Справочное пособие по цифровой электронике - Тули Майк - Страница 17

 _{4. Иногда отдельные фирмы используют запасные линии RS-232C для контроля или специальных функций, относящихся к конкретной аппаратуре (по неиспользуемым линиям подают даже питание и аналоговые сигналы, так что будьте внимательны).}

Классы сигналов. Сигналы интерфейса RS-232C подразделяются на следующие классы.

Последовательные данные (например, TXD, RXD). Интерфейс RS-232C обеспечивает два независимых последовательных канала данных: первичный (главный) и вторичный (вспомогательный). Оба канала могут работать в дуплексном режиме, т. е. одновременно осуществляют передачу и прием информации.

Управляющие сигналы квитирования (например, RTS, CTS). Сигналы квитирования — это средство, с помощью которого обмен сигналами позволяет DTE начать диалог с DCE до фактических передачи или приема данных по последовательной линии связи.

Сигналы синхронизации (например, ТС, RC). В синхронном режиме (в отличие от более распространенного асинхронного) между устройствами необходимо передавать сигналы синхронизации, которые упрощают синхронизм принимаемого сигнала в целях его декодирования.

На практике вспомогательный канал RS-232C применяется редко, и в асинхронном режиме из 25 линий обычно используются только девять линий (контактов), которые приведены в табл. 8.2.

В большинстве систем, содержащих интерфейс RS-232C, данные передаются асинхронно, т. е. в виде последовательности пакетов данных. Каждый пакет содержит один символ кода ASCII (американский стандартный код для обмена информацией), причем информация в пакете достаточна для его декодирования без отдельного сигнала синхронизации.

Символы кода ASCII представляются семью битами, например буква А имеет код 1000001. Чтобы передать букву А по интерфейсу RS-232C, необходимо ввести дополнительные биты, обозначающие начало и конец пакета. Кроме того, желательно добавить лишний бит для простого контроля ошибок по паритету (четности).

Наиболее широко распространен формат, включающий в себя один стартовый бит, один бит паритета и два стоповых бита. Эквивалентный ТТЛ-сигнал при передаче буквы А показан на рис. 8.3.

Рис. 8.3. Представление кода буквы А сигнальными уровнями ТТЛ.

Начало пакета данных всегда отмечает низкий уровень стартового бита. После него следует 7 бит данных символа кода ASCII. Бит паритета содержит 1 или 0 так, чтобы общее число единиц в 8-битной группе было нечетным (нечетный паритет — нечетность) или четным (четный паритет — четность). Последними передаются два стоповых бита, представленных высоким уровнем напряжения.

Таким образом, полное асинхронно передаваемое слово данных состоит из 11 бит (фактические данные содержат только 7 бит) и записывается в виде 01000001011. Здесь использован четный паритет, поэтому девятый бит содержит 0.

К сожалению, используемые в интерфейсе RS-232C уровни сигналов отличаются от уровней сигналов, действующих в микрокомпьютере. Логический 0 (SPACE) представляется положительным напряжением в диапазоне от +3 до +25 В, а логическая 1 (MARK) — отрицательным напряжением в диапазоне от —3 до —25 В.

На рис. 8.4 показан сигнал пакета данных для кода буквы А в том виде, в каком он существует на линиях TXD или RXD интерфейса RS-232C.

Рис. 8.4. Вид кода буквы А на сигнальных линиях TXD или RXD

Сдвиг уровня, т. е. преобразование ТТЛ-уровней в уровни интерфейса RS-232C и наоборот, производится специальными микросхемами драйвера линии и приемника линии. Разводка контактов наиболее популярных микросхем 1488 и 1489 показана на рис. 8.5.

Рис. 8.5. Разводка контактов драйвера линии 1488 и приемника линии 1489

На рис. 8.6 представлен типичный микрокомпьютерный интерфейс RS-232C.

Рис. 8.6. Типичная схема интерфейса RS-232C

Программируемая микросхема IC1 последовательного ввода осуществляет необходимые параллельно-последовательные и последовательно-параллельные преобразования данных. Микросхемы IC2 и IC3 производят сдвиг уровней для трех выходных сигналов TXD, RTS и DTR, а микросхема IC4 — для трех входных сигналов RXD, CTS и DSR. Микросхемы IС2 и IC3 требуют напряжения питания ±12 В.

Усовершенствования. Разработано несколько новых стандартов, направленных на устранение недостатков первоначальных спецификаций интерфейса RS-232C. Эти стандарты позволяют улучшить согласование линии, увеличить расстояние и повысить скорость передачи данных.

Отметим среди них интерфейс RS-422 (балансная система, допускающая импеданс линии до 50 Ом), RS-423 (небалансная система с минимальным импедансом линии 450 Ом) и RS-449 (стандарт с очень высокой скоростью передачи данных, в котором несколько изменены функции схем и применяется 37-контактный разъем типа D.

Специалистам, постоянно занимающимся тестированием или поставкой систем, в которых применяется последовательный интерфейс RS-232C (или эквивалентный ему), необходимы специальные тестовые приборы. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

Соединители. Эти дешевые устройства упрощают перекрестные соединения сигнальных линий интерфейса RS-232С. Они обычно оснащаются двумя разъемами типа D (или ленточными кабелями, имеющими розетку и вставку), и все линии подводятся к той области, куда можно вставить перемычки. Такие устройства включаются последовательно с линиями RS-232C, и затем проверяются различные комбинации подключений.

Трансформаторы разъема. Обычно эти приспособления имеют разъем RS-232C со штырьками на одной стороне и разъем с отверстиями на другой стороне.

Пустые модемы. Как и предыдущие устройства, пустые модемы включаются последовательно в тракт данных интерфейса RS-232C. Их функции заключаются в изменении сигнальных линий таким образом, чтобы превратить DTE в DCE. Пустые модемы несложно реализовать с помощью соединителей. Две возможные конфигурации пустого модема показаны на рис. 8.7.

Рис. 8.7. Два варианта пустого модема

Линейные мониторы. Мониторы индицируют логические состояния (в терминах MARK и SPACE) наиболее распространенных сигнальных линий данных и квитирования. С их помощью пользователь получает информацию о том, какие сигналы в системе присутствуют и активны.

Врезки. Эти устройства обеспечивают доступ к сигнальным линиям. В них, как правило, совмещены возможности соединителей и линейных мониторов и, кроме того, предусмотрены переключатели или перемычки для соединения линий с обоих сторон устройства. Для подключения врезки применяются два плоских кабеля, заканчивающихся разъемами (самодельная врезка описана в приложении 2).