Последовательный порт com 1. Порты компьютера и их назначение. Подключаем или отключаем периферийные устройства. Передача данных через COM-порт
Ой, а что это за штучка? Зачем она нужна? Ничего, если я пальцем потрогаю? Что? Лучше не надо? Хорошо, не буду. Но мне страсть как интересно: разъём в компьютере есть, а никто ничего к нему почему-то не подключает. Как он вообще называется? Порт? Ух ты! Класс! А что это такое?..
Этот порт также называется серийным (Serial port ), хотя сокращение «COM» на самом деле означает «коммуникационный» - Communication port (изначально предназначен для двустороннего движения данных - настоящей коммуникации). А ещё чаще его именуют последовательным , поскольку передаёт биты строго один за другим.
Кроме последовательного, в компьютерах есть и параллельный порт, предназначенный, в основном, для подключения принтеров. Его нередко так и называют: принтерный. Там передача данных номинально односторонняя (хотя лишь номинально).
Вполне возможно, COM-порт есть и в вашем компьютере. Это, скорее всего, слегка продолговатое гнездо с девятью контактами в два ряда, пять и четыре штуки в каждом, а также с резьбой для болтиков на концах. К нему полагается кабель с разъёмом, соответственно, с девятью гнёздами, расположенными в такой же конфигурации.
Разъём вставляется в гнездо с контактами и прикручивается вышеуказанными болтиками, чтобы не выпасть. Таким образом можно, к примеру, соединить напрямую два компьютера с помощью нуль-модемного кабеля. Что и делалось раньше, в эпоху первых ПК.
Нынче таким образом подключают спутниковые ресиверы, приборы различных систем безопасности, комплексы управления производственным процессом и прочие заумные устройства.
Вероятно, такой порт есть и в вашем ноутбуке (конечно, если оный имеется у вас в хозяйстве). Он служит, например, для синхронизации с настольным компьютером. Правда, на практике в наши дни такое соединение используется не так уж часто - никто не хочет морочить себе голову с кабелями, ведь можно использовать другие технологии, более современные и эффективные.
Нынче для коммуникации с разными устройствами всё чаще используют USB-порт (он тоже, кстати, фактически последовательный). Мобильные модемы, принтеры, адаптеры Wi-Fi - всё большее количество приборов подключается именно через USB.
Кроме того, при наличии таких технологий как Ethernet и FireWire (для Apple), соединять компьютеры проводами через COM-порты не так уж целесообразно. Ну а если вспомнить о Bluetooth (что переводится как «синий зуб»), то и вовсе можно отправлять последовательный порт в музей.
Впрочем, операционная система Windows по-прежнему называет свои каналы передачи информации не иначе как COM1, COM2 и так далее.
Почему? Потому что драйверы, к примеру, для того же Bluetooth, могут представляться системе именно как COM-порты. Мол, а вот и мы, прошу любить и жаловать, извольте назначить нам каналы для обмена данными. Ну и что, что мы как бы не совсем настоящие? Всё равно придётся нас обслуживать.
В Unix (и её разновидностях вроде Linux) тоже есть некоторые особенности по поводу отношения к подключаемым устройствам. Поскольку Unix считает всё вокруг файлами (даже оборудование!), то и держит свои последовательные порты в виде оных с именами вроде ttyS0, ttyS1, ttyS2 (если это Linux) или ttyu0, ttyu1, ttyu2 (в FreeBSD).
Если вы являетесь простым пользователем и вам не доводится работать со специфическими приборами, спутниковыми ресиверами и прочими хитрыми устройствами, то совершенно незачем бежать в компьютерные магазины и искать кабель для COM-порта.
Данные из одного компьютера в другой можно перекачать множеством других способов, в том числе и вообще без каких либо проводов. В крайнем случае, перенести на флэшке, если локальная сеть по какой-либо причине не функционирует.
Коротко говоря, хотя такая штука как COM-порт продолжает существовать с точки зрения операционной системы и даже используется в качестве канала связи виртуально, на практике большинству пользователей можно о нём забыть с совершенно спокойной совестью.
Правда, любознательность - это всегда похвально. Так что спрашивайте, интересуйтесь, изучайте. Но руками без разрешения лучше не трогайте.
Предыдущие публикации:
StopBits
- задает количество стоповых бит. Поле может
принимать следующие значения:
- ONESTOPBIT - один стоповый бит;
- ONE5STOPBIT
- полтора стоповых бита (практически не
используется); - TWOSTOPBIT - два стоповых бита.
