Подключение устройств сопряжения к компьютеру через последовательный порт.

RS-232C – интерфейс.

Если длинна соединенных линий составляет десятки метров, устройство сопряжения должно преобразовывать последовательный код в параллельный и наоборот.

Преобразователь уровней преобразует ТТЛ уровни в уровни кабеля RS-232С.

IFC1488 – МС передатчик.

КР559ИП19.

Микросхема приемник IFC1489 (КР559ИП20).

Преобразователь кода преобразуют:

Параллельный в последовательный.

Последовательный в параллельный.

I8251 (КР580ВВ51А)

I8250 (КР1847ВВ2)

TL16C450

TL16C550

Последовательные порты в компьютере:

СОМ1 3F8H – 3FFH (адреса) IRQ4 (прерывание)

COM2 2F8H – 2FFH (адреса) IRQ3 (прерывание)

COM3 3E8H – 3EFH (адреса) IRQ10 (прерывание)

COM4 2E8H – 2EFH (адреса) IRQ12 (прерывание)

Разъем:

Внутренняя структура портов:

УАПП: i8250, TL16C450.

В состав УАПП входят 8 регистров, но используются только 6 адресов.

Каждый порт имеет базовый адрес (BASE):

COM1: BASE=3F8H

COM2:BASE=2F8H

Регистры по адресу BASE – два регистра:

Их выбирают с помощью специального управляющего бита, который записывается в седьмой разряд RG адреса BASE+3:

1. при нулевом значении этого бита по адресу BASE расположен регистр для записи передаваемого байта и чтения принимающего.
2. если управляющий бит =1, то по адресу BASE будет RG для записи младшего байта делителя частоты тактового генератора.

Регистры по адресу BASE+1 (тоже 2 регистра с одинаковым адресом). Управляющий бит – седьмой разряд RG по адресу BASE+3.

1. при нулевом значении этого бита по адресу BASE+1 находится регистр управления прерываниями.
2. при единичном значении регистр старший разряд кода делителя частоты.

Регистры по адресу BASE+2 (идентификации прерываний, содержимое указывает на причину прерывания).

Регистр по адресу BASE+3 (регистр управления УАПП).

Регистр по адресу BASE+4 (для управления модемом).

Регистр по адресу BASE+5 (регистр состояния (статуса) УАПП) позволяет контролировать ошибки при приеме.

Регистр по адресу BASE+6 – регистр состояния модема.

Перед использованием УАПП нужно инициализировать:

1. записать по адресу BASE+3 управляющий байт с 1 в седьмом бите.
2. записать код делителя частоты по адресу BASE и BASE+1.
3. записать по адресу BASE+3 управляющий байт с 0 в седьмом бите и требуемыми значениями остальных битов.
4. записать управляющий байт по адресу BASE+1 (если прерывания не используются, то 0).
5. записать управляющий байт по адресу BASE+4.

Заголовочный файл (для констант) – serial.h.

//Определение адресов регистров int BASE//

#define OUT_REG BASE //регистр передачи данных.

#define IN_REG BASE //регистр приема данных

#define LOW_DIV BASE //адрес регистра младшего байта делителя

#define HIGH_DIV BASE+1 //адрес регистра старшего байта делителя

#define INT_REG BASE+1 //регистр разрешения прерывания

#define INT_ID_REG BASE+2 //регистр идентификации прерывания

#define CONTROL BASE+3 //регистр управления

#define MODEM BASE+4 //регистр управления модемом

#define STATUS BASE+5 //регистр состояния УАПП

#define M_STATUS BASE+6 //регистр состояния управляющих сигналов.

// Основные константы

# define B_4800 24

# define B_9200

# defineDEVISOR 0x80 //бит управления доступа к регистрам делителя

# define BIT_8 0x03 //длина посылки 8 бит

# define STOP_2 0x04 //2 стоповых бита

# define NOPARITY 0x00 //нет паритета

# define DTR 0x01 //бит управления линией DTR

# define RTS 0x02 //бит управления линией RTS

# define LOOPBACK 0x10 //бит управления тестовым регистром УАПП

# define DATA_IN 0x01 //маска бита «данные приняты»

# define DATA_OUT 0x80 //маска «бита готов к передаче»

# define OVERRUN 0x02 //маска бита «переполнение»

# define FRAME_ERR 0x08 //ошибка формата

# define CTS 0x10 //маска бита состояния линии CTS

# define DSR 0x20 // маска бита состояния линии DSR

//Прототипы функций

void init ( ); //функция инициализации порта

void out_sym (int symbol); //функция вывода символа

int in_sym ( ); //функция ввода символа

Программа тестирования последовательного порта:

/*test.cpp*/

# include <stdio.h>

# include <dos.h>

# include <conio.h>

# include “serial.h”

#define ESC 27

main ( )

{

BASE = 0x3F8;

Int symbol, symbol2;

Init ( ); //инициализация УАПП

Outportb (MODEM, LOOPBACK); //перевод порта в тестовый режим

While (1)

{

symbol = getch ( );

if (symbol = = ESC)

return;

out_sym (symbol); //вывод в порт

symbol2 = in_sym ( ); //ввод из порта

printf (“Передано: %х, принято: %х \n”, symbol, symbol2);

