Видео смотреть бесплатно
Смотреть молодые видео
Официальный сайт ysaa 24/7/365
Смотреть видео бесплатно
|
||||||||||||
|
РефератыСхемотехника (17)Канал последовательной связи на основе МС 8251
Размер: 73.63 KB
Скачан: 257 Добавлен: 23.06.2005 Министерство образования Российской Федерации Институт переподготовки кадров Уральского государственного технического университета Кафедра микропроцессорной техники Курсовой проект
Пояснительная записка Руководитель доц., к.т.н. И.Е. Мясников Слушатель гр. СП-923 А.С. 2001г. Содержание 1. Введение (постановка задачи) 2. Состав контроллера последовательного интерфейса . Регистр буфера передатчика (THR). . Регистр буфера приёмки (RBR). . Регистр буфера младшего байта делителя (Divisor Latch LSB). . Регистр буфера старшего байта делителя (Divisor Latch MSB). . Регистр разрешения прерываний (IER). . Регистр идентификации прерывания (IIR). . Регистр управления линией (LCR). . Регистр управления модемом (MCR). . Не используемый регистр (Scratch Register). 3.Последовательная передача данных 4. Протокол последовательной связи. 5. Общие сведения о интерфейсе RS–232С 6. Таблица 1.5 Функции сигнальных линий интерфейса RS–232C. 7. Таблица 1.6 Основные линии интерфейса RS–232C. 8. Виды сигналов 9. Усовершенствования 10. Тестирование канала RS–232C 11. Использованная литература Введение Контроллер последовательного интерфейса предназначен для обеспечения связи по протоколу RS232C. В настоящее время известны и другие реализации этого контроллера, как совместимые с рассматриваемым адаптером, так и не совместимые. Следует отметить, что основное внимание уделялось основным принципам управления самого контроллера и практически не рассматривались вопросы взаимодействия с модемом и другим периферийным оборудованием использующим этот контроллер. Постановка задачи Составить структурную схему RS-232C; описать состав контроллера последовательного интерфейса и протокол последовательной связи, устройства для тестирования RS-232C. Состав контроллера последовательного интерфейса. В состав контроллера последовательного интерфейса входят следующие регистры: . Регистры буферов приёмника и передатчика, . Регистры разрешения и идентификации прерываний, . Регистры управления и состояния линии, . Регистры управления и состояния модема, . Регистры буфера делителя генератора. В таблице 1.1 приведены адреса всех программно доступных регистров. Адреса в этой таблице даны относительно базового адреса контроллера[1]. Таблица 1.1 Базовый адрес контроллера в зависимости от номера контроллера располагается в сегменте данных BIOS и приведён в таблице 1.2 Таблица 1.2 Таблица 1.2 содержит адреса полей в области данных BIOS, в которых расположены базовые адреса контроллеров последовательного интерфейса. Рассмотрим подробно назначение и содержимое регистров контроллера последовательного интерфейса. Регистр буфера передатчика (THR). Имеет адрес 0 относительно базового адреса контроллера. Данный регистр доступен только по записи и при значении бита разрешения доступа к делителю (DLAB) в регистре управления линией Регистр буфера приёмки (RBR). Имеет адрес 0 относительно базового адреса контроллера. Этот регистр доступен по чтению(IN) и при значении бита разрешения доступа к делителю(DLAB) в регистре управления линией Регистр буфера младшего байта делителя (Divisor Latch LSB). Регистр буфера старшего байта делителя (Divisor Latch MSB). Регистр разрешения прерываний (IER). Имеет адрес 1 относительно базового адреса контроллера. Этот регистр доступен по чтению и записи, но только при значении бита разрешения доступа к делителю (DLAB) в регистре управления линией (LCR), равном 0. Этот регистр позволяет управлять четырьмя типами прерываний, порождаемыми контроллером последовательного интерфейса. Формат регистра приведён ниже. |7 |6 |5 |4 |3 |2 |1 |0 | ICM задаёт прерывание при изменении состояния модем: 1 – прерывание вырабатывается; 0 – прерывание запрещено; ICL определяет прерывание при изменении состояния линии приёмника: 1 – прерывание вырабатывается; 0 – прерывание запрещено; IFB задаст прерывание при освобождении регистра буфера принимаемых данных: 1 – прерывание вырабатывается; 0 – прерывание запрещено; IDA определяет прерывание при