После того как все поля структуры DCB заполнены, необходимо
произвести конфигурирование порта, вызвав функцию SetCommState:
BOOL SetCommState(
HANDLE hFile,
LPDCB lpDCB
В случае успешного завершения функция вернет отличное от нуля
значение, а в случае ошибки - нуль.
Второй обязательной структурой для настройки порта является
структура COMMTIMEOUTS. Она определяет параметры временных задержек
при приеме-передаче. Вот описание этой структуры:
typedef struct _COMMTIMEOUTS {
DWORD ReadIntervalTimeout;
DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier;
DWORD ReadTotalTimeoutConstant;
DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier;
DWORD WriteTotalTimeoutConstant;
} COMMTIMEOUTS,*LPCOMMTIMEOUTS;
Поля структуры COMMTIMEOUTS имеют следующие значения:
- ReadIntervalTimeout
- максимальное временной промежуток
(в миллисекундах), допустимый между двумя считываемыми с
коммуникационной линии последовательными символами. Во время
операции чтения временной период начинает отсчитываться с момента
приема первого символа. Если интервал между двумя
последовательными символами превысит заданное значение, операция
чтения завершается и все данные, накопленные в буфере, передаются
в программу. Нулевое значение данного поля означает, что данный
тайм-аут не используется. - ReadTotalTimeoutMultiplier
- задает множитель (в
умножается на количество запрошенных для чтения символов. - ReadTotalTimeoutConstant
- задает константу (в
операции чтения. Для каждой операции чтения данное значение
плюсуется к результату умножения ReadTotalTimeoutMultiplier на
количество запрошенных для чтения символов. Нулевое значение полей
ReadTotalTimeoutMultiplier и ReadTotalTimeoutConstant означает,
что общий тайм-аут для операции чтения не используется. - WriteTotalTimeoutMultiplier
- задает множитель (в
миллисекундах), используемый для вычисления общего тайм-аута
умножается на количество записываемых символов. - WriteTotalTimeoutConstant
- задает константу (в
миллисекундах), используемую для вычисления общего тайм-аута
операции записи. Для каждой операции записи данное значение
прибавляется к результату умножения WriteTotalTimeoutMultiplier на
количество записываемых символов. Нулевое значение полей
WriteTotalTimeoutMultiplier и WriteTotalTimeoutConstant означает,
что общий тайм-аут для операции записи не используется.
Немного поподробнее о тайм-аутах. Пусть мы считываем из порта 50
символов со скоростью 9 600 бит/с. Если при этом используется 8 бит
на символ, дополнение до четности и один стоповый бит, то на один
символ в физической линии приходится 11 бит (включая стартовый бит).
Значит, 50 символов на скорости 9 600 бит/с будут приниматься
50×11/9600=0,0572916 с
или примерно 57,3 миллисекунды, при условии нулевого интервала
между приемом последовательных символов. Если же интервал между
символами составляет примерно половину времени передачи одного
символа, т. е. 0,5 миллисекунд, то время приема будет
50×11/9600+49×0,0005=0,0817916 с
или примерно 82 миллисекунды. Если в процессе чтения прошло более
82 миллисекунд, то мы вправе предположить, что произошла ошибка в
работе внешнего устройства и можем прекратить считывание, тем самым
избежав зависания программы. Это и есть общий тайм-аут операции
чтения. Аналогично существует и общий тайм-аут операции записи.
Формула для вычисления общего тайм-аута операции, например,
чтения, выглядит так:
NumOfChar x ReadTotalTimeoutMultiplier +
ReadTotalTimeoutConstant
где NumOfChar - число символов, запрошенных для операции чтения.
В нашем случае тайм-ауты записи можно не использовать и
установить их равными нулю.
После заполнения структуры COMMTIMEOUTS, необходимо вызвать
функцию установки тайм-аутов:
BOOL SetCommTimeouts(
HANDLE hFile,
LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts
Поскольку операции передачи-приема ведутся на малой скорости,
используется буферизация данных. Для задания размера буфера приема и
передачи необходимо воспользоваться функцией:
BOOL SetupComm(
HANDLE hFile,
DWORD dwInQueue,
DWORD dwOutQueue
Допустим, вы обмениваетесь с внешним устройством пакетами
информации размером 1024 байта, тогда разумным размером буферов
будет значение 1200. Функция SetupComm интересна тем, что она может
просто принять ваши размеры к сведению, внеся свои коррективы, либо
вообще отвергнуть предложенные вами размеры буферов - в таком случае
эта функция завершится ошибкой.
