6.2 Последовательный интерфейсы

Последовательный интерфейс RS-232C, работающий по стандарту EIA (Electronics Industry Association), предполагает последовательный обмен между ПЭВМ, периферийными устройствами в асинхронном или синхронном режиме передачи. Он является более распространенным в ПЭВМ, чем Centronics.

При асинхронной передаче каждый передаваемый бит данных сопровождается специальными стартовым битом, битом четности, одним или двумя стоповыми битами. Преимущества асинхронного режима в его простоте и отсутствие необходимости в буферной памяти и другие.

При синхронной передаче информация представляется в виде определенной последовательности бит, объединенных в блоки данных. Синхронизация блока данных осуществляется с помощью специальных символов в начале и конце, а синхронизация битов – синхронно работающими генераторами в передаваемой и приемной частях или специальными методами кодирования. При синхронной передаче достигается максимальная скорость обмена.

В ПЭВМ используются как асинхронные, так и синхронные коммутационные адаптеры стыка RS-232C. При этом устанавливаются следующие стандартные скорости передачи (бит/с): 50; 75; 110; 150; 300; 600; 1200; 4800; 8400; 9600; 14400; 19200; 28800.

Распределение сигналов интерфейса RS-232C (стыка C2) по контактам разъемных соединителей приведено в таблице 2.

Таблица 2 - Распределение сигналов интерфейса RS-232C

Номер контакта разъема		Обозначения сигнала*	Номер стыка C2	Вход/выход
25-контактного	9-контактного
1	-	GND	-	-
2	3	TXD	103	Выход
3	2	RXD	104	Вход
4	7	RTS	105	Выход
5	8	CTS	106	Вход
6	6	DSR	107	То же
7	5	SG	102	-
8	1	DCD	109	Вход
20	4	DTR	108	Выход
22	9	RI	125	Вход

*Обозначение сигналов приведено в соответствии с рекомендациями V.24 и V.28 МККТТ.

Алгоритм взаимодействия сигналов в интерфейсе RS-232C существенно зависит от типа подключаемого оборудования, поэтому ниже описано только назначение отдельных сигналов.

Сигнал TXD обеспечивает передачу данных от ПЭВМ, а сигнал RXD -прием их ПЭВМ.

Состояние “Включено” сигнала RTS указывает, что ПЭВМ запрашивает разрешение на передачу данных, а состояние “Включено” сигнала CTS – о готовности аппаратуры передачи данных к приему данных от ПЭВМ.

Состояние “Включено” сигнала DSR определяется готовность ПЭВМ к приему данных от аппаратуры передачи данных.

Сигнал SG означает сигнальное заземление. Сигналом DCD с состоянием “Включено” детектор линейного сигнала указывает ПЭВМ, что сигналы, поступающие на вход аппаратуры передачи данных из канала связи, имеют необходимый уровень.

Состояние “Включено” сигнала DTR указывает подключенному оборудованию, что ПЭВМ готова к работе. Состояние “Включено” сигнала RI указывает ПЭВМ, что к ней через аппаратуру передачи данных из канала связи поступает вызов (звонок). Оборудование интерфейса RS-232C не налагает никаких ограничений на состояние сигналов интерфейса, т. е. управляющие программы могут для управления обменом данными использовать любые комбинации из вышеназванных сигналов.

Асинхронные адаптеры последовательного интерфейса могут обеспечивать применение ПЭВМ в качестве асинхронных арбитражных пунктов в системах телеобработки данных больших ЭВМ.

Адаптеры преобразуют сигналы из уровня ТТЛ-схем системной шины в уровень двухполярных сигналов последовательного интерфейса и обратно. Обмен данными в асинхронных адаптерах требует предварительного согласования приемника и передатчика по количеству используемых разрядов в символе, правилам формирования контрольного разряда и старт стоповой посылки, длительности передачи бита данных. Для передачи чаще всего используются слова длительностью от 5 до 8 (чаще от 7 до 8) бит. Кодирование осуществляется по кодам МТК-2 и КОИ-7.

Основным функциональным узлом асинхронного адаптера (рисунок 3) является устройство асинхронного последовательного ввода-вывода (УАПВВ), обеспечивающее преобразование параллельного кода в последовательный и наоборот, формирование стартовых и стоповых битов.

Рисунок 3 - Структурная схема асинхронного, последовательного интерфейса

Данный узел обычно реализуется на основе БИС, называемой универсальной асинхронной приемопередающей схемой. В качестве таких БИС применяются БИС 8250, 16450 и 16550 фирмы National Semiconductor.

Двунаправленный шинный формирователь обеспечивает подключение адаптера к системной шине данных. Дешифратор адреса распознает группу адресов, присвоенных адаптеру, переключатель адреса создает условия для работы, как с основной, так и с альтернативной группой адресов. Генератор и делитель тактовой частоты вырабатывают необходимую тактовую частоту (обычно f = 1.8432 МГц). Передатчик и приемник интерфейса преобразуют однополярные сигналы в двухполярные и наоборот.

Синхронные адаптеры последовательного интерфейса необходимы для обеспечения работы ПЭВМ в качестве абонентского пункта в системах телеобработки данных больших ЭВМ. Скорость передачи данных по телефонным каналам равна 2400, 4800 и 9600 бит/с (рекомендации V.26, V.27, V.29 МККТТ).

Один из вариантов структурного построения адаптера последовательного интерфейса, работающего по алгоритму метода позначной передачи данных, приведен на рисунке 4.

Рисунок 4 - Структурная схема синхронного, последовательного интерфейса

Основным функциональным узлом такого адаптера является универсальное синхронно-асинхронное приемопередающее устройство (УСАППУ), выполняющее следующие функции: обмен данными между центральным процессором и аппаратурой передачи данных; прямое и обратное преобразование знака в последовательный поток бит с учетом синхрознаков; контроль по четности; формирование и передачу в центральный процессор ПЭВМ байта состояния.

Программируемый таймер интервалов служит для формирования программно-управляемых задержек и сигналов тактовой частоты. Программируемое устройство ввода-вывода для управления цепями последовательного интерфейса и запуском временных задержек, а также для программирования режима работы адаптера и цепей интерфейса. Двунаправленный формирователь данных согласует параметры системной шины данных с внутренней шиной адаптера. Схема организации шлейфа может быть включена для контроля работоспособности. Согласование параметров сигналов с условиями ТТЛ-схем с параметрами сигналов в цепях последовательного интерфейса осуществляется с помощью преобразователя уровня.

Фирма IBM применяет синхронные адаптеры последовательного интерфейса двух типов: адаптер типа BSCA и адаптер типа SDLC. Адаптеры типа BSCA поддерживают старый протокол двоичной синхронной передачи фирмы IBM, а адаптеры типа SDCL-более современный протокол управления синхронным каналом связи.