доступности принимаемых данных: 1 – прерывание вырабатывается; 0 – прерывание запрещено; Регистр идентификации прерывания (IIR). Регистр имеет адрес 2 относительно базового адреса контроллера. Этот регистр доступен только по чтению и позволяет получить информацию от контроллера о ждущем прерывании. |7 |6 |5 |4 |3 |2 |1 |0 | Биты I Type определяют тип ждущего прерывания, если оно хранится контроллером (что определяется битом II): 11 – изменилось состояние линии приёмника; 10 – принимаемые данные доступны; 01 – освобождён регистр буфера; 00 – изменилось состояние модема. Более подробная информация о приоритетах прерываний, условиях появления и условии сброса состояния прерывания приведена ниже в таблице Информация о ждущем прерывании Таблица Бит II является индикатором ждущего прерывания: 0 – контроллер последовательного интерфейса хранит прерывание; 1 – нет прерываний, ожидающих обработки Биты 7 – 3 регистра не используются и должны принимать значение 0. Регистр управления линией (LCR). Регистр имеет адрес 3 относительно базового адреса контроллера. Этот регистр доступен по чтению и по записи. Значение данного регистра определяет формат передаваемых данных в линию передачи данных контроллером последовательного интерфейса. Описание битов регистра приводятся далее. DLAB управляет доступом к регистрам буфера делителя. Если бит равен SB устанавливает состояние «пауза», когда равен 1. В этом остоянии на выходе контроллера последовательного интерфейса устанавливается значение 0, которое не может быть изменино никакими другими действиями, кроме как переустановка бита в 0. SP управляет установкой режима неизменимого бита контроля чётности. EPS задаёт выбор режима контроля чётности. Если бит устанговлен в 0 и бит PA является битом разрешения контроля чётности. Если бит установлен в 1, то генерируется бит контроля четности между последним битом передаваемого символа и стоп-битом. NSB определят количество стоп-битов в каждом символе, передаваемом контроллером последовательного интерфейса, и связан с длинной слова обмена Биты WLS определяют длину слова обмена: 00 – 5 битов; 01 – 6 битов; 10 – 7 битов; 11 – 8 битов. Регистр управления модемом (MCR). Регистр управления модемом имеет адрес 4 относительно базового адреса контроллера. Этот регистр доступен по чтению и записи. С помощью регистра можно управлять работой модема. LB задаёт режим «шлейфа» (Loopback) для диагностических целей. При единичной значении этого бита происходит следующее: . Выход передатчика (SOUT) устанавливается в активное состоние; . Вход приёмника (SIN) отсоединяется; . Выход сдвигового регистра передатчика подсоединяется к сдвиговому регистру приёмника; . Четыре входных управляющих сигналов модема (CTS, DSR, DCD и RI) отсоединяется; . Черыре выходных управляющих сигнала модема (DTR, RTS, Out1 иOut2) подсоединяются к четырём управляющим вхолдам модема; . Управляющие цепи модема принудительно устанавливаются в неоктивное состояние. В диагностическом режиме передаваемые данные сразу же принимаются. При этом полностью обеспечивается прерывание приёмника и передатчика. Для возврата к нормальному режиму работы необходимо сначала перепрограммировать регистры для этого режима работы, а затем установить бит LB регистра MCR в значение 0. Out2 управляет сигналом Out2. При единичном значении бита сигнал Out2 устанавливается равным 1. Сигнал Out2 управляет генерацией прерываний контроллера последовательного интерфейса. При единичном знании сигнал контроллер генерирует прерывание в соответствии со значением регистра IER. Out1 управляет сигналом Out1. Если бит установлен в 1, сигнал Out1 устанавливается 1. При задании значения 0 сигнал устанавливается в нулевой уровень. RTS управляет сигналом «запрос на передачу» (Request to Send). При значении этого бита, равном 1, сигнал «запрос на передачу» устанавливается равным 1. При задании значения 0 сигнал устанавливается в нулевой уровень. DTR задаёт уровень сигнала «готовность терминала» (Data Terminal Биты 7-5 не используются и всегда устанавливаются в 0. Регистр состояния линии (LSR). Регистр состояние линии имеет адрес 5 относительно базового адреса контроллера и доступен только по чтению. |7 |6 |5 |4 |3 |2 |1 |0 | TEMT является