Приведу пример открытия и конфигурирования последовательного
порта COM1. Для краткости - без определения ошибок. В данном примере
порт открывается для работы со скоростью 9 600 бит/c, используется 1
стоповый бит, бит четности не используется:
#include
. . . . . . . . . .
HANDLE handle;
COMMTIMEOUTS CommTimeOuts;
DCB dcb;
handle = CreateFile(«COM1», GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
NULL, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_FLAG_OVERLAPPED, NULL);
SetupComm(handle, SizeBuffer, SizeBuffer);
GetCommState(handle, &dcb);
dcb.BaudRate = CBR_9600;
dcb.fBinary = TRUE;
dcb.fOutxCtsFlow = FALSE;
dcb.fOutxDsrFlow = FALSE;
dcb.fDtrControl = DTR_CONTROL_HANDSHAKE;
dcb.fDsrSensitivity = FALSE;
dcb.fNull = FALSE;
dcb.fRtsControl = RTS_CONTROL_DISABLE;
dcb.fAbortOnError = FALSE;
dcb.ByteSize = 8;
dcb.Parity = NOPARITY;
dcb.StopBits = 1;
SetCommState(handle, &dcb);
CommTimeOuts.ReadIntervalTimeout= 10;
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 1;
// значений этих тайм – аутов вполне хватает для уверенного
приема
// даже на скорости 110 бод
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant = 100;
// используется в данном случае как время ожидания
посылки
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant = 0;
SetCommTimeouts(handle, &CommTimeOuts);
PurgeComm(handle, PURGE_RXCLEAR);
PurgeComm(handle, PURGE_TXCLEAR);
После открытия порта первым делом необходимо сбросить его, так
как в буферах приема и передачи может находиться “мусор”. Поэтому в
конце примера мы применили ранее не известную нам функцию
PurgeComm:
BOOL PurgeComm(
HANDLE hFile,
DWORD dwFlags
Эта функция может выполнять две задачи: очищать очереди
приема-передачи в драйвере или же завершать все операции
ввода-вывода. Какие именно действия выполнять, задается другим
параметром:
- PURGE_TXABORT
записи, даже если они не завершены; - PURGE_RXABORT
- немедленно прекращает все операции
чтения, даже если они не завершены; - PURGE_TXCLEAR - очищает очередь передачи в драйвере;
- PURGE_RXCLEAR
- очищает очередь приема в
драйвере.
Эти значения можно комбинировать с помощью побитовой
операции OR. Очищать буферы рекомендуется также после ошибок
приема-передачи и после завершения работы с портом.
Настало время для рассмотрения непосредственно операций
чтения-записи для порта. Как и для работы с файлами, используются
функции ReadFile и WriteFile. Вот их прототипы:
BOOL ReadFile(
HANDLE hFile,
LPVOID lpBuffer,
DWORD nNumOfBytesToRead,
LPDWORD lpNumOfBytesRead,
LPOVERLAPPED lpOverlapped
BOOL WriteFile(
HANDLE hFile,
LPVOID lpBuffer,
DWORD nNumOfBytesToWrite,
LPDWORD lpNumOfBytesWritten,
LPOVERLAPPED lpOverlapped
Рассмотрим назначение параметров этих функций:
- hFile
- описатель открытого файла коммуникационного
порта; - lpBuffer
- адрес буфера. Для операции записи данные из
этого буфера будут передаваться в порт. Для операции чтения в этот
буфер будут помещаться принятые из линии данные; - nNumOfBytesToRead, nNumOfBytesToWrite
- число ожидаемых
к приему или предназначенных для передачи байт; - nNumOfBytesRead, nNumOfBytesWritten
- число фактически
принятых или переданных байт. Если принято или передано меньше
данных, чем запрошено, то для дискового файла это свидетельствует
об ошибке, а для коммуникационного порта - совсем не обязательно.
Причина в тайм-аутах. - LpOverlapped
- адрес структуры OVERLAPPED, используемой
для асинхронных операций.
В случае нормального завершения функции возвращают значение,
отличное от нуля, в случае ошибки - нуль.
Приведу пример операции чтения и записи:
#include
…………..
