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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Analyseur logique informatisé. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / ordinateurs La littérature publique sur des sujets informatiques est principalement consacrée à l'utilisation traditionnelle d'un ordinateur personnel (PC) - pour les calculs, la création et l'édition de documents, la recherche et le stockage d'informations et le divertissement. Moins courants sont les articles et les livres sur la conception de divers appareils électroniques à l'aide d'un PC. Il n'y a presque aucun matériel sur la façon dont un PC peut aider un radioamateur à configurer et à déboguer les appareils qu'il crée. On pense que pour cela, le PC doit être équipé de cartes supplémentaires et de décodeurs plutôt complexes et coûteux. Cependant, bien souvent, un certain nombre de fonctions très utiles à un radioamateur peuvent être mises en œuvre à l'aide de périphériques standards disponibles dans chaque PC, tels que des ports de communication. Cela sera discuté dans l'article proposé. Chaque PC compatible IBM dispose de deux ports de communication série, appelés ports COM ou interfaces RS-232C. Un manipulateur de souris est généralement connecté à l'un d'eux, sans lequel il est difficile d'imaginer un travail efficace aujourd'hui, le second reste souvent libre ou sert de temps en temps à connecter un modem externe et d'autres périphériques qui ne fonctionnent pas tout le temps. temps. L'ensemble des signaux d'interface RS-232C et leur objectif sont décrits en détail dans [1]. Tous sont répertoriés dans le tableau. 1 avec RI (Ring Indicator, circuit 125) non mentionné dans le même article. Comme vous pouvez le voir, l'utilisateur dispose de trois circuits de sortie et de cinq circuits d'entrée. Un programme qui génère des signaux de la forme requise aux sorties d'un port COM et analyse simultanément l'état de ses entrées peut transformer un PC en un analyseur logique multicanal à mémoire avec une large gamme de périodes d'analyse et de riches capacités de synchronisation, de traitement et d'affichage. Cela peut être utile lors du débogage d'une grande variété d'appareils numériques.
La principale difficulté dans le développement d'un programme d'analyseur est que la configuration matérielle et logicielle standard d'un PC compatible IBM, même en présence d'un processeur et d'une RAM rapides, ne permet aucune formation précise d'intervalles inférieurs à quelques centaines de millisecondes sous DOS. interruptions du processeur en raison d'un débordement de la minuterie système. , et sous Windows, messages de la minuterie. Étant donné que ces événements se produisent avec une période d'environ 55 ms, c'est ainsi que le "quantum" du décompte du temps se révèle. Les tentatives de reprogrammation de la minuterie entraînent des conséquences imprévisibles pour tous les programmes en cours d'exécution et le système d'exploitation lui-même. Vous pouvez mesurer le temps en comptant le nombre de cycles exécutés par un programme et en vous assurant que ce processus n'est pas interrompu par des événements externes. Mais même une telle tâche dans les systèmes d'exploitation modernes n'est pas résolue correctement, en outre, un réglage de la vitesse d'obturation est nécessaire en fonction de la configuration matérielle de chaque PC. Sous MS DOS, de tels problèmes sont résolus plus facilement, mais le développement d'un programme devient trop laborieux si une interface graphique et des actions auxiliaires sont nécessaires : calculs, impression de graphiques. Cependant, en utilisant n'importe quel système d'exploitation, vous pouvez obtenir un signal d'une fréquence et d'une forme strictement spécifiées à la sortie TXD du port série. Comme vous le savez, le débit binaire des données transmises est égal à la division de la fréquence de référence stabilisée par le résonateur à quartz (115 200 Hz) par le coefficient M. Le logiciel système sélectionne et définit ce coefficient en fonction des taux de transfert d'informations standard . Cependant, rien n'empêche un programme d'application d'attribuer au facteur M n'importe quelle valeur comprise entre 1 et 216 -1 (0FFFFH). Ainsi, à la sortie TXD, des impulsions d'une fréquence de 57,6 kHz à des fractions de hertz peuvent être obtenues, et une fréquence arbitraire inférieure à 12 kHz peut être définie avec une erreur ne dépassant pas +10 et inférieure à 1,2 kHz - +1 %. Le port série est contrôlé par dix registres à huit bits de son contrôleur, appelé émetteur-récepteur asynchrone universel (UART, UART). En tableau. La figure 2 montre les adresses de ces registres dans l'espace d'entrée-sortie du PC et leur destination fonctionnelle. Il est facile de voir que certains d'entre eux ont les mêmes adresses. L'accès aux autres est en outre contrôlé par le bit le plus significatif (D7) du registre de contrôle de ligne. S'il a un 1 logique, ils accèdent aux registres du diviseur de vitesse (octets haut et bas du nombre M), si 0 - données de l'émetteur et du récepteur, activent les interruptions.
