Физическая реализация

Уровни сигналов

Дальность 9600 – 300 м. сигнал сейчас приблизительно +-5 В.

По стандарту скорость нарастания вых-го(выходного) сигнала передатчика не больше 30 в/мкс – ухудшаем фронт но ограждаемся от отражений.

Существует множество преобразователей.

Формат данных

Стандартный формат.

Для каждого бита используется фиксированное время

Посылка всегда начинается со стартового бита.

После стопового бита через неопределенное время начинается новая, со стартового бита. Посылка асинхронная, но биты внутри посылки идут синхронно.

Скорости передатчика и приемника должны совпадать (должны совпадать параметры…):

Согласования:

- скорость

- кол-во бит данных

- кол-во стоповых битов

- контроль (да/нет)

- вид контроля (четн, нечет)

Часть параметров потеряли актуальность

- контроль, т.к. низка вероятность (50% вер-ти)

- чаще используется 1 стоп бит.

Дешифрация посылки в приемнике.

Генератор с частотой много выше частоты поступающих данных

Отсчитывается 1,5 Тбит и осуществляется стробирование с этим интервалом.

Генераторы не идеальны.

Худший случай когда последний строб приходится на границу.

1+8+1 = 10 бит (длина посылки) – вероятность от максимального отклонения от уситра(???) = +-5%

Частоты передатчика и приемника могут не совпадать на 4,5-5%. В зависимости от длины посылки эта величина меняется (5 бит = 7%).

Для определения правильности посылки:

1. контроль четности нечетности – 50%

2. после завершения приема данных должно идти стоповый бит, иначе что-то делаем неправильно.

3. передача контрольной информации для пакета данных

Способы синхронизации данных

Не сказано какое устройство к какому классу оно принадлежит.

1. протокол XON/XOFF

А->B до тех пор, пока В не дает сигнал о том, что больше принимать не может (CTRL/S), А прекращает передачу.

Если устройство готово CTRL/Q.

Пока А реагирует на команды, данные к В уже уйдут – у В должно быть FIFO (принцип очереди – первым пришел первым ушел). В прекратил принимать сразу, а пока А думает биты попадают в FIFO.

2. существуют пары квитирующих (устанавливающих связь) сигналов.

RTS CTS – используется чаще всего (это асинхронная передача байт).

Если В CTS, то А может передавать данные.

CTS для ->, RTS для <-

DCE, DTE используется редко, но используются они не для синхронизации байт, а для синхронизации всего пакета (для байта в пакете используется RTS,CTS).

В стандарте предусмотрены асинхронный и синхронный режимы обмена, но СОМ-порты поддерживают только асинхрон-ный режим. Логиче­ской единице соответствует напряжение на входе приемника в диапазоне от -12 до -3 В. Логическому нулю соответ­ствует диапазон от +3 до +12 В.

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).

7. Сигналом CTS модем разрешает компьютеру продолжить передачу (в буфере появилось место).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.

Схемотехническая реализация

Основной интерфейс реализующий данный протокол это UART (либо отдельная микросхема, либо входит в состав МК)

Недостаток RS-232- это отсутствие гальванической развязки, но ее можно сделать

RTS, DIR – управлялся программно – получили +- 10В и гальваническую развязку.

RS-485

Когда требуется большая помехоустойчивость (дальность и скорость переда­чи), применяют иные электрические варианты последовательных интерфейсов: RS-422, RS-485. На рис. приведены схемы соединения приемников и передатчиков, а также показаны ограничения на длину линии (L) и максимальную скорость передачи данных (V). Лучшие параметры имеют интерфейсы RS-422A и RS-485, работающие на симметричных линиях связи. В них для передачи каж­дого сигнала используются дифференциальные приемопередатчики с отдельной (витой) парой проводов для каждой сигнальной цепи.

Интерфейсы RS-422 и RS-485 используют симметричную передачу сигнала и допускают как двухточечную, так и шинную топологию соединений. В них информативной является разность потенциалов между проводниками А и В. Если на входе приемника U_A-U_B>0,2 В (А положи-тельнее В) — состояние «выключено» (space), U_A-U_B<-0,2 В (А отрицатель­нее В) — состояние «включено» (mark). Диапазон |U_A-U_B|<0,2 В является зоной нечувствительности (гистерезис), защищающей от воздействия помех.

Интерфейс RS-485 может быть в двух версиях: двухпроводной и четырехпровод-ной. Четырехпроводная версия выделяет задающий узел (master), передатчик которого работает на приемники всех остальных. Передатчик зада­ющего узла всегда активен — переход в третье состояние ему не нужен. Передат­чики остальных ведомых (slave) узлов должны иметь тристабильные выходы, они объединяются на общей шине с приемником ведущего узла. В двухпроводной версии все узлы равноправны.

Протокол передачи такойже как у RS-232, то RS-485 обладает высокой скоростью: 10 Мбит/с (на несколько метров). Это диференциальная, согласованная передача

Приемник

Согласования

12-15 мм

+-5В – ток 50 мА – линия много потребляет – выходные каскады ….

Полученные сигналы складываются, а помеха вычитается.

В RS-485 можно строить сети т.к. существует возможность перевода выходных сигналов передатчика в состояние зет.

В сети должен работать только один передатчик.

Существует RS-422 - КМОП

RS-423 – зет состояние КМОП.

Интерфейсы RS485/422 реализованы на дифференциальных линиях связи (т.е. воспринимают только разность между напряжениями на линии). Их помехозащищённость очень хорошая. Обычно применяется кабельное хозяйство с волновым сопротивлением 120 Ом. На концах линий обязательно ставятся согласующие резисторы. Линии RS485 могут быть длиной до 1 километра. Интерфейс RS422 является «облегчённой» версией RS485. У него снижены выходные токи передатчиков и следовательно меньше нагрузочная способность. Для улучшения этих параметров применяются повторители данных. RS485 реализуют магистральный принцип обмена данными. В нём может быть адресовано до 63 портов. Строго говоря, RS422 – радиальный интерфейс (обеспечивающий взаимодействие двух абонентов с помощью индивидуальных линийинтерфейса), но многие производители оборудования дополняют его возможностью магистрального подключения и частичной совместимостью с RS485 (со сниженными параметрами по нагрузочной способности).

Интерфейс RS232 построен на униполярных линиях передачи данных. Поэтому его производительность и максимальная длина кабеля невелики. RS232 применяется для подключения периферийного оборудования к управляющим компьютерам. RS232 является радиальным интерфейсом, поэтому понятие адреса в нём отсутствует. Эти факторы способствуют повышению эффективности работы интерфейса в системах сбора данных и с периферийным оборудованием.