}

return 0;

}

void init ( )

{

outportb (CONTROL, DIVISOR);

outportb (LOW_DIV, B_9200);

outportb (HIGH_DIV, B_9600>>8);

outportb (CONTROL, BIT_8 | NOPARITY | STOP_2);

outportb (INT_REG,0); //запрет прерывания

}

void out_sum (int symbol)

{

while (inportb (STATUS) & DATA_IN) = = 0);

outportb (out_REG, symbol);

}

int in_sym ( )

{

int sym;

while (inportb (STATUS) & DATA_IN) = = 0); //ожидание готовности к приему

if (intportb ((STATUS) & (FRAME_ERR | OVERRUN))!=0);

}

printf (“Ошибка приема \n”);

return;

{

sym = inportb (IN_REG);

return sym;

}

1. Прием и передача без квитирования:

2. С квитированием:

а) с программным квитированием XON/XOFF.

Если приемник готов к вводу данных, он передает XON=11h, получив этот код передатчик передает 1 байт. Когда приемник не готов принять данные – он выдает XOFF = 13h и передатчик перестает передачу данных.

Недостаток – низкая скорость передачи

б) с аппаратным квитированием:

1. RTS и CTS

2. DTR и DSR

3. RTS и CTS; DTR и DSR

Интерфейсная шина I²C.

3 вида устройств:

1. Интеллектуальный узел – осуществляет управление; микроконтроллеры; однокристальные ЭВМ.
2. Блоки общего назначения (дисплей, порты ввода – вывода, устройства памяти, АЦП, ЦАП).
3. Специализированные устройства, характерные для отдельных приложений: блоки настройки, коммутации.

Phillips разработала простую двухпроводную, двунаправленную шину для межсхемного соединения: intel IC (IIC, I²C). С её помощью можно строить все устройства и реализовать все их функции.

Используются только две линии:

SDA – линия данных (последовательная передача)

SCL – линия синхронизации.

Стандартная скорость – до 100 кбит/с.

Быстрый режим – до 400 кбит/с.

Суммарная емкостная нагрузка не должна превышать 400 пФ.

Существует множество микросхем, которые имеют встроенный интерфейс: КМОП, n-МОП, ТТЛ, ЭСЛ.

Достоинство:

I) для конструкторов:

1) Блоки на функциональной схеме реализуются отдельными МС.

2) Нет необходимости разрабатывать интерфейс (схема присоединения к шине).

3) Одни и теже микросхемы могут использоваться в различных приложениях.

4) Отдельные микросхемы легко могут быть добавлены или убраны, не влияя на систему.

5) Упращается отладка и настройка системы для изготовителя.

II) для изготовителя:

1) Для соединения микросхемы требуется всего 2 линии, следовательно упрощается разводка и следовательно уменьшается стоимость и габариты плат.

2) Возможность наличия на линии нескольких ведущих.

Общие концепции шины I²C: применяется в системе с восьмиразрядным микропроцессором.

Для связи кроме самих линий нужен протокол обмена, чтобы не было потери данных.

Две группы устройств:

1) Типа Master (хозяин, ведущий).

2) Типа Slave (раб, ведомый).

В качестве ведущего используется микроконтроллер.

Возможно несколько ведущих на шине.

Ведущий генерирует импульсы синхронизации.

Устройства:

1) Передатчик.

2) Приемник.

Каждое устройство имеет свой уникальный адрес. Ведущий перед началом работы выдает на шину адрес ведомого. Ведущий задает направление передачи. Ведомое устройство, обнаружив свой адрес, посылает сигнал подтверждения и выполняет указанную функцию.

Все устройства присоединяются к шине, присоединяются по методу «монтажного ИЛИ»: выходы устройств должны иметь выходы с открытым стоком (коллектором).

Все устройства подключаются параллельно к линии.

Rр – подтягивающие резисторы.

Uип = 3 …15 В. (чаще всего 5 В).

Пересылка каждого бита сопровождается синхроимпульсом по линии SCL.

Действительность данных:

Состояние (условие) START и STOP – это состояние шины, вырабатывает выдущий.

Формат передаваемого байта: число передаваемых байт не ограничено; данные передаются со старшего разряда.

Девятый импульс:ведомый должен выдать сигнал подтверждения. АСК: проверяется сохранность данных.

Для прекращения передачи ведомый выставляет на линию синхронизации низкий уровень и ведущий прекращает передачю данных.

Адресация устройств на шине, можно использовать два формата:

1. семибитный (2⁷=128)
2. десытибитный.

Передача адреса всегда следует за условием START.

START	A6	A5	A4	A3	A2	A1	A0	R/		: 7 - битный
	ë	адрес	û	¯	|
	|						Бит направления |
	ë								û
		Байт (передает ведущий)

R/ =1, чтение (ведомый – передатчик)

R/ =0, запись (ведомый – приемник).

Десятибитный:

START

A9

A8

R/

A7

A6

A5

A4

A3

A2

A1

A0

Из 7 разрядов выделяется две части:

1. фиксированное.
2. программируемая.

Фиксированная часть устанавливается в комиссии по шине I²C (это 4 разряда). Программная часть может менять пользователь (обычно перемычками).