Le format du signal de sortie TXD dépend du code écrit dans le registre de contrôle de ligne. Les bits D1 et D0 de ce code fixent le nombre de bits d'information dans un mot transmis (ou reçu) par l'UART. Il peut y en avoir de cinq (dans les chiffres mentionnés - code 00) à huit (code 11). Le nombre de bits d'arrêt dépend de l'état du bit D2 : 0 - un ; 1 - deux. Avec cinq informations au lieu de deux bits d'arrêt, une est transmise, mais une durée et demie, ce qui est fait pour la compatibilité avec les anciens télétypes mécaniques. Les bits D3-D5 du registre de contrôle de ligne contrôlent le bit de parité. Si D3 = 1, lors de la transmission il est "inséré" entre la dernière information et les premiers bits d'arrêt, sinon il est absent. L'émetteur sélectionne automatiquement la valeur de ce bit pour que le nombre total de uns dans les bits d'information et de contrôle devienne pair (avec D4=1) ou impair (avec D4=0). Cette logique peut être désactivée en configurant D5=1. Le bit de contrôle deviendra l'inverse de la valeur du bit D4, quel que soit le nombre de un dans les bits d'information. Le 1 logique dans le bit D6 active le mode de déconnexion simulée. A la sortie TXD, quel que soit l'état de tous les autres bits et registres, un niveau logique constant est défini sur 0. Le but du bit D7 a été décrit ci-dessus. En tableau. La figure 3 montre quelques exemples de formation de signaux de différentes fréquences et rapports cycliques dans le circuit TXD, loin d'épuiser toutes les possibilités. La forme d'onde indiquée dans la colonne correspondante du tableau peut être observée directement à la sortie TXD de l'UART. Sur le connecteur externe du port, il est inversé. Cependant, le dispositif d'interface décrit ci-dessous inversera à nouveau le signal et sa forme coïncidera à nouveau avec la table.
Rappelons que la transmission d'un octet écrit dans le registre de données de l'émetteur commence par le bit le moins significatif. Comme un octet n'est transféré qu'une seule fois, pour obtenir un signal de sortie strictement périodique, il est nécessaire de répéter le chargement du registre spécifié immédiatement après sa libération. La disponibilité à écrire un nouvel octet est indiquée par D5 = 1 dans le registre d'état de la ligne. Si vous ne voulez pas passer du temps à interroger constamment le registre d'état, vous pouvez utiliser des interruptions. En règle générale, le contrôleur de port COM1 génère une demande IRQ4 et COM2 génère une demande IRQ3. La génération de demandes d'interruption lorsque l'émetteur est prêt doit être activée en écrivant un 1 logique sur le bit D1 du registre d'activation d'interruption. Lorsque les demandes sont autorisées simultanément pour d'autres raisons, lors de leur traitement, vous devez d'abord lire le registre d'identification des interruptions et, seulement après vous être assuré qu'il y a un code binaire 2 dans ses bits D1 et D10, écrire un nouvel octet à l'émetteur registre de données. Les niveaux de signal aux sorties RTS et DTR dépendent de l'état des bits D1 et D0 du registre de contrôle du modem. Il est recommandé d'écrire les bits D2 et D3 de ce registre sur le 0 logique. Mais sur certains PC, une valeur nulle du bit D3 désactive l'UART du contrôleur d'interruption. Si vous entrez un 1 logique dans le bit D4, les circuits TXD et RXD seront interconnectés à l'intérieur de l'UART (appelée "boucle interne"), qui peut être utilisée à des fins de débogage et de diagnostic. Les bits D4, D5, D6 et D7 du registre d'état du modem affichent les niveaux de signal actuels à quatre entrées - respectivement CTS, DTS, RI et DCD. Une propriété très utile de l'UART est de fixer les faits de changement d'état