DWORD numbytes, numbytes_ok, temp;
COMSTAT ComState;
OVERLAPPED Overlap;
char buf_in = «Hello!»;
numbytes = 6;
// если temp не равно нулю, значит - порт в состоянии
ошибки
if(!temp) WriteFile(handle, buf_in, numbytes,
&numbytes_ok, &Overlap);
ClearCommError(handle, &temp, &ComState);
if(!temp) ReadFile(handle, buf_in, numbytes, &numbytes_ok,
&Overlap);
// в переменной numbytes_ok содержится реальное число
переданных-
// принятых байт
В этом примере мы использовали две неизвестные нам ранее
структуры COMSTAT и OVERLAPPED, а также функцию ClearCommError. Для
нашего случая связи “по трем проводам” структуру OVERLAPPED можно не
рассматривать (просто использовать, как в примере). Прототип функции
ClearCommError имеет вид:
BOOL ClearCommError(
HANDLE hFile,
LPDWORD lpErrors,
LPCOMSTAT lpStat
Эта функция сбрасывает признак ошибки порта (если таковая имела
место) и возвращает информацию о состоянии порта в структуре
COMSTAT:
typedef struct _COMSTAT
DWORD fCtsHold:1;
DWORD fDsrHold:1;
DWORD fRlsdHold:1;
DWORD fXoffHold:1;
DWORD fXoffSent:1;
DWORD fEof:1;
DWORD fTxim:1;
DWORD fReserved:25;
DWORD cbInQue;
DWORD cbOutQue;
} COMSTAT, *LPCOMSTAT;
Нам могут пригодиться два поля этой структуры:
- CbInQue
- число символов в приемном буфере. Эти символы
приняты из линии, но еще не считаны функцией ReadFile; - CbOutQue
- число символов в передающем буфере. Эти
символы еще не переданы в линию.
Остальные поля данной структуры содержат информацию об
ошибках.
И наконец, после завершения работы с портом его следует закрыть.
Закрытие объекта в Win32 выполняет функция CloseHandle:
BOOL CloseHandle(
HANDLE hObject
На нашем сайте вы можете найти полный текст класса для работы с
последовательным портом в асинхронном режиме “по трем проводам”, а
также пример программы с использованием этого класса. Все это
написано под Builder С++, но, поскольку используются только функции
API Win32, текст программы легко изменить под любой компилятор С++.
Возможно также, что класс написан не совсем “по правилам” - прошу
извинить, автор не является “правильным” программистом и пишет так,
как ему удобно J .
При вычислении последовательный порт представляет собой последовательный интерфейс связи, через который информация передается или выдается за раз. На протяжении большей части истории персональных компьютеров данные передавались через последовательные порты на устройства, такие как модемы, терминалы и различные периферийные устройства.
Хотя такие интерфейсы, как Ethernet, FireWire и USB, все отправляют данные в виде последовательного потока, термин «последовательный порт» обычно идентифицирует аппаратное обеспечение, более или менее совместимое со стандартом RS-232, предназначенное для взаимодействия с модемом или с аналогичной связью Устройства.
Современные компьютеры без последовательных портов могут потребовать конвертеры с последовательным интерфейсом, чтобы обеспечить совместимость с последовательными устройствами RS-232. Серийные порты все еще используются в таких приложениях, как системы промышленной автоматизации, научные приборы, системы продаж и некоторые промышленные и потребительские товары. Серверные компьютеры могут использовать последовательный порт в качестве консоли управления или диагностики. Сетевое оборудование (например, маршрутизаторы и коммутаторы) часто используют последовательную консоль для конфигурации. Серийные порты по-прежнему используются в этих областях, поскольку они просты, дешевы, а их консольные функции высоко стандартизированы и широко распространены.
Распиновка COM порта(RS232)
Существует 2-е разновидности com порта, 25-и пиновый старый разъем и сменившей его более новый 9-и пиновый разъем.
Ниже приведена схема типового стандартного 9-контактного разъема RS232 с разъемами, этот тип разъема также называется разъемом DB9.
- Обнаружение несущей(DCD).
- Получение данных(RXD).
- Передача данных(TXD).
- Готовность к обмену со стороны приемника(DTR).
- Земля(GND).
- Готовность к обмену со стороны источника(DSR).
- Запрос на передачу(RTS).
- Готовность к передаче(CTS).
- Сигнал вызова(RI).
