Основы микропроцессорной техники

Раздел 8 Интерфейсы персонального компьютера

8.3. Интерфейс RS-232C

Интерфейс RS-232C предназначен для подключения к компьютеру стандартных внешних устройств (принтера, сканера, модема, мыши и др.), а также для связи компьютеров между собой. Основными преимуществами использования RS-232C по сравнению с Centronics являются возможность передачи на большие расстояния (по стандарту длина кабеля может доходить до 15 метров) и гораздо более простой кабель (с меньшим количеством проводов). В то же время работать с RS-232C несколько сложнее. Данные в интерфейсе RS-232C передаются в последовательном коде (бит за битом) побайтно. Каждый байт обрамляется стартовым и стоповый битами. Данные могут передаваться как в одну, так и в другую сторону по разным проводами (дуплексный режим). Скорость передачи - до 14,4 Кбайт / с (115,2 Кбит / с).

Компьютер имеет 25-контактный разъем (типа DB25P) или 9-контактный разъем (типа DB9P) для подключения кабеля интерфейса RS-232C. Назначение контактов разъема приведено в табл. 8.8 (в таблице применены обозначения: I - входной сигнал компьютера, O - выходной сигнал компьютера).

Назначение сигналов интерфейса RS-232C следующее:

• FG - защитное заземление (экран).
• -Tx - данные, передаваемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная).
• -Rx - данные, принимаемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная).
• RTS - сигнал запроса передачи. Активный на протяжении всего времени передачи.
• CTS - сигнал сброса (очистки) для передачи. Активный на протяжении всего времени передачи. Говорит о готовности приемника.
• DSR - готовность данных. Используется для задания режима модема.
• SG - сигнальное заземление, нулевой провод.
• DCD - обнаружение несущей данных (детектирование принимаемого сигнала).
• DTR - готовность выходных данных.
• RI - индикатор вызова. Говорит о приеме модемом сигнала вызова по телефонной сети.

Чаще всего используется трех-или чотирьохпровидний связь (для двунаправленного передачи). Схема соединения двух устройств при чотирьохпровидний линии связи показана на Рис. 8.8.

Рис. 8.8. Схема чотирьохпровиднои линии связи для RS-232C.

Для двухпроводные линии связи в случае передачи с компьютера в внешнее устройство используются сигналы SG и Tx. Все 10 сигналов интерфейса задействуются только при соединении компьютера с модемом.

Формат передаваемых данных показан на рис. 8.9. Собственно данные (содержат 5, 6, 7 или 8 бит) сопровождаются стартовым битом, битом четности и одним или двумя стоповый битами. Получив стартовый бит, приемник выбирает из линии биты данных через определенные интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приемника и передатчика были одинаковыми (допустимое расхождение - не более 10%). Скорость передачи по RS-232C может выбираться из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит / с.

Все сигналы RS-232C передаются специально выбранными уровнями, обеспечивающими высокую помехоустойчивость связи (Рис. 8.10). Отметим, что данные передаются в инверсно коде (логической единице соответствует низкий уровень, логическому нулю - высокий уровень).

Обмен по RS-232C осуществляется компьютером с помощью обращений по специально выделенным для этого портам COM1 (адреса 3F8 ... 3FF, прерывание IRQ4), COM2 (адреса 2F8 ... 2FF, прерывание IRQ3), COM3 (адреса 3E8 .. .3 EF, прерывание IRQ10), COM4 (адреса 2E8 ... 2EF, прерывание IRQ11).

Рис. 8.9. Формат данных RS-23 2C.

Рис. 8.10. Уровни сигналов RS-232C на передаваючому и принимающем концах линии связи.

Для реализации интерфейса применяются микросхемы универсальных асинхронных приемопередатчиков (УАПП, UART - Universal Asynchronous Receiver / Transmitter) типа i8250, 16550 или их аналоги. Компьютер с помощью посылки управляющих кодов может выбрать скорость обмена, формат передаваемых посылок (количество бит данных, проверка четности, использование стоповый бит), разрешить или запретить прерывания, а также установить или сбросить управляющие сигналы. Есть также возможность прочитать слово состояния UART для определения источника прерывания состояний флагов.