des circuits nommés en unités dans les bits D0-D3 dans les intervalles entre les appels de programme à ce registre. Des interruptions sont également prévues pour modifier l'état du modem. Ils correspondent au bit D3 du registre de validation des interruptions et au code 11 dans les bits D2 et D1 de leur registre d'identification. Malheureusement, lors de l'utilisation du port série aux fins prévues, le circuit d'entrée RXD n'est pas d'un grand intérêt pour la tâche considérée. Plus de détails sur le but et l'utilisation des registres UART peuvent être trouvés, par exemple, dans [2]. Les niveaux logiques des signaux aux entrées et sorties du port série doivent être compris entre -3...-15 V (logique 1) et +3...+15 V (logique 0). Pour déboguer des appareils basés sur des puces TTL et CMOS, ces niveaux doivent être convertis en conséquence. Cela peut être fait en utilisant le nœud d'interface, dont le schéma est illustré à la Fig. 1. Les éléments de la puce DD1 convertissent les signaux de sortie du port aux niveaux requis, et les commutateurs des transistors VT1-VT4 effectueront la conversion inverse. Le commutateur SA1 peut connecter l'une des entrées du port directement à la sortie TXD. Cela peut être nécessaire pour chronométrer le processus d'analyse.
La prise XS1 est connectée à la prise du port série du PC avec un câble pouvant atteindre plusieurs mètres de long, l'appareil en cours de débogage est connecté aux prises XS2-XS11. Il est préférable d'alimenter le nœud d'interface et le périphérique en cours de débogage à partir d'une source commune. Souvent, dans l'appareil en cours de débogage, aucune tension négative n'est nécessaire pour alimenter les circuits collecteurs des transistors VT1-VT4. Dans ce cas, ils sont alimentés par les diodes "redressées" VD1-VD3 avec la tension négative des signaux de sortie du port, qui sont à l'état de 1 logique. Le programme générateur de signaux et analyseur logique développé par l'auteur fonctionne dans un environnement Windows 32 bits. Sa fenêtre principale "Analyzer", illustrée à la Fig. 2 est un écran d'un oscilloscope de stockage virtuel à quatre canaux (par le nombre de circuits d'entrée de port). À gauche de l'écran se trouvent des indicateurs ("diodes électroluminescentes") qui facilitent l'observation des processus lents. Après avoir démarré le programme, vous devez sélectionner le port de communication avec lequel il fonctionnera dans le menu "Port".
Le balayage de l'oscilloscope peut être continu avec une période spécifiée ou unique (démarrez en appuyant sur le bouton correspondant). Le bouton "Stop" peut être utilisé pour "geler" l'image. Après avoir ouvert la fenêtre "Synchronisation" (Fig. 3), sélectionnez l'un des signaux d'entrée ou de sortie comme signal de synchronisation.
Dans la fenêtre "Sweep" (Fig. 4) réglez la fréquence d'horloge de l'analyse et sa durée.
La boîte de dialogue "Modes de ligne de sortie", dans laquelle la fréquence et la forme des signaux générés sont définis, est illustrée à la fig. 5. Le rapport de division d'horloge est modifié avec un commutateur de décade. Le programme calcule et affiche dans la fenêtre les valeurs de fréquence et de période de répétition correspondant au coefficient donné et à la forme de signal sélectionnée à la sortie TXD. La génération peut être continue, unique ou par rafales d'un nombre donné d'impulsions.
Les niveaux des signaux DTR et RTS sont réglés à l'aide des touches "0" et "1". De plus, ces sorties peuvent recevoir une forme d'onde "carrée" ou arbitraire. Le programme de l'auteur du générateur de signaux et de l'analyseur logique littérature
Auteur : A. Schreiber, Moscou
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