RJ-45 к DB-9 Информация о выводе адаптера последовательного порта для коммутатора
Консольный порт представляет собой последовательный интерфейс RS-232, который использует разъём RJ-45 для подключения к управляющему устройству, например ПК или ноутбуку. Если на вашем ноутбуке или ПК нет штыря разъема DB-9, и вы хотите подключить ноутбук или ПК к коммутатору, используйте комбинацию адаптера RJ-45 и DB-9.
| DB-9 | RJ-45 | ||
|---|---|---|---|
| Получение Данных | 2 | 3 | |
| Передача данных | 3 | 6 | |
| Готовность обмену | 4 | 7 | |
| Земля | 5 | 5 | |
| Земля | 5 | 4 | |
| Готовность обмену | 6 | 2 | |
| Запрос на передачу | 7 | 8 | |
| Готовность к передаче | 8 | 1 |
Цвета проводов:
1 Черный
2 Коричневый
3 Красный
4 Оранжевый
5 Желтый
6 Зеленый
7 Синий
8 Серый (или белый)
THR
-
промежуточный регистр данных передатчика
(только для записи)
Данные, записанные в регистр, будут пересланы в выходной сдвигающий
регистр (когда он будет свободен), из которого поступят на выход при
наличии разрешающего сигнала CTS
. Бит 0 передается (и принимается)
первым. При длине посылки менее 8 бит старшие биты
игнорируются.
RBR
- буферный регистр принимаемых данных
(только для чтения) Данные,
принятые входным сдвигающим регистром помещаются в регистр RBR
,
откуда они могут быть считаны процессором. Если к моменту окончания приема
очередного символа предыдущий не был считан из регистра, фиксируется
ошибка переполнения. При длине посылки менее 8 бит старшие биты в регистре
имеют нулевое
значение.
DLL
-
регистр младшего байта делителя
частоты
.
DLM
- регистр старшего байта делителя частоты
. Делитель определяется по
формуле D=115200/V, где V - скорость передачи, бит/с. Входная частота
синхронизации 1 8432 МГц делится на заданный коэффициент, после чего
получается 16-кратная частота передачи
данных.
IЕR
-
регистр разрешения прерываний
. Единичное значение бита разрешает
прерывание от соответствующего
источника.
Назначение
бит регистра
IER
:
*
биты =0 - не
используются;
*
бит 3 - Mod_IЕ
- по изменению состояния модема (любой из линий
CTS, DSR, RI,
DCD
);
*
бит 2 - RxL_IЕ
- по обрыву/ошибке
линии;
*
бит 1 - TxD_IE
- по завершении
передачи;
*
бит 0 - RxD_IЕ
- по приему символа (в режиме FIFO - прерывание по
тайм-ауту).
IIR
- регистр идентификации прерываний и признака режима FIFO
(только
для чтения). Для упрощения программного анализа UART выстраивает
внутренние запросы прерывания по четырехуровневой системе приоритетов.
Порядок приоритетов (по убыванию): состояние линии, прием символа,
освобождение регистра передатчика, состояние модема. При возникновении
условий прерывания UART указывает на источник с высшим приоритетом до тех
пор, пока он не будет сброшен соответствующей операцией. Только после
этого будет выставлен запрос с указанием следующего источника. Ниже
описано назначение бит регистра
IIR
.
*
Биты - признак режима
FIFO:
11-режим FIFO
16550A;
10 - режим FIFO
16550;
00 -
обычный.
*
Биты - не
используются.
*
Бит 3 - прерывание по тайм-ауту приема в режиме FIFO (в буфере есть
символы для
считывания).
*
Биты - причина прерывания с наивысшим приоритетом (в обычном, не
FIFO-режиме):
11 - ошибка/обрыв линии, сброс выполняется чтением регистра состояния
линии;
10 - принят символ, сброс выполняется чтением
данных;
01 - передан символ (регистр THR
пуст), сброс выполняется записью
данных;
00 - изменение состояния модема; сброс выполняется чтением регистра
состояния
модема.
*
Бит 0 - признак необслуженного запроса прерывания (1 - нет запроса, 0 -
есть запрос).
В режиме
FIFO причину прерывания идентифицируют биты
.
*
О11 - ошибка/обрыв линии. Сброс выполняется чтением регистра состояния
линии.
*
010 - принят символ. Сброс выполняется чтением регистра данных
приемника
*
110 - индикатор тайм-аута (за 4-кратный интервал времени символа не
передано и не принято ни одного символа, хотя в буфере имеется, по крайней
мере, один). Сброс выполняется чтением регистра данных
приемника.
*
001 - регистр THR
пуст. Сброс выполняется записью
данных.
*
000 - изменение состояния модема (CIS, DSR, RI
или DCD
).
Сброс выполняется чтением регистра
MSR
.
