Интерфейс RS-
Интерфейс RS-232C предназначен для подключения аппаратуры, передающей или принимающей данные ( 00Д — оконечное оборудование данных, или АПД — аппаратура передачи данных; DTE — Data Terminal Equipment), к оконечной аппаратуре каналов данных {АКД; DCE—Data Communication Equipment). В роли АПД может выступать компьютер, принтер, плоттер и другое периферийное оборудование. В роли АКД обычно выступает модем. Конечной целью подключения является соединение двух устройств АПД. Полная схема соединения приведена на рис. 2.1; интерфейс позволяет исключить канал удаленной связи вместе с парой устройств АКД, соединив устройства непосредственно с помощью нуль-модемного кабеля (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Соединение по RS-232C нуль-модемным кабелем
50________________________ Глава 2. Последовательный интерфейс —> СОМ-порт;
Стандарт описывает управляющие сигналы интерфейса, пересылку данных, электрический интерфейс и типы разъемов. В стандарте предусмотрены асинхронный и синхронный режимы обмена, но СОМ-порты поддерживают только асинхрон-ныйрежим. Функционально RS-232Cэквивалентен стандарту МККТТ V.24/ V.28 и стыку С2, но они имеют различные названия сигналов.
Стандарт RS-232C описывает несимметричные передатчики и приемники — сигнал передается относительно общего провода — схемной земли (симметричные дифференциальные сигналы используются в других интерфейсах — например, RS-422). Интерфейс не обеспечивает гальванической развязки устройств. Логической единице соответствует напряжение на входе приемника в диапазоне от -12 до -3 В. Для линий управляющих сигналов это состояние называется ON («включено»), для линий последовательных данных — MARK. Логическому нулю соответствует диапазон от +3 до +12 В. Для линий управляющих сигналов состояние называется OFF («выключено»), а для линий последовательных данных — SPACE. Диапазон от -3 до +3 В — зона нечувствительности, обусловливающая гистерезис приемника: состояние линии будет считаться измененным только после пересечения порога (рис. 2.3).
Уровни сигналов на выходах передатчиков должны быть в диапазонах от -12 до -5 В и от +5 до +12 В для представления единицы и нуля соответственно. Разность потенциалов между схемными землями (SG) соединяемых устройств должна быть менее 2 В, при более высокой разности потенциалов возможно неверное восприятие сигналов.
Интерфейс предполагает наличие защитного заземления для соединяемых устройств, если они оба питаются от сети переменного тока и имеют сетевые фильтры.
ВНИМАНИЕ---------------------------------------------------------------------------------
Подключение и отключение интерфейсных кабелей устройств с автономным питанием должно производиться при отключенном питании. Иначе разность невыровненных потенциалов устройств в момент коммутации может оказаться приложенной к выходным или входным (что опаснее) цепям интерфейса и вывести из строя микросхемы.
На аппаратуре АПД (в том числе на СОМ-портах) принято устанавливать вилки ПВ-25Р или более компактный вариант — DB-9P. Девятиштырьковые разъемы не имеют контактов для дополнительных сигналов, необходимых для синхронного режима (в большинстве 25-штырьковых разъемах эти контакты не используются).
На аппаратуре АКД (модемах) устанавливают розетки DB-25S или DB-9S.
Это правило предполагает, что разъемы АКД могут подключаться к разъемам АПД непосредственно или через переходные «прямые» кабели с розеткой и вилкой, у которых контакты соединены «один в один». Переходные кабели могут являться и переходниками с 9 на 25-штырьковые разъемы (рис. 2.4).
Если аппаратура АПД соединяется без модемов, то разъемы устройств (вилки) соединяются между собой нуль-модемным кабелем (Zero-modem, или Z-modem), имеющим на обоих концах розетки, контакты которых соединяются перекрестно по одной из схем, приведенных на рис. 2.5.
2.1. Интерфейс RS-232C
51
 |
 |
 |
Рис. 2.5. Нуль-модемный кабель: а — минимальный, б — полный
52
Глава 2. Последовательный интерфейс — СОМ-порт
В табл. 2.1 приведено назначение контактов разъемов СОМ-портов (и любой другой аппаратуры передачи данных АПД). Контакты разъема DB-25S определены стандартом EIA/TIA-232-E, разъем DB-9S описан стандартом EIA/TIA-574. У модемов (АКД) название цепей и контактов такое же, но роли сигналов (вход-выход) меняются на противоположные.
