luokat: Esitetyt artikkelit » Käytännöllinen elektroniikka
Katselukuvien lukumäärä: 71885
Kommentit artikkeliin: 5

Yksinkertainen RS-232-sovitin - nykyinen silmukka

Sovitin PC-tietokoneen ja ohjaimien yhdistämiseen nykyisellä silmukkarajapinnalla. Se ei vaadi niukkoja osia, se on valmistettavissa jopa kotona.

Vuonna 1969 American Electronic Industries Association kehitti RS-232C-viestintärajapinnan. Sen alkuperäinen tarkoitus on tarjota viestintä pitkän etäisyyden päässä olevien tietokoneiden välillä.

Tämän rajapinnan analogia Venäjällä on nimeltään ”Joint S2”. Kommunikaatio tietokoneiden välillä tapahtuu modeemien avulla, mutta samaan aikaan laitteet, kuten “hiiri”, jota kutsuttiin myös “komovskaya”, samoin kuin skannerit ja tulostimet, yhdistettiin tietokoneisiin RS-232C-liitännän kautta. Tietenkin kaikkien heidän olisi pitänyt pystyä muodostamaan yhteys RS-232C-liitännän kautta.

Tällä hetkellä tällaiset laitteet ovat täysin poissa käytöstä, vaikka RS-232C on edelleen kysyntä: jopa joissakin uusissa kannettavissa malleissa on tämä käyttöliittymä. Esimerkki tällaisesta kannettavasta on teollisuuskannettava malli TS Strong @ Master 7020T -sarja Core2Duo. Tällainen kannettava tietokone kaupoissa "kotitietokone", tietysti, ei myy.

Joillakin teollisuuden ohjaimilla on nykyinen silmukkarajapinta. RS-232C-liitännällä ja vastaavalla ohjaimella varustetun tietokoneen kytkemiseen käytetään erilaisia sovittimia. Tässä artikkelissa kuvataan yksi niistä.

RS-232-sovitin - nykyinen silmukka on kehitetty yrityksemme asiantuntijoiden toimesta ja osoittanut käytön aikana suurta luotettavuutta. Sen erottuva ominaisuus on, että se tarjoaa tietokoneen ja ohjaimen täydellisen galvaanisen eristyksen. Tällainen piirisuunnittelu vähentää suuresti molempien laitteiden vioittumisen todennäköisyyttä. Lisäksi se on helppo valmistaa itse tuotanto-olosuhteissa: järjestelmä ei ole tilavuudeltaan suuri, siinä ei ole niukkoja osia eikä sitä yleensä tarvitse säätää.

Tämän piirin toiminnan selittämiseksi on tarpeen muistaa ainakin yleisesti RS-232C- ja virtasilmukkarajapintojen toiminta. Ainoa asia, joka heitä yhdistää, on sarjadatan siirto.

Ero on siinä, että signaaleilla on erilaiset fyysiset tasot. Lisäksi RS-232C-rajapinnalla, varsinaisten tiedonsiirtolinjojen lisäksi, on useita lisäohjaussignaaleja, jotka on suunniteltu toimimaan modeemin kanssa.

Tiedonsiirtoprosessi TxD-linjalla on esitetty kuvassa 1. (TxD on lähetinlinja. Tiedot siitä lähetetään peräkkäin tietokoneelta).

Ensinnäkin on huomattava, että dataa siirretään bipolaarisella jännitteellä: linjan loogisen nollan taso vastaa + 3 ... + 12 V jännitettä ja loogisen yksikön tasoa -3 ... 12 V. Siirtotekniikasta peräisin olevan terminologian mukaan loogisen nollan tilaa kutsutaan joskus SPASE tai "depress", kun taas loogista yksikköä kutsutaan MARK - "press".

Kuvio 1

CONTROL-piireissä positiivinen jännite vastaa loogista yksikköä (päällä) ja negatiivinen jännite loogista nollaa (pois). Kaikki mittaukset tehdään suhteessa SG-koskettimeen (tietokenttä).

Varsinainen tiedonsiirto suoritetaan aloitus-lopetus-tilassa peräkkäisellä asynkronisella menetelmällä. Tämän menetelmän soveltaminen ei vaadi ylimääräisten synkronointisignaalien, ja siten lisälinjojen lähettämistä niiden lähettämistä varten.

