Компьютерная схемотехника
Методическое пособие - Компьютеры, программирование
Другие методички по предмету Компьютеры, программирование
?передатчик;
УПУ устройство преобразования уровней;
Разъём RS-232С.
Помимо интерфейса RS-232С схема сопряжения содержит:
БРА буферный регистр адреса;
ШФ шинный формирователь.
10.5.1 Устройство асинхронное программируемое приёмопередающее (УАПП)
УАПП (рисунок 10.41) преобразует данные из параллельного формата в последовательный при передаче (выводе) из микропроцессора и из последовательного формата в параллельный при приёме (вводе) в микропроцессор.
Рисунок 10.41
Формат передаваемых данных в канал связи в последовательном формате представлен на рисунке 10.42.
Рисунок 10.42
Собственно данные (5, 6, 7 или 8 бит) сопровождаются стартовым битом, битом чётности/нечётности (если такой контроль программно предусмотрен) и стоповым единичным сигналом, включающим 1; 1,5 или 2 стоп-бита. Получив стартовый бит, приёмник выбирает из линии биты данных через определённые интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приёмника и передатчика были одинаковыми (допустимое расхождение не более 10 %) [37]. Скорость передачи по RS-232С может выбираться из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с (бод).
Более подробно работа и устройство УАПП на аппаратно-программном уровне рассмотрены в [37, 38, 39].
10.5.2 Устройство преобразования уровней (УПУ)
Все сигналы RS-232С передаются/принимаются специально выбранными уровнями, обеспечивающими высокую помехоустойчивость связи (рисунок 10.43) [38].
Рисунок 10.43
Следует отметить, что данные передаются/принимаются в инверсном виде: логической единице соответствует низкий уровень, а логическому нулю высокий уровень.
Как видно из рисунка 10.43 при передаче логического нуля на выходе интерфейса должен формироваться высокий уровень напряжения в диапазоне +5В…+15В, при передаче логической единицы низкий уровень напряжения в диапазоне -5В…-15В.
При приёме на вход интерфейса поступает высокий уровень напряжения в диапазоне +3В…+25В, несущий информацию о логическом 0, или низкий уровень напряжения в диапазоне -3В…-25В, отображающий логическую единицу.
Таким образом, для согласования ТТЛ/КМОП уровней сигналов, действующих в микропроцессорной системе, с уровнями сигналов последовательного интерфейса, передаваемых в линию связи/ принимаемых из линии связи используют устройства преобразования уровней (УПУ).
Различные варианты схемной реализации УПУ рассмотрены в [38], одним из которых является применение микросхемы фирмы MAXIM: MAX232A. Данная микросхема (рисунок 10.44) требует один источник питания +5В и ряд дополнительных элементов конденсаторов С1, С2, … ,С5, что не является чрезмерной платой за преимущества её применения.
Рисунок 10.44
10.5.3 Разъём RS-232С
Для связи интерфейса RS-232С с внешним терминалом (модемом) может использоваться 25- или 9-контактный разъём (рисунок 10.45).
Рисунок 10.45
Назначение основных контактов следующее:
- SG сигнальное заземление, нулевой провод;
- TxD данные, передаваемые микропроцессором в последовательном коде (отрицательная логика);
- RxD данные, принимаемые микропроцессором в последовательном коде (отрицательная логика);
- DCD обнаружение несущей данных (детектирование принимаемого сигнала);
- DTR запрос передатчика терминала;
- DSR готовность передатчика терминала;
- RTS запрос приёмника терминала;
- CTS готовность приёмника терминала;
- RI индикатор вызова. Говорит о приёме модемом сигнала вызова по телефонной сети.
10.5.4 Буферный регистр адреса RS-232C
Взаимодействие между ОМЭВМ и УАПП может быть организовано через линии порта Р0 ОМЭВМ с применением команд работы с внешней памятью данных (ВПД). Т.е. отдельные регистры УАПП будут адресоваться, как ячейки внешнего ОЗУ (ВПД).
В этом случае линии порта Р0 используются в режиме мультиплексирования: сначала на выход Р0 выдаётся младший байт адреса ВПД, а затем по линиям Р0 может осуществляться обмен данными (вывод или ввод). При этом вывод (запись, передача) данных через Р0 сопровождается сигналом на выходе Р3.6, а ввод (чтение, приём) сигналом на выходе Р3.7.
Для запоминания (защёлкивания) адреса ВПД (в нашем случае отдельных регистров УАПП) применяют буферный регистр адреса (БРА), в качестве которого может быть использована микросхема КР1533ИР23 (рисунок 10.46).
Рисунок 10.46
Эта микросхема представляет собой 8-разрядный параллельный регистр с возможностью перевода выходов в 3-е (высокоимпедансное, отключенное) состояние (ОЕ=1). В активном режиме на входе OE должен быть логический 0. Для записи данных в БРА необходимо подать динамический синхросигнал (перепад из 0 в 1) на вход C (CLOCK). После этого при активном сигнале на входе OE (разрешение вывода) на выход БРА выдаётся информация, соответствующая данным на его входах в момент прихода синхросигнала.
10.5.5 Шинный формирователь
Информация, выдаваемая на выход порта Р0 ОМЭВМ, в общем случае может предназначаться и другим устройствам, кроме УАПП, подключённым к выводам Р0. Выходы порта Р0 имеют низкую нагрузочную способность и допускают подключение к каждому из них не более двух входов микросхем типа ТТЛ. С целью повышения нагрузочной способности выводов ОМЭВМ, а также организации двухстороннего обмена информацией между ОМЭВМ и системной шиной применяют шинные формирователи (ШФ).
В качестве ШФ может быть использована микросхема КР1533АП6 (рисунок 10.47)