Майк Тули - Справочное пособие по цифровой электронике

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).

Интерфейсные тестеры. По своей конструкции эти приборы несколько сложнее предыдущих простых устройств. Они позволяют переводить линии в состояния MARK или SPACE, обнаруживать помехи, измерять скорость передачи и даже индицировать структуру слова данных. Конечно, такие приборы довольно дороги, например стоимость полностью укомплектованного интерфейсного тестера превышает 250 фунт. ст.

Поиск неисправностей в системах RS-232C включает в себя следующие основные этапы.

1. Установите, какое устройство является DTE, а какое DCE. Обычно на этот вопрос можно ответить, посмотрев на разъем (напомним, что оборудование DTE оснащается разъемом со штырьками, а оборудование DCE — разъемами с отверстиями). Если оба устройства, как это часто бывает, работают в конфигурации DTE, то для правильной работы необходим пустой модем.

2. Проверьте правильность использования кабеля. Отметим, что существуют несколько разновидностей кабелей интерфейса RS-232C: кабель, состоящий из четырех проводов (линий) для простых терминалов, девяти проводов для обычной асинхронной передачи данных, 15 проводов для синхронной связи и 25 проводов для любых применений (рис. 8.8). Если возникают какие-либо сомнения, пользуйтесь кабелем с 25 проводами.

Рис. 8.8. Варианты кабелей для интерфейса RS-232C:

 а — кабель с четырьмя линиями для простейших терминалов (используются контакты 1–3 и 7, а контакты 8 и 20 закорачиваются); б — кабель с девятью линиями для асинхронной связи (используются контакты 1–8 и 20); в — кабель с 15 линиями для синхронной связи (используются контакты 1–8, 13–15, 17, 20, 22 и 24), г — кабель с 26 линиями для универсальных применений (используются контакты 1-25)

3. Убедитесь в том, что на каждом конце последовательной линии правильно заданы формат слова и скорость передачи в бодах.

4. Включите линию и проверьте логические состояния сигнальных линий данных (TXD и RXD) и квитирования с помощью линейного монитора, врезки или интерфейсного тестера.

5. Если что-то не так, посмотрите по техническому описанию, не требуются ли какие-либо специальные соединения и полностью ли совместимы интерфейсы. Особо подчеркнем, что некоторые фирмы реализуют интерфейсы квази-RS-232C с ТТЛ-совместимыми сигналами. Очевидно, что такие интерфейсы электрически не совместимы с обычным интерфейсом RS-232C, хотя и работают с аналогичными протоколами.

Шина IEEE-488, называемая также приборной шиной Hewlett — Packard, широко применяется для соединения микрокомпьютерных контроллеров в автоматическом испытательном оборудовании АТЕ. Большинство современных электронных приборов, включая цифровые вольтметры и генераторы сигналов, оснащаются интерфейсом IEEE-488. Последний позволяет подключать приборы к микрокомпьютерному контроллеру, который управляет работой приборов и обрабатывает передаваемые ими данные.

Стандарт IEEE-488 определяет следующие типы устройств:

приемники, получающие информационные и управляющие сигналы от других устройств, подключенных к шине, но не передающие данные. Типичным примером приемника служит генератор сигналов;

передатчики, которые только помещают данные на шину, но не принимают данные. Типичным примером передатчика является перфоленточный считыватель. Отметим, что в любой момент времени активным является лишь один передатчик, но получать данные могут несколько приемников одновременно;

передатчик-приемник, принимающий данные с шины и передающий их на шину. Типичным примером такого устройства является цифровой мультиметр. Данные поступают в прибор для выбора требуемого диапазона и возвращаются на шину в виде цифровых отсчетов напряжения, тока или сопротивления;

контроллер, применяющийся для управления передачами данных по шине и их обработки. Контроллером в системе IEEE-488 почти всегда является микрокомпьютер; во многих системах используются персональные компьютеры фирмы IBM, но и другими фирмами выпускаются специализированные микропроцессорные контроллеры.

Шина IEEE-488 обладает восемью многофункциональными двунаправленными линиями данных. Они применяются для передач данных, адресов, команд и байт состояния. Кроме того, имеются пять линий управления шиной и три линии квитирования.

Разъем для шины IEEE-488 имеет 24 контакта (рис. 8.9), функции сигнальных линий приведены в табл. 8.3.

Рис. 8.9. Функции линий 24-контактного разъема для шины IEEE-488

Примечания: 1. В сигнальных линиях квитирования (DAV, NRFD и NDAC) используются выходы типа открытого коллектора, которые допускают реализацию монтажного ИЛИ.

 2. Все остальные сигналы ТТЛ-совместимы и активны при низком уровне.

О наличии команд на шине сигнализирует низкий уровень на линии ATN. Затем контроллер помещает на шину команды, которые передаются в отдельные устройства, идентифицируемые адресами на пяти младших линиях шины данных. Можно выдавать также («широковещательные») команды для всех устройств.

Так как физические расстояния между устройствами невелики, скорость передачи данных довольно высока (от 50 до 250 Кбайт/с). На практике скоростью передачи данных управляет самый медленный приемник. На рис. 8.10 показана система, где в качестве контроллера выступает микрокомпьютер.