер, може посилати і (або) приймати дані по послідовному інтерфейсу. Воно як би закінчує (terminate) послідовну лінію. Чіткий ж обладнання розуміється як пристрої, які можуть спростити послідовну передачу даних спільно з термінальним обладнанням. Наочним прикладом зв'язкового обладнання служить модем (модулятор-демодулятор). Він виявляється сполучною ланкою в послідовної ланцюжку між комп'ютером і телефонною лінією (рис. 8.1).



 

Мал. 8.1. Типова послідовна лінія зв'язку між микрокомпьютерами:

1 - закріплений 25-контактний роз'єм типу D (штирі); 2 - знімний 25-контактний роз'єм типу D (отвори); 3, 9 - кабель інтерфейсу RS-232C; 4 - знімний 25-контактний роз'єм типу D (штирі); 5 - закріплений 25-контактний роз'єм типу D (отвори); 6 - телефонна лінія; 7 - закріплений 25-контактний роз'єм типу D (отвори); 8 - знімний 25-контактний роз'єм типу D (штирі); 10 - знімний 25-контактний роз'єм типу D (отвори); 11 - закріплений 25-контактний роз'єм типу D (штирі)

 

На жаль, розходження між термінальним і зв'язковим обладнанням досить розпливчасто, тому виникають деякі складнощі в розумінні того, до якого типу обладнання відноситься той або інший пристрій.

Розглянемо, наприклад, ситуацію з принтером. До якого обладнанню його віднести? Ще питання: як зв'язати два мікрокомп'ютера, коли вони обидва діють як термінальне обладнання?

Для відповіді на ці питання слід розглянути фізичне з'єднання пристроїв.

Провівши незначні зміни в лініях інтерфейсу RS-232C, можна змусити чіткий устаткування функціонувати як термінальне. Щоб розібратися в тому, як це зробити, потрібно проаналізувати функції сигналів інтерфейсу RS-232C.

Сигнали інтерфейсу RS-232C. Мабуть, читачі знайомі з видом «стандартного» послідовного порту RS-232C, який завжди має форму 25-контактного роз'єму типу D.

Термінальне обладнання зазвичай оснащено роз'ємом зі штирями, а чіткий - роз'ємом з отворами (але можуть бути і винятки).

Розводка контактів роз'єму RS-232C показана на рис. 8.2, а функції сигнальних ліній наведені в табл. 8.1.

 

 

Мал. 8.2. Призначення ліній 25-контактного роз'єму типу D для інтерфейсу RS-232C

 

 

Примітки:

1. Лінії (контакти) 11, 18 і 25 зазвичай вважаються незаземленими. Наведені в таблиці функції відносяться до специфікацій Bell 113В і 208А.

2. Лінії 9 і 10 використовуються для контролю негативного (MARK) і позитивного (SPACE) рівнів напруги.

3. Щоб уникнути плутанини між RD (Read - зчитувати) і RD (Received Data - прийняті дані), будемо користуватися позначеннями RXD і TXD, а не RD і TD.

4. Іноді окремі фірми використовують запасні лінії RS-232C для контролю або спеціальних функцій, що відносяться до конкретної апаратурі (по невживаних лініях подають навіть харчування і аналогові сигнали, так що будьте уважні).

 

Класи сигналів. Сигнали інтерфейсу RS-232C поділяються на наступні класи.

Послідовні дані (наприклад, TXD, RXD). Інтерфейс RS-232C забезпечує два незалежних послідовних каналу даних: первинний (головний) і вторинний (допоміжний). Обидва канали можуть працювати в дуплексному режимі, т. Е. Одночасно здійснюють передачу і прийом інформації.

Керуючі сигнали квитування (наприклад, RTS, CTS). Сигнали квитирования - це засіб, за допомогою якого обмін сигналами дозволяє DTE почати діалог з DCE до фактичних передачі або прийому даних по послідовної лінії зв'язку.

Сигнали синхронізації (наприклад, ТС, RC). У синхронному режимі (на відміну від більш поширеного асинхронного) між пристроями необхідно передавати сигнали синхронізації, які спрощують синхронізм сигналу з метою його декодування.

На практиці допоміжний канал RS-232C застосовується рідко, і в асинхронному режимі з 25 ліній зазвичай використовуються тільки дев'ять ліній (контактів), які наведені в табл. 8.2.

