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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Adaptateur série asynchrone pour port COM. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / ordinateurs Concepts et termes de base Presque tous les ordinateurs sont équipés d'au moins un adaptateur série asynchrone. Il s'agit généralement d'une carte séparée ou située directement sur la carte mère de l'ordinateur. Il est également appelé adaptateur RS-232-C asynchrone ou port RS-232-C. Chaque adaptateur asynchrone contient généralement plusieurs ports RS-232-C via lesquels des périphériques externes peuvent être connectés à l'ordinateur. Chacun de ces ports a plusieurs registres par lesquels le programme y accède, et une ligne IRQ spécifique pour signaler à l'ordinateur un changement d'état du port. Au cours de la procédure de démarrage du BIOS, chaque port RS-232-C se voit attribuer le nom logique COM1 - COM4 (numéro de port COM 1 - 4). L'interface RS-232-C a été développée par l'Electronic Industries Association (EIA) en tant que norme pour la connexion d'ordinateurs et de divers périphériques série. L'IBM PC ne prend pas entièrement en charge l'interface RS-232-C ; au lieu de cela, le connecteur marqué sur le boîtier de l'ordinateur en tant que port de données série contient certains des signaux inclus dans l'interface RS-232-C et a des niveaux de tension correspondant à cela. standard. À l'heure actuelle, le port de communication série est largement utilisé. Voici une liste d'applications loin d'être complète :
Concepts et termes de base La transmission de données en série signifie que les données sont transmises sur une seule ligne. Dans ce cas, les bits de l'octet de données sont transmis à tour de rôle à l'aide d'un fil. Pour la synchronisation, un groupe de bits de données est généralement précédé d'un bit de démarrage spécial, suivi d'un groupe de bits, suivi d'un bit de parité et d'un ou deux bits d'arrêt. Parfois, un bit de parité peut manquer. Ceci est illustré par la figure suivante :
On peut voir sur la figure que l'état initial de la ligne de données série est le niveau logique 1. Cet état de ligne est appelé marqué - MARK. Lorsque la transmission de données commence, le niveau de ligne passe à 0. Cet état de ligne est appelé vide - ESPACE. Si la ligne est dans cet état depuis plus d'un certain temps, on considère que la ligne est passée à l'état BREAK. Le bit de départ START signale le début du transfert de données. Ensuite, les bits de données sont transmis, d'abord les plus bas, puis les plus hauts. Si le bit de parité P est utilisé, alors il est également transmis. Le bit de parité est défini de sorte que le nombre total de XNUMX (ou de XNUMX) dans le paquet de bits soit pair ou impair, selon le réglage des registres du port. Ce bit est utilisé pour détecter les erreurs pouvant survenir lors de la transmission de données en raison d'interférences sur la ligne. Le dispositif récepteur recalcule la parité des données et compare le résultat avec le bit de parité reçu. Si la parité ne correspond pas, alors on considère que les données ont été transmises avec une erreur. Bien sûr, un tel algorithme ne donne pas une garantie à XNUMX% de détection d'erreur. Ainsi, si un nombre pair de bits a changé pendant la transmission des données, la parité est conservée et l'erreur ne sera pas détectée. Par conséquent, des méthodes de détection d'erreurs plus complexes sont utilisées dans la pratique. A la toute fin, un ou deux bits d'arrêt STOP sont transmis, complétant la transmission de l'octet. Puis, avant l'arrivée du bit de départ suivant, la ligne repasse à l'état MARK. L'utilisation du bit de parité, des bits de démarrage et d'arrêt détermine le format de transmission des données. Évidemment, l'émetteur et le récepteur doivent utiliser le même format de données, sinon l'échange ne sera pas possible. Une autre caractéristique importante est le taux de transfert de données. Il doit également être le même pour l'émetteur et le récepteur. Le débit de transfert de données est généralement mesuré en bauds (du nom de l'inventeur français du télégraphe Emile Baudot - E. Baudot). Les bauds déterminent le nombre de bits transmis par seconde. Les bits de start/stop ainsi que le bit de parité sont également pris en compte. Parfois, un autre terme est utilisé - bits par seconde (bps). Nous entendons ici le taux de transfert de données effectif, à l'exclusion des bits supplémentaires. Implémentation matérielle Votre ordinateur peut avoir un ou deux ports série. Ces ports sont situés soit sur la carte mère, soit sur une carte séparée qui se branche dans les connecteurs d'extension de la carte mère. Il existe également des cartes contenant quatre ou huit ports série. Ils sont souvent utilisés pour connecter plusieurs ordinateurs ou terminaux à un seul ordinateur central. Ces cartes sont appelées « ultiport ». Le port de données série est basé sur la puce Intel 8250 ou ses homologues modernes - Intel 16450, 16550, 16550A. Cette puce est un émetteur-récepteur asynchrone universel (UART - Universal Asynchronous Receiver Transmitter). Le microcircuit contient plusieurs registres internes accessibles via des commandes I/O. La puce 8250 contient les registres de données d'émission et de réception. Lorsqu'un octet est transmis, il est écrit dans le registre tampon de l'émetteur, d'où il est ensuite réécrit dans le registre à décalage de l'émetteur. Un octet est déplacé petit à petit hors du registre à décalage. De même, il existe des registres à décalage et tampon récepteurs. Le programme n'a accès qu'aux registres tampons, copiant les informations dans les registres à décalage et le processus de décalage est effectué automatiquement par la puce UART. Les registres qui contrôlent le port série asynchrone seront décrits dans le chapitre suivant. Le port série asynchrone est connecté à des périphériques externes via un connecteur spécial. Il existe deux normes pour les connecteurs d'interface RS-232-C, elles sont DB25 et DB9. Le premier connecteur a 25 broches et le second a 9 broches. Voici le brochage du connecteur série DB25 :