индикатором освобождения передатчика . THRE является индикатором освобождения регистра THR. BI является индикатором состояния «пауза» (Break Interrupt). FE является индикатором «ошибки стоп-битов» (Framing Error). PE является индикатором «ошибки четности» (Parity Error). OR является индикатором «ошибки переполнения» (Overrun Error). Ошибка переполнения фиксируется в том случае, если при помешении очередного символа в регистр RBR обнаружено, что предедущее содержимое этого регистра не считано и, таким образом, оно потеряно. Этот бит принимает значение 0 после операции чтение регистра LSR. DR индикатор доступности принимаемых данных. Этот бит всегда устанавливается в 1, когда приёмником полностью принят символ и помещён в регистр RBR. Бит принимает значение 0 после операцией чтения из регистра Бит 7 всегда устанавливается в значение 0. Регистр состояния модема (MSR). Регистр имеет адрес 6 относительно базового адреса контроллера и доступен только по чтению. Регистр предоставляет информацию о состоянии управляющих линий модема. Кроме того, этот регистр содержит 4 бита, которые отображают изменение состояния модема и устанавливаются в значение 0 после операции чтения из регистра MSR. |7 |6 |5 |4 |3 |2 |1 |0 | DCD является инвертированным сигналом Data Carrier Detect (DCD). При установленном режиме «шлейфа» (бит LB регистра MCR имеет значение 1) этот бит эквивалентен биту Out2 регистра MCR. RI является инвертированным сигналом Ring Indicator (RI). При установленном режиме «шлейфа» (бит LB регистра MCR имеет значение 1) эквивалентен биту Out1 регистра MCR. DSR является инвертированным сигналом Data Set Ready (DSR). В режиме Биты DDCD, TERI, DDSR и DCTS являются индикаторами изменения состояния модема и установка любого из этих битов в значение 1 приводит к порождению прерывания по состоянию модема, если оно разрешено в регистре DDCD является индикатором изменения сигнала Data Carrier Detect (DCD). TERI является индикатором заднего фронта сигнала RI. Этот бит принимает значение 1 при изменении сигнала RI с уровня логической 1 на уровень логического нуля. DDSR является индикатором изменения сигнала Data Set Ready (DSR). DTCS является индикатором изменения сигналаClear to Send (CTS). Этот бит принимает значение 1 при изменении сигнала CTS после последней операции чтения регистра MSR. Не используемый регистр (Scratch Register). Имеет адрес 7 относительно базового адреса контроллера и доступен по чтения и записи. Регистр не управляет контроллерам и может быть использован в качестве рабочего регистра для хранения каких либо данных. Программируемый генератор. Программируемый генератор служит для установки частоты контроллера последовательного интерфейса. Частота следования определяется как отношение частоты задающего генератора к делителю частоты. Частота задающего генератора равна 1.8432Мгц. делитель частоты представляет собой 16–ти битовое число, младший и старший байт которого загружаются по отдельности через регистры буфера делителя. После операции записи любой из регистров делителя делитель перезагружается сразу же. В таблице 1.4 приведены необходимые значения делителя для получения требуемой частоты следования. Таблица 1.4 Последовательная передача данных Микропроцессорная система без средств ввода и вывода оказывается бесполезной. Характеристики и объемы ввода и вывода в системе определяются, в первую очередь, спецификой ее применения — например, в микропроцессорной системе управления некоторым промышленным процессом не требуется клавиатура и дисплей, так как почти наверняка ее дистанционно программирует и контролирует главный микрокомпьютер (с использованием последовательной линии RS–232C). Поскольку данные обычно представлены на шине микропроцессора в параллельной форме (байтами, словами), их последовательный ввод–вывод оказывается несколько сложным. Для последовательного ввода потребуется средства преобразования последовательных входных данных в параллельные данные, которые можно поместить на шину. С другой стороны, для последовательного вывода необходимы средства преобразования параллельных данных, представленных на шине, в последовательные выходные данные. В первом случае преобразование осуществляется регистром сдвига с последовательным