Разработка программного обеспечения для управления координатным устройством

Описание последовательного интерфейса персонального компьютера

Последовательный интерфейс RS-232C является наиболее широко распространенной стандартной связью между компьютерами и периферийными устройствами. К внешним устройствам асинхронный, последовательный порт подключается через специальный разъем. Существует два стандарта на разъемы интерфейса RS-232C, это DB25 и DB9. Первый разъем имеет двадцать пять, а второй девять выводов. Распределение сигналов по контактам приведено в таблице 3.

Таблица 3. — Распределение сигналов по контактам.

Уровни напряжения на линиях разъема составляют для логического нуля + 12.+3 вольт (SPACE), для логической единицы — -3.-12 вольт (MARK). Промежуток от -3 до +3 вольт соответствует неопределенному значению.

Последовательная передача данных означает, что данные передаются по единственной линии. При этом биты байта данных передаются по очереди с использованием одного провода.

Для синхронизации приемника и передатчика, к информационным битам добавляется специфический импульс, называемый стартовым битом.

Он указывает на начало информационного слова. После битов следуют бит проверки на четность и один или два стоповых бита. Иногда бит проверки на четность может отсутствовать. Из рисунке 3 видно, что исходное состояние линии последовательной передачи данных — уровень логической единицы. Это состояние линии называют отмеченным — MARK. Когда начинается передача данных, уровень линии переходит в логический ноль. Это состояние линии называют пустым — SPACE. Если линия находится в таком состоянии больше определенного времени, считается, что линия перешла в состояние разрыва связи — BREAK.

программа координатный устройство.

Рис.З. Передача одного байта последовательных данных

Стартовый бит START сигнализирует о начале передачи данных. Далее передаются биты данных, вначале младшие, затем старшие. Если используется бит четности Р, то передается и он. Бит четности имеет такое значение, чтобы в пакете битов общее количество единиц (или нулей) было четно или нечетно, в зависимости от установки регистров порта.

Этот бит служит для обнаружения ошибок, которые могут возникнуть при передаче данных из-за помех на линии. Приемное устройство заново вычисляет четность данных и сравнивает результат с принятым битом четности. Если четность не совпала, то считается, что данные переданы с ошибкой.

Конечно, такой алгоритм не дает стопроцентной гарантии обнаружения ошибок. Так, если при передаче данных изменилось четное число битов, то четность сохраняется, и ошибка не будет обнаружена. Поэтому на практике применяют более сложные методы обнаружения ошибок. В самом конце передаются один или два стоповых бита STOP, завершающих передачу байта. Затем до прихода следующего стартового бита линия снова переходит в состояние MARK.

Использование бита четности, стартовых и стоповых битов определяют формат передачи данных. Очевидно, что передатчик и приемник должны использовать один и тот же формат данных, иначе обмен будет невозможен.

Другая важная характеристика — скорость передачи данных. Она также должна быть одинаковой для передатчика и приемника. Скорость передачи данных обычно измеряется в бодах (по фамилии французского изобретателя телеграфного аппарата Emile Baudot — Э. Бодо). Боды определяют количество передаваемых битов в секунду. При этом учитываются и старт/стопные биты, а также бит четности.

Компьютер может быть оснащен одним или двумя портами последовательной передачи данных. Эти порты расположены либо на материнской плате, либо на отдельной плате, вставляемой в слоты расширения материнской платы.

Бывают также платы, содержащие четыре или восемь портов последовательной передачи данных. Их часто используют для подключения нескольких компьютеров или терминалов к одному, центральному компьютеру.

В основе последовательного порта передачи данных лежит микросхема Intel 8250 или ее современные аналоги — Intel 16 450, 16 550, 16 550А. Эта микросхема является универсальным асинхронным приемопередатчиком (UART).

Микросхема содержит несколько внутренних регистров, доступных через команды ввода/вывода. При передаче байта он записывается в буферный регистр передатчика, откуда затем переписывается в сдвиговый регистр передатчика.

Байт «выдвигается» из сдвигового регистра по битам. Аналогично имеются сдвиговый и буферный регистры приемника.

Программа имеет доступ только к буферным регистрам, копирование информации в сдвиговые регистры и процесс сдвига выполняется микросхемой UART автоматически.

Помимо преобразования информации, UART обрабатывает другие сигналы, которые приходят на вход и управляют его работой.

Управление реализуется через регистры, к которым компьютер имеет доступ. Например, для изменения скорости работы последовательного порта можно просто загрузить в определенный регистр соответствующее число.