Tiedot lähetetään tavuina (kahdeksan bittinen binaarinumero), joita täydentää ylimääräinen tieto. Ensinnäkin se on aloitusbitti (bitti on yksi binaaribitti), jonka jälkeen seuraa kahdeksan databittiä. Suoraan heidän takanaan tulee pariteettibitti ja loppujen lopuksi stop-bitti. Stop-bittejä voi olla useita. (Bitti on lyhenne englanninkielisestä binaarinumeroesta - binaarinumero).

Tiedonsiirron puuttuessa linja on loogisen yksikön tilassa (linjan jännite on -3 ... 12V). Aloitusbitti aloittaa tiedonsiirron asettamalla linjan loogiseen nollatasoon. Tähän linjaan kytketty vastaanotin, joka on vastaanottanut aloitusbitin, käynnistää laskurin, joka laskee kunkin bitin lähettämiseen tarkoitetut aikavälit. Oikeaan aikaan, yleensä välin keskellä, vastaanotin avaa linjan tilan ja muistaa sen tilan. Tämä menetelmä lukee tietoa riviltä.

Saadun tiedon luotettavuuden todentamiseksi käytetään pariteetin tarkistusbittiä: jos lähetetyn tavun sisältämien yksiköiden lukumäärä on pariton, niin niihin lisätään vielä yksi yksikkö - pariteetin tarkistusbitti. (Tämä yksikkö voi kuitenkin lisätä tavuja päinvastoin, kunnes se on outoa. Kaikki riippuu hyväksytystä tiedonsiirtoprotokollasta).

Vastaanottimen puolella pariteetti tarkistetaan ja jos havaitaan pariton määrä yksiköitä, ohjelma korjaa virheen ja ryhtyy toimenpiteisiin sen poistamiseksi. Se voi esimerkiksi pyytää viallisen tavun uudelleenlähetystä. Totta, pariteetin tarkistusta ei aina aktivoida, tämä tila voidaan yksinkertaisesti kytkeä pois päältä eikä tarkistusbittiä tässä tapauksessa lähetetä.

Kunkin tavun lähetys loppuu lopetusbiteillä. Niiden tarkoituksena on lopettaa vastaanottimen toiminta, joka ensimmäisen mukaan menee odottamaan seuraavaa tavua tai pikemminkin sen aloitusbittiä. Stop-bittitaso on aina looginen 1, aivan kuten taso sanojen välisten taukojen välillä. Siksi, muuttamalla lopetusbittien lukumäärää, voit säätää näiden taukojen kestoa, mikä mahdollistaa luotettavan tiedonsiirron minimaalisella kestolla.

Erityiset ohjaimet suorittavat tietokoneen koko sarjaliitäntäalgoritmin ilman keskusprosessorin osallistumista. Jälkimmäinen konfiguroi nämä ohjaimet vain tietylle tilalle ja lähettää siihen tietoja lähetettäväksi tai vastaanottaa vastaanotettua tietoa.

Kun työskentelet modeemin kanssa, RS-232C-liitäntä tarjoaa paitsi datalinjoja myös lisäohjaussignaaleja. Tässä artikkelissa niiden yksityiskohtainen tarkastelu ei yksinkertaisesti ole järkevää, koska vain kahta niistä käytetään ehdotetussa adapteripiirissä. Tätä käsitellään jäljempänä piirikaavion kuvauksessa.

RS-232C: n lisäksi sarjaliitäntä IRPS (Radial Interface with Serial Communication) on erittäin laajalle levinnyt. Hänen toinen nimensä on Current Loop. Tämä rajapinta vastaa loogisesti RS-232C: sama sarjadatan lähetysperiaate ja sama muoto: aloitusbitti, datatavu, pariteettibitti ja lopetusbitti.

Ero RS-232C: stä on vain viestintäkanavan fyysisessä toteutuksessa. Loogisia tasoja ei välitetä jännitteillä, vaan virroilla. Samankaltaisen järjestelmän avulla voit organisoida viestinnän puolitoista kilometrin etäisyydellä sijaitsevien laitteiden välillä.

Lisäksi ”nykyisellä silmukalla”, toisin kuin RS-232C, ei ole ohjaussignaaleja: oletuksena oletetaan, että ne kaikki ovat aktiivisessa tilassa.

Jotta pitkien tietoliikennejohtojen vastus ei vaikuta signaalitasoon, linjat saavat virran virranvakaimien kautta.

Seuraava kuva näyttää hyvin yksinkertaistetun kaavion nykyisestä silmukkarajapinnasta. Kuten jo mainittiin, linja saa virtansa virtalähteestä, joka voidaan asentaa joko lähettimeen tai vastaanottimeen, jolla ei ole väliä.