FCR
- регистр управления FIFO
(только для записи). Ниже описано
назначение бит регистра
FCR
:
*
Биты - ITL
(Interrupt Trigger Level) - уровень заполнения
FIFO-буфера, при котором вырабатывается
прерывание:
00 - 1 байт (по
умолчанию);
01 - 4
байта;
10 - 8
байт;
11 - 14
байт.
*
Биты
зарезервированы.
*
Бит 3 - разрешение операций
DMA.
*
Бит 2 - RESETTF
(Reset Transmitter FIFO) - сброс счетчика
FIFO-передатчика (записью единицы; сдвигающий регистр не
сбрасывается).
*
Бит 1 - RESETRF
(Reset Receiver FIFO) - сброс счетчика
FIFO-приемника (записью единицы; сдвигающий регистр не
сбрасывается).
*
Бит 0 - TRFIFOE
(Transmit And Receive FIFO Enable) - разрешение
(единицей) режима FIFO для передатчика и приемника. При смене режима
FIFO-буферы автоматически
очищаются.
LCR
-
регистр управления линией
(настройки параметров канала). Ниже
описано назначение бит регистра
LCR
.
*
Бит 7 - DLAB
(Divisor Latch Access Bit) - управление доступом к
делителю
частоты.
*
Бит 6 - BRCON
(Break Control) - формирование обрыва линии (посылка
нулей) при
BRCON=1.
*
Бит 5 - STICPAR
(Sticky Parity) - принудительное формирование бита
паритета:
0 - контрольный бит генерируется в соответствии с паритетом выводимого
символа;
1 - постоянное значение контрольного бита: при EVENPAR
=1 - нулевое,
при EVENPAR
=0 -
единичное.
*
Бит 4 - EVENPAR
(Even Parity Select) - выбор типа контроля: 0 -
нечетность, 1 -
четность.
*
Бит 3 - PAREN
(Parity Enable) - разрешение контрольного
бита:
1 - контрольный бит (паритет или постоянный)
разрешен;
0 - контрольный бит
запрещен.
*
Бит 2 - STOPB
(Stop Bits) - количество
стоп-бит:
0 - 1
стоп-бит;
1 - 2 стоп-бита (для 5-битного кода стоп-бит будет иметь длину 1,5
бит).
*
Биты - SERIALDB
(Serial Data Bits) - количество бит
данных:
00 - 5
бит;
01-6
бит;
10 - 7
бит;
11 - 8 бит.
MCR
- регистр управления модемом
. Ниже описано назначение бит регистра
MCR
.
*
Биты =0 -
зарезервированы.
*
Бит 4 - LME
(Loopback Mode Enable) - разрешение режима
диагностики:
0 - нормальный
режим;
1 - режим диагностики (см.
ниже).
*
Бит 3 - IE
(Interrupt Enable) - разрешение прерываний с помощью
внешнего выхода OUT2
MSR.7
:
0 - прерывания
запрещены;
1 - прерывания
разрешены.
*
Бит 2 - OUT1C
(OUT1 Bit Control) - управление выходным сигналом 1
(не используется); в режиме диагностики поступает на вход
MSR.6
.
*
Бит 1 - RTSC
(Request To Send Control) - управление выходом
RTS
; в режиме диагностики поступает на вход
MSR.4
:
0 - активен
(-V);
1 - пассивен
(+V).
*
Бит 0 - DTRC
(Data Terminal Ready Control) - управление выходом
DTR
; в режиме диагностики поступает на вход
MSR.5
:
0 - активен
(-V);
1 - пассивен
(+V).
LSR
-
регистр состояния линии
(точнее, состояния приемопередатчика). Ниже
описано назначение бит регистра
LSR.
*
Бит 7 - FIFOE
(FIFO Error Status) - ошибка принятых данных в режиме
FIFO (буфер содержит хотя бы один символ, принятый с ошибкой формата,
паритета или обрывом). В не FIFO-режиме всегда
0.
*
Бит 6 - TEMPT
(Transmitter Empty Status) - регистр передатчика пуст
(нет данных для передачи ни в сдвиговом регистре, ни в буферных регистрах
THR
или
FIFO).
*
Бит 5 - THRE
(Transmitter Holding Register Empty) - регистр
передатчика готов принять байт для передачи. В режиме FIFO указывает на
отсутствие символов в FIFO-буфере передачи. Может являться источником
прерывания.
*
Бит 4 - BD
(Break Detected) - индикатор обрыва линии (вход
приемника находится в состоянии 0 не менее, чем время посылки
символа).
*
Бит 3 - FE
(Framing Error) - ошибка кадра (неверный
стоп-бит).