входом и параллельным выходом (SIPO), а во втором — регистром сдвига с параллельным входом и последовательным выходом (PISO). Последовательные данные передаются в синхронном или асинхронном режимах. В синхронном режиме все передачи осуществляются под управлением общего сигнала синхронизации, который должен присутствовать на обоих концах линии связи. Асинхронная передача подразумевает передачу данных пакетами; каждый пакет содержит необходимую информацию, требующуюся для декодирования содержащихся в нем данных. Конечно, второй режим сложнее, но у него есть серьезное преимущество: не нужен отдельный сигнал синхронизации. Существуют специальные микросхемы ввода и вывода, решающие проблемы преобразования, описанные выше. Вот список наиболее типичных сигналов таких микросхем: D0–D7 — входные–выходные линии данных, подключаемые непосредственно к шине процессора; RXD — принимаемые данные (входные последовательные данные); TXD — передаваемые данные (выходные последовательные данные); CTS — сброс передачи. На этой линии периферийное устройство формирует сигнал низкого уровня, когда оно готово воспринимать информацию от процессора; RTS — запрос передачи. На эту линию микропроцессорная система выдает сигнал низкого уровня, когда она намерена передавать данные в периферийное устройство. Все сигналы программируемых микросхем последовательного ввода–вывода Протокол последовательной связи. Попытка установить последовательный обмен информацией будет бесполезной, если одно из устройств будет включено. Без принимающего устройства передаваемая информация будет бесследно исчезать в канале. К счастью RS – 232 в своих спецификациях выделяет 2 проводника для определения подключения к каждому концу последовательного канала устройства и его состояния ( влкючено ли устройство). Сигнал, передаваемый по 20 контакту, и называется сигналом готовности терминала (Data Terminal ready – DTR). Он имеет позитивную форму с DTE – устройства для сообщения о том, что оно подключено, обеспечено питание и готово начать сеанс связи. Аналогично сигнал поступает на контакт 6. Он называется сигналом готовности набора данных (Data set ready – DSR). Этот сигнал так же представляется в позитивном виде и говорит о том что DCE - устройство включено и готово к работе. Важное правило гласит, если оба сигнала и CTS, RTS не представленные положительным напряжением, информация не будет передаваться ни в одном направлении. Если положительное напряжение отсутствует на контакте CTS, устройство DTE не передаст информацию на DCE. Если же положительное напряжение отсутствует в линии RTS, DCE не передаст информацию DTE. Ещё один сигнал порождается DCE,который необходим для начала передачи информации. Это сигнал определения передачи информации (Carrier Detect или Сигнал контакта 22 называется индикатором вызова (Ring Indicator – Номинально, передаче информации в последовательных каналах предшествует очень жёсткие протокол. Прежде чем она произойдёт, аппаратура на обеих концах каналах должна быть включена и готова к работе. DTE, компьютер подтвердят сигнал DTR и DCE. Модем подтвердит свой DCR. Когда телефонный вызов разбудит модем он пошлёт RI к компьютеру, который может выдать сообщение на экран. Если модем ведет переговоры с другим модемом на другом конце канала, откуда поступил вызов, местный модем сформирует CD сигнал своему компьютеру. Если они не были включены во время ожидания до вызова, компьютер подтвердит RTS, а модем – CTS. Введите информацию с клавиатуры для посылки её через модем или пошлите информацию из файла. Если модем может передать информацию достаточно быстро, он установит сигнал CTS, прося PС подождать немного. Если во время передачи информации у компьютера появится необходимость выполнить какую-либо важную функцию, например, сохранит часть принятой информации на диск, сигнал RTS будет убран, и модем прекратит передачу информации. Когда компьютер освободится, сигнал RTS будет снова установлен и информация будет вновь передаваться через модем. Интерфейс RS–232C. Интерфейс RS–232C является наиболее широко распространенной стандартной последовательной связью между микрокомпьютерами и периферийными устройствами. Интерфейс, определенный стандартом Ассоциации