En plus du connecteur 25 broches, un connecteur 9 broches est souvent utilisé :
Seules deux broches de ces connecteurs sont utilisées pour transmettre et recevoir des données. Les autres transmettent divers signaux auxiliaires et de contrôle. En pratique, un nombre différent de signaux peut être nécessaire pour connecter un appareil particulier. L'interface RS-232-C définit l'échange entre deux types d'équipements : DTE (Data Terminal Equipment - équipement terminal) et DCE (Data Communication Equipment - équipement de communication). Dans la plupart des cas, mais pas toujours, l'ordinateur est un terminal. Les modems, les imprimantes, les traceurs sont toujours des appareils de communication. Considérons maintenant les signaux de l'interface RS-232-C plus en détail. Signaux d'interface RS-232-C Ici, nous considérerons l'interaction entre un ordinateur et un modem, ainsi que deux ordinateurs directement connectés l'un à l'autre. Voyons d'abord comment l'ordinateur se connecte au modem. Les entrées TD et RD sont utilisées différemment par les appareils DTE et DCE. Le périphérique DTE utilise l'entrée TD pour transmettre des données et l'entrée RD pour recevoir des données. Inversement, un appareil DCE utilise l'entrée TD pour la réception et l'entrée RD pour la transmission des données. Par conséquent, pour connecter le terminal et le dispositif de communication, les broches de leurs connecteurs doivent être connectées directement :
Les lignes restantes lors de la connexion d'un ordinateur et d'un modem doivent également être connectées comme suit :
Considérez le processus d'établissement de liaison entre un ordinateur et un modem. Au début d'une session de communication, l'ordinateur doit s'assurer que le modem peut passer un appel (est en état de marche). Ensuite, après avoir appelé l'abonné, le modem doit informer l'ordinateur qu'il a établi une connexion avec le système distant. Plus en détail, cela se passe comme suit. L'ordinateur signale sur la ligne DTR pour indiquer au modem qu'il est prêt à mener une session de communication. En réponse, le modem envoie un signal sur la ligne DSR. Lorsqu'un modem a établi une connexion avec un autre modem distant, il envoie un signal sur la ligne DCD pour informer l'ordinateur. Si la tension sur la ligne DTR chute, cela indique au modem que l'ordinateur ne peut plus continuer la session de communication, par exemple parce que l'alimentation de l'ordinateur est coupée. Dans ce cas, le modem mettra fin à la connexion. Si la tension sur la ligne DCD chute, cela indique à l'ordinateur que le modem a perdu la connexion et ne peut plus continuer la connexion. Dans les deux cas, ces signaux donnent une réponse à la présence d'une communication entre le modem et l'ordinateur. Nous avons maintenant examiné le niveau le plus bas de contrôle de la communication, la poignée de main. Il existe un niveau supérieur qui est utilisé pour contrôler le débit en bauds, mais il est également implémenté dans le matériel. En pratique, le contrôle du débit de données (contrôle de flux) est nécessaire si de grandes quantités de données sont transférées à grande vitesse. Lorsqu'un système tente de transmettre des données à un débit plus rapide qu'il ne peut être traité par le système récepteur, le résultat peut être une perte de certaines des données transmises. Pour éviter la transmission de plus de données que ce qui peut être traité, un contrôle de communication appelé contrôle de flux "(flow-control handshake) est utilisé. La norme RS-232-C définit la possibilité de contrôle de flux uniquement pour une connexion semi-duplex. -duplex est une connexion dans laquelle les données ne peuvent être transmises que dans une direction à la fois, mais en fait ce mécanisme est également utilisé pour les connexions duplex, lorsque les données sont transmises simultanément sur la ligne de communication dans deux directions. Contrôle de flux Sur les connexions semi-duplex, le périphérique DTE envoie un signal RTS lorsqu'il souhaite envoyer des données. L'ETCD signale à la ligne CTS qu'elle est prête et l'ETTD commence le transfert de données. Tant que RTS et CTS ne sont pas actifs, seul le DCE peut transmettre des données. Pour les connexions en duplex intégral, les signaux RTS/CTS ont la signification opposée à celle qu'ils avaient pour les connexions en semi-duplex. Lorsque le DTE est en mesure de recevoir des données, il signale sur la ligne RTS. Si l'ETCD est également prêt à recevoir des données, il renvoie le signal CTS. Si la tension sur les lignes RTS ou CTS chute, cela indique au système émetteur que le système récepteur n'est pas prêt à recevoir des données. Ci-dessous, nous donnons un extrait du dialogue entre l'ordinateur et le modem qui se produit lors de l'échange de données.