*
Бит 2 - РЕ
(Parity Error) - ошибка контрольного бита (паритета или
фиксированного).
*
Бит 1 - ОЕ
(Overrun Error) - переполнение (потеря символа). Если
прием очередного символа начинается до того, как предыдущий выгружен из
сдвигающего регистра в буферный регистр или в регистр FIFO, прежний символ
в сдвигающем регистре
теряется.
*
Бит 0 - DR
(Receiver Data Ready) - принятые данные готовы (в DHR
или FIFO-буфере). Сброс - чтением
приемника.
Индикаторы
ошибок - биты - сбрасываются после чтения регистра LSR
. В
режиме FIFO признаки ошибок хранятся в FIFO-буфере вместе с каждым
символом. В регистре они устанавливаются (и вызывают прерывание) в тот
момент, когда символ, принятый с ошибкой, находится на вершине FIFO
(первый в очереди на считывание). В случае обрыва линии в FIFO заносится
только один «обрывной» символ, и UART ждет восстановления и последующего
старт-бита. MSR
- регистр состояния модема. Ниже описано назначение
бит регистра
MSR
:
*
Бит 7 - DCD
(Data Carrier Detect) - состояние линии
DCD
:
0 - активна
(-V);
1 - пассивна
(+V).
*
Бит 6 - RI
(Ring Indicator) - состояние линии
RI
:
0 - активна
(-V);
1 - пассивна
(+V).
*
Бит 5 - DSR
(Data Set Ready) - состояние линии
DSR
:
0 - активна
(-V);
1 - пассивна
(+V).
*
Бит 4 - CTS
(Clear To Send) - состояние линии
CTS
:
0 - активна
(-V);
1 - пассивна
(+V).
*
Бит 3 - DDCD
(Delta Data Carrier Detect) - изменение состояния
DCD
.
*
Бит 2 - TERI
(Trailing Edge Of Ring Indicator) - спад огибающей
RI
(окончание
звонка).
*
Бит 1 - DDSR
(Delta Data Set Ready) - изменение состояния
DSR
.
*
Бит 0 - DCTS
(Delta Clear To Send) - изменение состояния
CTS
.
Признаки
изменения (биты ) сбрасываются по чтению
регистра.
SRC
-
рабочий регистр
(8 бит), на работу UART не влияет, предназначен для
временного хранения данных (в 8250
отсутствует).
В
диагностическом режиме
(при LМЕ=1
) внутри UART организуется
внутренняя
«заглушка»:
*
выход передатчика переводится в состояние логической
единицы;
*
вход приемника отключается;
*
выходы управления модемом переводятся в пассивное состояние (логический
ноль).
Переданные
данные в последовательном виде немедленно принимаются, что позволяет
проверять внутренний канал данных порта (включая сдвигающие регистры) и
отработку прерываний, а также определять скорость работы
UART.
Описание интерфейса RS-232, формат используемых разъемов и назначение выводов, обозначения сигналов, протокол обмена данными.
Общее описание
Интерфейс RS-232, совсем официально называемый "EIA/TIA-232-E", но более известный как интерфейс "COM-порта", ранее был одним из самых распространенных интерфейсов в компьютерной технике. Он до сих пор встречается в настольных компьютерах, несмотря на появление более скоростных и "интеллектуальных" интерфейсов, таких как USB и FireWare. К его достоинствам с точки зрения радиолюбителей можно отнести невысокую минимальную скорость и простоту реализации протокола в самодельном устройстве.
Физический интерфейс реализуется одним из двух типов разъемов: DB-9M или DB-25M, последний в выпускаемых в настоящее время компьютерах практически не встречается.
Назначение выводов 9-контактного разъема
|
9-контактная вилка типа DB-9M Нумерация контактов со стороны штырьков Направление сигналов указано относительно хоста (компьютера) |
|
Назначение выводов 25-контактного разъема
|
|
Из таблиц видно, что 25-контактный интерфейс отличается наличием полноценного второго канала приема-передачи (сигналы, обозначенные "#2"), а также многочисленных дополнительных управляющих и контрольных сигналов. Однако, часто, несмотря на наличие в компьютере "широкого" разъема, дополнительные сигналы на нем просто не подключены.
Электрические характеристики
Логические уровни передатчика: "0" - от +5 до +15 Вольт, "1" - от -5 до -15 Вольт.
Логические уровни приемника: "0" - выше +3 Вольт, "1" - ниже -3 Вольт.
