Исследование методов передачи информации между микроЭВМ с помощью стандартных интерфейсов ИРПС и С2 (Лабораторная работа № 21)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА  № 21

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ИНТЕРФЕЙСА

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение и исследование методов передачи информации между микроЭВМ с помощью стандартных интерфейсов ИРПС и С2.

2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Последовательные интерфейсы используются для связи удаленных внешних устройств (ВУ) с микроЭВМ. Передача данных производится побитно, обычно в асинхронном режиме. Для этих интерфейсов характерно малое количество линий связи и их большая длина. В странах СНГ широкое распространение получили два типа последовательных интерфейсов - ИРПС и С2.

ИРПС - это последовательный радиальный интерфейс. В нем передача сигналов организована по принципу токовой петли 20 мА (или 40 мА) по двухпроводной линии связи. Логической единице соответствует ток 20 мА, а логическому нулю - отсутствие тока. Для организации дуплексного обмена (в двух направлениях) требуется четырехпроводная линия связи. Передача информации осуществляется асинхронным способом. Стартовый бит соответствует отсутствию тока, число информационных бит может быть 5,7 и 8, предусмотрен контроль паритета, число стоповых бит – 1, 1,5 или 2. В интервалах между передачей данных цепь должна находиться в единичном состоянии (протекать ток 20 мА). Сторона ИРПС, которая выдает данные, называется передатчиком, а принимающая сторона - приемником.

Стандарт на ИРПС допускает использование отдельной линии взаимосвязи, указывающей на состояние приемника. Ток в цепи взаимосвязи означает готовность приемника, а его отсутствие - что приемник не готов к приему данных.

Интерфейс ИРПС обеспечивает возможность передачи данных со скоростью до 9600 Бод (бит/с) на расстояние до 500 м. Двухпроводная линия цепи передачи тока выполнена в виде витой пары. ИРПС нашел основное применение в промышленных системах, так как позволяет осуществить связь на большие расстояния без необходимости использования модемов.

Интерфейс С2 (называется также стык С2) является последовательным интерфейсом, широко применяемым в сетях ЭВМ. Он является аналогом зарубежного интерфейса RS-232C. Стандартом на интерфейс определены скорости передачи данных, типы и число контактов разъема, электрические параметры приемников и передатчиков, виды соединений и алгоритмы обмена.

Стандарт определяет электрические параметры сигналов интерфейса С2. Так, состояние лог.0 в передатчике определяется уровнем от +5 В до +15 В, а в приемнике - выше +3 В. Состоянию лог.1 в передатчике соответствует уровень от -5 В до -15 В, а в приемнике - ниже -3 В.  При разомкнутой линии  связи  напряжение  может  достигать  величины  +25 В  или -25 В.

Все соединительные линии интерфейса С2 можно условно разбить на две группы: линии передачи данных и линии управления передачей. Часть линий управления используется для квитирования установления связи, другая часть может выполнять синхронизацию, задавать скорость передачи, управлять связным оборудованием. В простейшем случае линии управления могут отсутствовать. Тогда для односторонней передачи необходимо только 2 провода, а для двухсторонней – 4.

Длина линии связи для интерфейса С2 зависит от скорости передачи и вида устройств согласования с линией. Так, для несогласованной линии при скорости передачи 19200 Бод ее длина не должна превышать 15 м.

Стандарт на последовательные интерфейсы устанавливает строго определенные скорости передачи данных. Например, для интерфейса С2 (RS-232C) предусмотрены скорости 19200, 9600, 4800, 2400, 1200, 600, 300 Бод.

2.2. Лабораторный макет для исследования

 последовательных интерфейсов

В качестве лабораторного макета используется ТЭЗ (сокращение от слов – типовой элемент замены) с маркировкой ППИ, который присоединяется к учебной микроЭВМ УМК с помощью разъема, расположенного на передней панели. Этот ТЭЗ предназначен для исследования двух БИС микропроцессорного комплекта КР580: адаптера последовательной связи КР580ВВ51А и программируемого таймера КР580ВИ53. На плате ТЭЗа находятся все необходимые устройства для связи этих БИС с системной шиной микроЭВМ: дешифраторы адреса, буферы данных и т.д. В верхней части ТЭЗа находится макетное поле , на котором пользователь может размещать дополнительные элементы.

Лабораторный макет выполняет роль устройства сопряжения микроЭВМ с линией связи последовательного интерфейса, при этом реализуется однонаправленная передача данных от стороны 1 к стороне 2. На рис.1 приведена упрощенная схема последовательного интерфейса, реализованного в данной работе.

В дальнейшем микроЭВМ УМК и ТЭЗ стороны 1 (передатчик) будут обозначаться как УМК1 и ТЭЗ1, а стороны 2 (приемник) - УМК2 и ТЭЗ2.

Для реализации последовательной передачи данных передатчик и приемник должны иметь тактовые генераторы, работающие с одинаковой частотой. Допускается разброс частот не более 5%. На ТЭЗах, используемых в лабораторной работе, в качестве тактового генератора применен счетчик CT0 таймера КР580ВИ53, который работает в режиме 3 - программируемого генератора прямоугольных импульсов. На вход счетчика CLK0 подаются тактовые импульсы F2ттл микроЭВМ. БИС КР580ВВ51А предусматривает передачу и прием последовательных данных со скоростью, равной частоте синхронизации, а также меньшей в 16 или 64 раза. Чем больше частота передачи данных отличается от частоты синхронизации TxC (RxC), тем надежнее передача и менее жесткие требования к стабильности частоты генераторов. Для связи ПСА с линией связи в лабораторной работе используются инверторы DD3.1, установленные на передающей и приемной сторонах. В линии связи при этом будет действовать инверсная логика: лог.1 соответствует низкий уровень, а лог.0 - высокий. Таким образом, напряжение в линии связи будет по форме (но не по уровням) соответствовать стандарту интерфейса С2 (RS-232C).