Таблица 2.1. Разъемы и сигналы интерфейса RS-232C
|
Обозначение цепи |
Контакт |
№ провода кабеля |
Направление |
||||||
|
разъема |
выносного разъема PC |
||||||||
|
СОМ- |
RS- |
V.24 |
DB- |
DB- |
11 |
2х |
З3 |
Л* |
I/O |
|
порт |
232 |
Стык 2 |
25Р |
9Р |
|||||
|
PG |
АА |
101 |
1 |
5 |
(10) |
(10) |
(10) |
1 |
- |
|
SG |
АВ |
102 |
7 |
5 |
5 |
9 |
1 |
13 |
- |
|
TD |
ВА |
103 |
2 |
3 |
3 |
5 |
3 |
3 |
О |
|
RD |
ВВ |
104 |
3 |
2 |
2 |
3 |
4 |
5 |
I |
|
RTS |
СА |
105 . |
4 |
7 |
7 |
4 |
8 |
7 |
О |
|
CTS |
СВ |
106 |
5 |
8 |
8 |
6 |
7 |
9 |
I |
|
DSR |
СС |
107 |
6 |
6 |
6 |
2 |
9 |
11 |
I |
|
DTR |
CD |
108/2 |
20 |
4 |
4 |
7 |
2 |
14 |
О |
|
DCD |
CF |
109 |
8 |
1 |
1 |
1 |
5 |
15 |
I |
|
RI |
СЕ |
125 |
22 |
9 |
9 |
8 |
6 |
18 |
I |
2 Ленточный кабель 16-битных мультикарт и портов на системных платах.
3 Вариант ленточного кабеля портов на системных платах.
4 Широкий ленточный кабель к 25-контактному разъему.
Подмножество сигналов RS-232C, относящихся к асинхронному режиму, рассмотрим с точки зрения СОМ-порта PC. Для удобства будем пользоваться мнемоникой названий, принятой в описаниях СОМ-портов и большинства устройств (она отличается от безликих обозначений RS-232 и V.24).
Напомним, что активному состоянию сигнала («включено») и логической единице передаваемых данных соответствует отрицательный потенциал (ниже -3 В) сигнала интерфейса, а состоянию «выключено» и логическому нулю — положительный (выше +3 В). Назначение сигналов интерфейса приведено в табл. 2.2. Нормальную последовательность управляющих сигналов для случая подключения модема к СОМ-порту иллюстрирует рис. 2.6.
2.1. Интерфейс RS-232C
53
Таблица 2.2. Назначение сигналов интерфейса RS-232C
SG Signal Ground — сигнальная (схемная) земля, относительно которой действуют уровни сигналов
TD Transmit Data — последовательные данные — выход передатчика
RD Receive Data — последовательные данные — вход приемника
RTS Request To Send — выход запроса передачи данных: состояние «включено»
уведомляет модем о наличии у терминала данных для передачи. В полудуплексном режиме используется для управления направлением — состояние «включено» служит сигналом модему на переключение в режим передачи
CIS Clear To Send — вход разрешения терминалу передавать данные. Состояние
«выключено» запрещает передачу данных. Сигнал используется для аппаратного управления потоками данных
DSR Data Set Ready — вход сигнала готовности от аппаратуры передачи данных (модем в рабочем режиме подключен к каналу и закончил действия по согласованию с аппаратурой на противоположном конце канала)
DTR Data Terminal Ready — выход сигнала готовности терминала к обмену данными.
Состояние «включено» поддерживает коммутируемый канал в состоянии соединения
DCD Data Carrier Detected — вход сигнала обнаружения несущей удаленного модема
Rl Ring Indicator — вход индикатора вызова (звонка). В коммутируемом канале этим
сигналом модем сигнализирует о принятии вызова
 |
3 4 |
7 8 |
9 1 |
11 12 1314 |
DTR |
1. Установкой DTR компьютер указывает на желание использовать модем.
2. Установкой DSR модем сигнализирует о своей готовности и установлении соединения.
3. Сигналом RTS компьютер запрашивает разрешение на передачу и заявляет о своей готовности принимать данные от модема.
4. Сигналом CTS модем уведомляет о своей готовности к приему данных от компьютера и передаче их в линию.
5. Снятием CTS модем сигнализирует о невозможности дальнейшего приема (например, буфер заполнен) — компьютер должен приостановить передачу данных.
6. Сигналом CTS модем разрешает компьютеру продолжить передачу (в буфере появилось место).
54________________________ Глава 2. Последовательный интерфейс — СОМ-нюрт
7. Снятие RTS может означать как заполнение буфера компьютера (модем должен приостановить передачу данных в компьютер), так и отсутствие данных для передачи в модем. Обычно в этом случае модем прекращает пересылку данных в компьютер.
8. Модем подтверждает снятие RTS сбросом CTS.
9. Компьютер повторно устанавливает RTS для возобновления передачи.
10. Модем подтверждает готовность к этим действиям.
11. Компьютер указывает на завершение обмена.
12. Модем отвечает подтверждением.
13. Компьютер снимает DTR, что обычно является сигналом на разрыв соединения («повесить трубку»).
14. Модем сбросом DSR сигнализирует о разрыве соединения.
Из рассмотрения этой последовательности становятся понятными соединения DTR-DSR и RTS-CTS в нуль-модемных кабелях.