Bien sûr, tout cela sonne bien. En pratique, tout n'est pas si simple. Il n'est pas difficile de connecter un ordinateur et un modem, car l'interface RS-232-C est conçue spécialement pour cela. Mais si vous souhaitez relier deux ordinateurs ensemble à l'aide du même câble que vous avez utilisé pour connecter le modem et l'ordinateur, vous aurez des problèmes. Pour connecter deux terminaux - deux ordinateurs - au moins une interconnexion des lignes TR et RD est nécessaire :
Cependant, dans la plupart des cas, cela ne suffit pas, car pour les équipements DTE et DCE, les fonctions assurées par les lignes DSR, DTR, DCD, CTS et RTS sont asymétriques. Le périphérique DTE envoie le signal DTR et attend de recevoir les signaux DSR et DCD. À son tour, le périphérique DCE envoie DSR, DCD et attend DTR. Ainsi, si vous connectez deux périphériques DTE avec le câble que vous avez utilisé pour connecter les périphériques DTE et DCE, ils ne pourront pas négocier entre eux. Le processus d'établissement de liaison ne fonctionnera pas. Passons maintenant aux signaux RTS et CTS, contrôle de flux. Parfois, pour connecter deux périphériques DTE, ces lignes sont connectées ensemble à chaque extrémité du câble. En conséquence, nous obtenons que l'autre appareil est toujours prêt à recevoir des données. Par conséquent, si l'appareil récepteur n'a pas le temps de recevoir et de traiter les données à un débit de transmission élevé, une perte de données est possible. Pour résoudre tous ces problèmes, un câble spécial, familièrement appelé modem nul, est utilisé pour connecter deux périphériques DTE. Ayant deux connecteurs et un câble, vous pouvez facilement le souder vous-même, guidé par les schémas suivants.
Pour compléter le tableau, considérons un autre aspect lié à la connexion mécanique des ports RS-232-C. En raison de la présence de deux types de connecteurs - DB25 et DB9 - des adaptateurs d'un type de connecteur à un autre sont souvent nécessaires. Par exemple, vous pouvez utiliser cet adaptateur pour connecter le port COM d'un ordinateur à un câble null modem si l'ordinateur dispose d'un connecteur DB25 et que le câble se termine par des connecteurs DB9. Nous montrons un schéma d'un tel adaptateur dans la figure suivante :
Notez que de nombreux appareils (tels que les terminaux et les modems) vous permettent de contrôler l'état des lignes RS-232-C individuelles via des commutateurs internes (commutateurs DIP). Ces commutateurs peuvent changer leur valeur sur différents modèles de modems. Par conséquent, pour les utiliser, vous devez étudier la documentation du modem. Par exemple, pour les modems compatibles Hayes, si le commutateur 1 est en position "off" (bas), cela signifie que le modem ne recherchera pas de signal DTR. Par conséquent, le modem peut répondre aux appels entrants même si l'ordinateur n'invite pas le modem à établir une connexion . Paramètres techniques de l'interface RS-232-C Lors de la transmission de données sur de longues distances sans l'utilisation d'un équipement spécial, en raison des interférences induites par les champs électromagnétiques, des erreurs peuvent se produire. Par conséquent, il existe des restrictions sur la longueur du câble de connexion entre le DTR-DTR et le DTR-DCE. La limite de longueur officielle du câble patch RS-232-C est de 15,24 mètres. Cependant, en pratique, cette distance peut être beaucoup plus grande. Cela dépend directement du taux de transfert de données. Selon McNamara (Technical Aspects of Data Communications, Digital Press, 1982) les valeurs suivantes sont définies :
Les niveaux de tension sur les lignes du connecteur sont -15..-3 volts pour un zéro logique, +3..+15 volts pour un un logique. L'intervalle de -3 à +3 volts correspond à une valeur indéfinie. Si vous connectez des périphériques externes au connecteur d'interface RS-232-C (ainsi que lors de la connexion de deux ordinateurs avec un modem nul), éteignez-le d'abord ainsi que l'ordinateur, puis supprimez également la charge statique (en connectant la terre). Sinon, vous risquez d'endommager l'adaptateur asynchrone. La masse de l'ordinateur et la masse de l'appareil externe doivent être connectées ensemble. Publication : cxem.net
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