входное сопротивление приемника не менее 3 кОм.Данные характеристики определены стандартом как минимальные, гарантирующие совместимость устройств, однако реальные характеристики обычно существенно лучше, что позволяет, с одной стороны, питать маломощные устройства от порта (например, так спроектированы многочисленные самодельные data-кабели для сотовых телефонов), а с другой - подавать на вход порта инвертированный TTL-уровень вместо двуполярного сигнала.
Описание основных сигналов интерфейса
CD - Устройство устанавливает этот сигнал, когда обнаруживает несущую в принимаемом сигнале. Обычно этот сигнал используется модемами, которые таким образом сообщают хосту о обнаружении работающего модема на другом конце линии.
RXD - Линия приема хостом данных от устройства. Подробно описана в разделе "Протокол обмена данными".
TXD - Линия передачи хостом данных к устройству. Подробно описана в разделе "Протокол обмена данными".
DTR - Хост устанавливает этот сигнал, когда готов к обмену данными. Фактически сигнал устанавливается при открытии порта коммуникационной программой и остается в этом состоянии все время, пока порт открыт.
DSR - Устройство устанавливает этот сигнал, когда включено и готово к обмену данными с хостом. Этот и предыдущий (DTR) сигналы должны быть установлены для обмена данными.
RTS - Хост устанавливает этот сигнал перед тем, как начать передачу данных устройству, а также сигнализирует о готовности к приему данных от устройства. Используется при аппаратном управлении обменом данными.
CTS - Устройство устанавливает этот сигнал в ответ на установку хостом предыдущего (RTS), когда готово принять данные (например, когда предыдущие присланные хостом данные переданы модемом в линию или есть свободное место в промежуточном буфере).
RI - Устройство (обычно модем) устанавливает этот сигнал при получении вызова от удаленной системы, например при приеме телефонного звонка, если модем настроен на прием звонков.
Протокол обмена данными
В протоколе RS-232 существуют два метода управления обменом данных: аппаратный и программный, а также два режима передачи: синхронный и асинхронный. Протокол позволяет использовать любой из методов управления совместно с любым режимом передачи. Также допускается работа без управления потоком, что подразумевает постоянную готовность хоста и устройства к приему данных, когда связь установлена (сигналы DTR и DSR установлены).
Аппаратный метод управления реализуется с помощью сигналов RTS и CTS. Для передачи данных хост (компьютер) устанавливает сигнал RTS и ждет установки устройством сигнала CTS, после чего начинает передачу данных до тех пор, пока сигнал CTS установлен. Сигнал CTS проверяется хостом непосредственно перед началом передачи очередного байта, поэтому байт, который уже начал передаваться, будет передан полностью независимо от значения CTS. В полудуплексном режиме обмена данными (устройство и хост передают данные по очереди, в полнодуплексном режиме они могут делать это одновременно) снятие сигнала RTS хостом означает его переход в режим приема.
Программный метод управления заключается в передаче принимающей стороной специальных символов остановки (символ с кодом 0x13, называемый XOFF) и возобновления (символ с кодом 0x11, называемый XON) передачи. При получении данных символов передающая сторона должна соответственно остановить передачу или возобновить ее (при наличии данных, ожидающих передачи). Этот метод проще с точки зрения реализации аппаратуры, однако обеспечивает более медленную реакцию и соответственно требует заблаговременного извещения передатчика при уменьшении свободного места в приемном буфере до определенного предела.
Синхронный режим передачи подразумевает непрерывный обмен данными, когда биты следуют один за другим без дополнительных пауз с заданной скоростью. Этот режим COM-портом не поддерживается .
Асинхронный режим передачи состоит в том, что каждый байт данных (и бит контроля четности, в случае его наличия) "оборачивается" синхронизирующей последовательностью из одного нулевого старт-бита и одного или нескольких единичных стоп-битов. Схема потока данных в асинхронном режиме представлена на рисунке.
Один из возможных алгоритмов работы приемника следующий:
- Ожидать уровня "0" сигнала приема (RXD в случае хоста, TXD в случае устройства).
- Отсчитать половину длительности бита и проверить, что уровень сигнала все еще "0"
- Отсчитать полную длительность бита и текущий уровень сигнала записать в младший бит данных (бит 0)
- Повторить предыдущий пункт для всех остальных битов данных
- Отсчитать полную длительность бита и текущий уровень сигнала использовать для проверки правильности приема с помощью контроля четности (см. далее)
- Отсчитать полную длительность бита и убедиться, что текущий уровень сигнала "1".