 

 

8.2. Види сигналів в інтерфейсі RS-232C

 

У більшості систем, що містять інтерфейс RS-232C, дані передаються асинхронно, т. Е. У вигляді послідовності пакетів даних. Кожен пакет містить один символ коду ASCII (американський стандартний код для обміну інформацією), причому інформація в пакеті достатня для його декодування без окремого сигналу синхронізації.

Символи коду ASCII представляються сім'ю битами, наприклад літера А має код 1000001. Щоб передати букву А по інтерфейсу RS-232C, необхідно ввести додаткові біти, що позначають початок і кінець пакету. Крім того, бажано додати зайвий біт для простого контролю помилок за паритетом (парності).

Найбільш широко поширений формат, що включає в себе один стартовий біт, один біт паритету і два степових бита. Еквівалентний ТТЛ-сигнал при передачі літери А показаний на рис. 8.3.

 

 

Мал. 8.3. Подання коду літери А сигнальними рівнями ТТЛ.

 

Початок пакета даних завжди відзначає низький рівень стартового біта. Після нього слід 7 біт даних знака коду ASCII. Біт паритету містить 1 або 0 так, щоб загальне число одиниць у 8-бітної групі було непарним (непарний паритет - непарність) або парних (парний паритет - парність). Останніми передаються два степових бита, представлених високим рівнем напруги.

Таким чином, повне асинхронно передається слово даних складається з 11 біт (фактичні дані містять тільки 7 біт) і записується у вигляді 01000001011. Тут використано парний паритет, тому дев'ятий біт містить 0.

На жаль, використовувані в інтерфейсі RS-232C рівні сигналів відрізняються від рівнів сигналів, що діють в мікрокомп'ютері. Логічний 0 (SPACE) представляється позитивним напругою в діапазоні від 3 до 25 В, а логічна 1 (MARK) - негативним напругою в діапазоні від -3 до -25 В.

На рис. 8.4 показаний сигнал пакета даних для коду літери А в тому вигляді, в якому він існує на лініях TXD або RXD інтерфейсу RS-232C.

 

 

Мал. 8.4. Вид коду літери А на сигнальних лініях TXD або RXD

 

Зрушення рівня, т. Е. Перетворення ТТЛ-рівнів у рівні інтерфейсу RS-232C і навпаки, проводиться спеціальними мікросхемами драйвера лінії і приймача лінії. Розводка контактів найбільш популярних мікросхем 1488 і 1489 показана на рис. 8.5.

 

 

Мал. 8.5. Розводка контактів драйвера лінії 1488 і приймача лінії тисяча чотиреста вісімдесят дев'ять

 

На рис. 8.6 представлений типовий мікрокомп'ютерний інтерфейс RS-232C.

 

 

Мал. 8.6. Типова схема інтерфейсу RS-232C

 

Програмована мікросхема IC1 послідовного введення здійснює необхідні паралельно-послідовні і послідовно-паралельні перетворення даних. Мікросхеми IC2 і IC3 виробляють зрушення рівнів для трьох вихідних сигналів TXD, RTS і DTR, а мікросхема IC4 - для трьох вхідних сигналів RXD, CTS і DSR. Мікросхеми IС2 і IC3 вимагають напруги живлення ± 12 В.

Удосконалення. Розроблено кілька нових стандартів, спрямованих на усунення недоліків початкових специфікацій інтерфейсу RS-232C. Ці стандарти дозволяють поліпшити узгодження лінії, збільшити відстань і підвищити швидкість передачі даних.

Відзначимо серед них інтерфейс RS-422 (балансная система, яка припускає імпеданс лінії до 50 Ом), RS-423 (небалансная система з мінімальним імпедансом лінії 450 Ом) і RS-449 (стандарт з дуже високою швидкістю передачі даних, в якому кілька змінені функції схем і застосовується 37-контактний роз'єм типу D.

 

8.3. Тестове обладнання для інтерфейсу RS-232C

 

Фахівцям, постійно займаються тестуванням або поставкою систем, в яких застосовується послідовний інтерфейс RS-232C (або еквівалентний йому), необхідні спеціальні тестові прилади. Розглянемо найбільш поширені з них.

З'єднувачі. Ці дешеві пристрої спрощують перехресні сполуки сигнальних ліній інтерфейсу RS-232С. Вони зазвичай оснащуються двома роз'ємами типу D (або стрічковими кабелями, що мають розетку і вставку), і всі лінії підводяться до тієї області, куди можна вставити перемички. Такі пристрої включаються послідовно з лініями RS-232C, і потім перевіряються різні комбінації підключень.