электронной промышленности (EIA), подразумевает наличие оборудования двух видов: терминального DTE и связного DCE. Чтобы не составить неправильного представления об интерфейсе RS–232C, необходимо отчетливо понимать различие между этими видами оборудования. Различие между терминальными и связными устройствами довольно расплывчато, поэтому возникают некоторые сложности в понимании того, к какому типу оборудования относится то или иное устройство. Рассмотрим ситуацию с принтером. К какому оборудованию его отнести? Как связать два компьютера, когда они оба действуют как терминальное оборудование. Для ответа на эти вопросы следует рассмотреть физическое соединение устройств. Таблица 1.5 Функции сигнальных линий интерфейса RS–232C. |Номер |Сокращение |Направление |Полное название | Примечания: Стандартный последовательный порт RS–232C имеет форму 25–контактного разъема типа D (рис 1). RS–232C Терминальное оборудование обычно оснащено разъемом со штырьками, а связное — разъемом с отверстиями (но могут быть и исключения). Сигналы интерфейса RS–232C подразделяются на следующие классы. Последовательные данные (например, TXD, RXD). Интерфейс RS–232C обеспечивает два независимых последовательных канала данных: первичный Управляющие сигналы квитирования (например, RTS, CTS). Сигналы квитирования — средство, с помощью которого обмен сигналами позволяет DTE начать диалог с DCE до фактической передачи или приема данных по последовательной линии связи. Сигналы синхронизации (например, TC, 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 вместо 25 линий используются 9 линий Таблица 1.6 Основные линии интерфейса RS–232C. Виды сигналов В большинстве схем, содержащих интерфейс RS–232C, данные передаются асинхронно, т.е. в виде последовательности пакета данных. Каждый пакет содержит один символ кода ASCII, 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 Наиболее широко распространен формат, включающий в себя один стартовый бит, один бит паритета и два стоповых бита. Начало пакета данных всегда отмечает низкий уровень стартового бита. После него следует 7 бит данных символа кода ASCII. Бит четности содержит 1 или 0 так, чтобы общее число единиц в 8–битной группе было нечетным. Последним передаются два стоповых бита, представленных высоким уровнем напряжения. Эквивалентный [pic] Таким образом, полное асинхронно передаваемое слово состоит из 11 бит Используемые в интерфейсе RS–232C уровни сигналов отличаются от уровней сигналов, действующих в компьютере. Логический 0 (SPACE) представляется положительным напряжением в диапазоне от +3 до +25 В, логическая 1 (MARK) — отрицательным напряжением в диапазоне от –3 до –25 [pic] Сдвиг уровня, т.е. преобразование ТТЛ–уровней в уровни интерфейса На рис. 4 представлен микрокомпьютерный интерфейс RS–232C. Усовершенствования Разработано несколько новых стандартов, направленных на устранение недостатков первоначальных спецификаций интерфейса RS–232C. Среди них можно отметить интерфейс RS–422 (балансная система, допускающая импеданс линии до Тестирование канала RS–232C Соединители. Эти дешевые устройства упрощают перекрестные соединения сигнальных линий интерфейса RS–232C. Они обычно оснащаются двумя разъемами типа D (или ленточными кабелями, имеющими розетку и вставку), и все линии проводятся к той области, куда можно вставить перемычки. Такие устройства включаются последовательно с линиями интерфейса RS–232C, и затем проверяются различные комбинации подключений. Трансформаторы разъема. Обычно эти приспособления имеют разъем 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. 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. Интерфейсные тестеры. По своей конструкции эти устройства несколько сложнее предыдущих простых устройств. Они позволяют переводить линии в состояния MARK или SPACE, обнаруживать помехи, измерять скорость передачи данных и индицировать структуру слова данных. Использованная литература 1. Тули М. Справочное пособие по цифровой электронике: Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1990. 2. Справочник программиста и пользователя/ Под ред. А. Г. Шевчика, Т. В. Демьянкова. — М.: “Кварта”, 1993. 3. Справочник Вегнер В.А. |
|
В хорошем качестве hd видео
Онлайн видео бесплатно