Kuvio 2

Looginen yksikkö linjassa vastaa virtaa 12 ... 20 mA, ja looginen nolla vastaa virran puutetta, tarkemmin sanottuna enintään 2 mA. Siksi lähettimen "virtasilmukan" lähtöaste on yksinkertainen transistorikytkin.

Vastaanottimena käytetään transistorin optoeristintä, joka tarjoaa galvaanisen eristyksen viestintälinjalta. Jotta viestintä olisi kaksisuuntaista, tarvitaan vielä yksi sama silmukka (kaksi viestintälinjaa), vaikka siirtomenetelmät tunnetaan kahdessa suunnassa ja yhdessä kierretyssä parissa.

Viestintäkanavan huollettavuus on hyvin yksinkertainen tarkistaa, sisällytetäänkö millimittari jommankumman johtimen rakoon, mieluiten valintametri. Tietojen siirron puuttuessa sen tulisi näyttää virta, joka on lähellä 20 mA, ja jos dataa siirretään, nuolen lievä nykiminen voidaan havaita. (Jos lähetysnopeus ei ole suuri, mutta lähetys itsessään on paketeissa).

RS-232C-sovittimen kytkentäkaavio - ”Nykyinen silmukka” on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3. RS-232C-sovittimen kaavamainen kaavio - ”Nykyinen silmukka” (napsauttamalla kuvaa avaa kaavion suuremmassa muodossa)

Alkuvaiheessa signaali Rxd on loogisen yksikön tilassa (katso kuva 1), ts. Siinä oleva jännite on -12 V, mikä johtaa transistorin optoerottimen DA2 avautumiseen ja sen kanssa transistorin VT1, jonka kautta 20 mA virta virtaa virranvakaimen ja optoerottimen LEDin läpi ohjaimen vastaanotin, kuten kuvassa 4. "Nykyiselle silmukalle" tämä on loogisen yksikön tila.

Kun signaali Rxd ottaa loogisen nolla-arvon (jännite + 12 V), optoerotin DA2 suljetaan ja transistori VT1 on kytketty siihen, joten virrasta tulee nolla, joka täyttää täysin "Nykyisen silmukan" rajapinnan vaatimukset. Tällä tavalla sarjatiedot siirretään tietokoneelta ohjaimeen.

Tietoja ohjaimesta tietokoneelle välitetään optoerottimen DA1 ja transistorin VT2 kautta: kun nykyinen silmukkajohto on loogisen yksikön tilassa (virta 20 mA), optoerotin avaa transistorin VT2 ja RS-232C-vastaanottimen tuloon ilmestyy -12 V jännite, joka kuvan 1 mukaan on looginen taso yksikkö. Tämä vastaa taukoa tiedonsiirron välillä.

Kun virtasilmukka on nolla (looginen nolla) virtasilmukan tietoliikennelinjalla, optoerotin DA1 ja transistori VT2 on suljettu tulossa RxD, tulee jännite + 12 V - vastaa loogisen nollan tasoa.

Bipolaarisen jännitteen vastaanottamiseksi RxD-sisääntulossa käytetään signaaleja DTR Data Terminal Ready ja RTS Request to Send.

Nämä signaalit on suunniteltu toimimaan modeemin kanssa, mutta tässä tapauksessa niitä käytetään RxD-linjan virtalähteenä, joten lisälähdettä ei tarvita. Ohjelmallisesti nämä signaalit asetetaan tällä tavalla: DTR = + 12 V, RTS = -12 V. Nämä jännitteet eristetään toisistaan diodeilla VD1 ja VD2.

Sovittimen itsenäiseksi valmistamiseksi tarvitset seuraavat yksityiskohdat.

Kohdeluettelo.

DA, DA = 2xAOT128

R1 = 1x4,7K

R2, R4 = 2x100K

R3 = 1x200

R6, R7 = 2x680

R8, R9, R10 = 3x1M

VD1, VD2, VD3, VD4, VD5 = 5xKD522

VT1, VT2 = 2xKT814G

Jos kotimaisten AOT128-optoerottimien sijasta käytetään tuontia 4N35, mikä on todennäköisimmin nykyisillä radiomarkkinoilla, vastukset R2, R4 tulisi asettaa arvoon 820K ... 1M.

Ohjaimen kytkentä tietokoneeseen on esitetty kuvassa 4. (Virranvakaimet sijaitsevat ohjaimessa).