Трансформатори роз'єму. Зазвичай ці пристосування мають роз'єм RS-232C зі штирями на одній стороні і роз'єм з отворами на іншій стороні.

Порожні модеми. Як і попередні пристрої, порожні модеми включаються послідовно в тракт даних інтерфейсу RS-232C. Їх функції полягають у зміні сигнальних ліній таким чином, щоб перетворити DTE в DCE. Порожні модеми нескладно реалізувати за допомогою з'єднувачів. Дві можливі конфігурації порожнього модему показані на рис. 8.7.

 

 

Мал. 8.7. Два варіанти порожнього модему

 

Лінійні монітори . Монітори индицируют логічні стану (в термінах MARK і SPACE) найбільш поширених сигнальних ліній даних і квітірованія. З їх допомогою користувач отримує інформацію про те, які сигнали в системі присутні і активні.

Врізки. Ці пристрої забезпечують доступ до сигнальним лініях. У них, як правило, поєднані можливості з'єднувачів і лінійних моніторів і, крім того, передбачені перемикачі або перемички для з'єднання ліній з обох сторін пристрою. Для підключення врізки застосовуються два плоских кабелю, що закінчуються роз'ємами (саморобна врізка описана в додатку 2 ).

Інтерфейсні тестери. За своєю конструкцією ці прилади дещо складніше попередніх простих пристроїв. Вони дозволяють переводити лінії в стану MARK або SPACE, виявляти перешкоди, вимірювати швидкість передачі і навіть відображати структуру слова даних. Звичайно, такі прилади досить дороги, наприклад вартість повністю укомплектованого интерфейсного тестера перевищує 250 фунт. ст.

 

8.4. Пошук несправностей в системах RS-232C

 

Пошук несправностей в системах RS-232C включає в себе наступні основні етапи.

1. Встановіть, який пристрій є DTE, а яке DCE. Зазвичай на це питання можна відповісти, подивившись на роз'єм (нагадаємо, що обладнання DTE оснащується роз'ємом зі штирями, а обладнання DCE - роз'ємами з отворами). Якщо обидва пристрої, як це часто буває, працюють в конфігурації DTE, то для правильної роботи необхідний порожній модем.

2. Перевірте правильність використання кабелю. Відзначимо, що існують кілька різновидів кабелів інтерфейсу RS-232C: кабель, що складається з чотирьох проводів (ліній) для простих терміналів, дев'яти проводів для звичайної асинхронної передачі даних, 15 проводів для синхронної зв'язку і 25 проводів для будь-яких застосувань (рис. 8.8). Якщо виникають будь-які сумніви, користуйтеся кабелем з 25 проводами.

 

 

Мал. 8.8. Варіанти кабелів для інтерфейсу RS-232C :

а - кабель з чотирма лініями для найпростіших терміналів (використовуються контакти 1-3 і 7, а контакти 8 і 20 закорочуються); б - кабель з дев'ятьма лініями для асинхронного зв'язку (використовуються контакти 1-8 і 20); в - кабель з 15 лініями для синхронної зв'язку (використовуються контакти 1-8, 13-15, 17, 20, 22 і 24), г - кабель з 26 лініями для універсальних застосувань (використовуються контакти 1-25)

 

3. Переконайтеся в тому, що на кожному кінці послідовної лінії правильно задані формат слова і швидкість передачі в бодах.

4. Увімкніть лінію і перевірте логічні стану сигнальних ліній даних (TXD і RXD) і квітірованія за допомогою лінійного монітора, врізки або інтерфейсного тестера.

5. Якщо щось не так, подивіться з технічного опису, чи не потрібні будь-які спеціальні з'єднання і повністю чи сумісні інтерфейси. Особливо підкреслимо, що деякі фірми реалізують інтерфейси квазі-RS-232C з ТТЛ-сумісними сигналами. Очевидно, що такі інтерфейси електрично несумісні зі звичайним інтерфейсом RS-232C, хоча і працюють з аналогічними протоколами.

 

8.5. Універсальна приладова шина IEEE-488

 

Шина IEEE-488, що також називається приладової шиною Hewlett - Packard, широко застосовується для з'єднання мікрокомп'ютерних контролерів в автоматичному випробувальному обладнанні АТО. Більшість сучасних електронних приладів, включаючи цифрові вольтметри і генератори сигналів, оснащуються інтерфейсом IEEE-488. Останній дозволяє підключати прилади до Мікрокомп'ютерний контролера, який керує роботою приладів і обробляє передані ними дані.

Стандарт IEEE-488 визначає наступні типи пристроїв:

приймачі , які отримують інформаційні та керуючі сигнали від інших пристроїв, підключених до шини, але не передають дані. Типовим прикладом приймача служить генератор сигналів;

передавачі , які тільки поміщають дані на шину, але не приймають дані. Типовим прикладом передавача є перфоленточний зчитувач. Відзначимо, що в будь-який момент часу активним є лише один передавач, але отримувати дані можуть дещо приймачів одночасно;

передавач-приймач , який приймає дані з шини і передає їх на шину. Типовим прикладом такого пристрою є цифровий мультиметр. Дані надходять в прилад для вибору необхідного діапазону і повертаються на шину у вигляді цифрових відліків напруги, струму або опору;

контролер , що застосовується для управління передачами даних по шині і їх обробки. Контролером в системі IEEE-488 майже завжди є мікрокомп'ютер; в багатьох системах використовуються персональні комп'ютери фірми IBM, а й іншими фірмами випускаються спеціалізовані мікропроцесорні контролери.

Шина IEEE-488 володіє вісьмома багатофункціональними двонаправленими лініями даних. Вони застосовуються для передач даних, адрес, команд і байт стану. Крім того, є п'ять ліній управління шиною і три лінії квітірованія.

Роз'єм для шини IEEE-488 має 24 контакту (рис. 8.9), функції сигнальних ліній наведені в табл. 8.3.

 

 

Мал. 8.9. Функції ліній 24-контактного роз'єму для шини IEEE-488

 

 

Примітки: 1. У сигнальних лініях квітірованія (DAV, NRFD і NDAC) використовуються виходи типу відкритого колектора, які допускають реалізацію монтажного АБО.

2. Всі інші сигнали ТТЛ-сумісні і активні при низькому рівні.

 

Про наявність команд на шині сигналізує низький рівень на лінії ATN. Потім контролер поміщає на шину команди, які передаються в окремі пристрої, що ідентифікуються адресами на п'яти молодших лініях шини даних. Можна видавати також ( «широкомовні») команди для всіх пристроїв.

Так як фізичні відстані між пристроями невеликі, швидкість передачі даних досить висока (від 50 до 250 Кбайт / с). На практиці швидкістю передачі даних управляє найповільніший приймач. На рис. 8.10 показана система, де в якості контролера виступає мікрокомп'ютер.

 

 

Мал. 8.10. Типова конфігурація шини IEEE-488

 

8.6. Пошук несправностей в системах IEEE-488

 

Пошук несправностей в системах на базі шини IEEE-488 зазвичай набагато простіше, ніж в системах з інтерфейсом RS-232C. Пояснюється це в основному двома причинами: по-перше, в реалізаціях стандарту IEEE-488 набагато менше відхилень, і, по-друге, всі сигнали мають стандартні TTЛ-рівні напрямки. Отже, тут допускається застосування звичайних цифрових приладів, логічних пробників і пульсаторів. Більш того, в керуючі програми часто вбудовані діагностичні процедури, які сповіщають користувача про те, що, наприклад, зовнішній пристрій не реагує на команди з шини.

Якщо все ж зустрічаються труднощі, слід перевірити конфігурацію програмного забезпечення і призначення адрес різних пристроїв в системі. При необхідності перевірки станів сигнальних ліній можна скористатися логічним пробником (нагадаємо, що всі сигнали активні при низькому рівні).

 

Інтегральні схеми

Логічні сімейства

Блоки живлення

Пошук несправностей в блоці живлення

Основні логічні елементи

Схема охоронної сигналізації

Відстеження логічних станів

Моностабільний і бістабільні схеми

Таймери

Пошук несправностей в схемах з таймерами

Мікропроцесори

Мікропроцесорні системи

Пошук несправностей в мікропроцесорах

Практичні схеми ЗУПВ

Пошук несправностей в напівпровідникової пам'яті

Мікросхеми для введення-виведення

Інтерфейси

Мікропроцесорні шини

Довідкові дані по мікросхем

Стабілізований блок живлення

Логічний пробник

Логічний пульсатор

Генератор імпульсів

Тестер цифрових мікросхем

Індикатор струму

Цифровий лічильник-частотомер

Осциллограф

Таблиця позначень основних логічних елементів

Обновлено 03.01.2017 13:58
 
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья