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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Interface RS-232C. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / ordinateurs L'interface RS-232C est conçue pour connecter des équipements qui transmettent ou reçoivent des données (DTE - équipement terminal de données, ou ADF - équipement de transmission de données ; DTE - équipement terminal de données) à l'équipement terminal des canaux de données (DCE ; DCE - équipement de communication de données ). Le rôle de l'ADF peut être un ordinateur, une imprimante, un traceur et d'autres équipements périphériques. Le modem agit généralement en tant que DCE. Le but ultime d'une connexion est de connecter deux ADF. Le schéma de connexion complet est illustré à la fig. une; L'interface vous permet d'éliminer le canal de communication distant avec une paire d'appareils DCE en connectant les appareils directement à l'aide d'un câble null modem (Fig. 1).
La norme décrit les signaux de commande d'interface, le transfert de données, l'interface électrique et les types de connecteurs. La norme fournit des modes de communication asynchrone et synchrone, mais les ports COM ne prennent en charge que le mode asynchrone. Fonctionnellement, RS-232C est équivalent aux interfaces CCITT V.24/V.28 et C2, mais ils ont des noms de signaux différents. La norme RS-232C décrit les émetteurs et récepteurs asymétriques - le signal est transmis par rapport à un fil commun - la masse du circuit (les signaux différentiels équilibrés sont utilisés dans d'autres interfaces - par exemple, RS-422). L'interface ne fournit pas d'isolation galvanique des appareils. Le un logique (état MARK) à l'entrée de données (signal RxD) correspond à la plage de tension de -12 à -3 V ; zéro logique - de +3 à +12 V (état ESPACE). Pour les entrées de signal de commande, l'état ON ("on") correspond à la plage de +3 à +12 V, l'état OFF ("off") - de -12 à -3 V. La plage de -3 à +3 V est la zone morte, qui détermine l'hystérésis du récepteur : l'état de la ligne ne sera considéré comme changé qu'après franchissement du seuil (Fig. 3). Les niveaux de signal aux sorties des émetteurs doivent être compris entre -12 et -5 V et entre +5 et +12 V. La différence de potentiel entre les masses de circuit (SG) des appareils connectés doit être inférieure à 2 V , avec une différence de potentiel plus élevée, une perception incorrecte des signaux est possible . A noter que les signaux de niveau TTL (aux entrées et sorties des puces UART) sont transmis en code direct pour les lignes TxD et RxD et en code inverse pour toutes les autres. L'interface suppose une terre de protection pour les appareils connectés s'ils sont tous les deux alimentés en courant alternatif et disposent de filtres de ligne. Attention!
La connexion et la déconnexion des câbles d'interface des appareils auto-alimentés doivent être effectuées hors tension. Sinon, la différence de potentiel de dispositif déséquilibré au moment de la commutation peut être appliquée aux circuits d'interface de sortie ou d'entrée (ce qui est plus dangereux) et désactiver les microcircuits. La norme RS-232C réglemente les types de connecteurs utilisés. Sur les équipements ADF (y compris les ports COM), il est d'usage d'installer des prises DB-25P ou une version plus compacte - DB-9P. Les connecteurs à neuf broches n'ont pas de broches pour les signaux supplémentaires requis pour le mode synchrone (la plupart des connecteurs à 25 broches n'utilisent pas ces broches). Les prises DB-25S ou DB-9S sont installées sur les équipements AKD (modems). Cette règle suppose que les connecteurs AKD peuvent être connectés aux connecteurs ADF directement ou via des câbles adaptateurs femelle-à-fiche "droits" avec des broches connectées une à une. Les câbles adaptateurs peuvent également être des adaptateurs de connecteurs 9 à 25 broches (Fig. 4). Si l'équipement ADF est connecté sans modems, les connecteurs de l'appareil (fiches) sont connectés les uns aux autres par un câble null-modem (Zero-modem ou Z-modem), qui a des prises aux deux extrémités, dont les contacts sont connecté en croix selon l'un des schémas de la Fig. 5.
Si une prise est installée sur n'importe quel appareil ADF, c'est presque 100% qu'elle doit être connectée à un autre appareil avec un câble direct, similaire à un câble de connexion modem. La prise est généralement installée sur les appareils qui ne disposent pas d'une connexion à distance via un modem. En tableau. 1 montre l'affectation des broches des ports COM (et de tout autre équipement de transmission de données ADF). Les broches du connecteur DB-25S sont définies par la norme EIA/TIA-232-E, le connecteur DB-9S est défini par la norme EIA/TIA-574. Les modems (AKD) ont le même nom de circuits et de contacts, mais les rôles des signaux (entrée-sortie) sont inversés. Tableau 1. Connecteurs et signaux de l'interface RS-232C
1 nappe multicarte 8 bits. 2 Nappe pour cartes multicartes 16 bits et ports sur cartes mères. 3 Option de câble plat pour les ports sur les cartes mères. 4 Câble ruban large vers connecteur 25 broches. Le sous-ensemble de signaux RS-232C liés au mode asynchrone sera considéré du point de vue du port COM du PC. Pour plus de commodité, nous utiliserons les noms mnémoniques adoptés dans les descriptions des ports COM et de la plupart des appareils (il diffère des désignations sans visage RS-232 et V.24). Rappelons que l'état actif des signaux de commande ("on") et la valeur nulle du bit de données transmis correspondent à un potentiel positif (supérieur à +3 V) du signal d'interface, et l'état "off" et un seul bit correspondent à un potentiel négatif (inférieur à -3 V). Le but des signaux d'interface est indiqué dans le tableau. 2. La séquence normale des signaux de commande dans le cas de la connexion d'un modem à un port COM est illustrée à la fig. 6. Tableau 2. Objectif des signaux d'interface RS-232C
À partir de cette séquence, les connexions DTR-DSR et RTS-CTS sur les câbles null modem deviennent claires. Mode de Transfert Asynchrone Le mode de transfert asynchrone est orienté octet (orienté caractère) : l'unité minimale d'information envoyée est un octet (un caractère). Le format d'envoi des octets est illustré à la Fig. 7. La transmission de chaque octet commence par un bit de départ, signalant au récepteur de commencer à envoyer, suivi de bits de données et éventuellement d'un bit de parité. Termine l'envoi avec un bit d'arrêt, ce qui garantit une pause entre les envois. Le bit de départ de l'octet suivant est envoyé à tout moment après le bit d'arrêt, c'est-à-dire que des pauses de durée arbitraire sont possibles entre les transmissions. Le bit de départ, qui a toujours une valeur strictement définie (0 logique), fournit un mécanisme simple pour synchroniser le récepteur au signal de l'émetteur. Le récepteur et l'émetteur sont supposés fonctionner au même débit en bauds. Le générateur d'horloge interne du récepteur utilise un compteur diviseur de fréquence de référence qui est remis à zéro lorsque le bit de démarrage est reçu. Ce compteur génère des impulsions internes par lesquelles le récepteur capture les bits reçus suivants. Idéalement, les stroboscopes sont situés au milieu des intervalles de bits, ce qui vous permet de recevoir des données même avec un léger décalage dans les vitesses du récepteur et de l'émetteur. Évidemment, lors de la transmission de 8 bits de données, un bit de contrôle et un bit d'arrêt, la non-concordance de débit maximale autorisée à laquelle les données seront reconnues correctement ne peut pas dépasser 5 %. Compte tenu des distorsions de phase et de la discrétion du fonctionnement du compteur de synchronisation interne, un écart de fréquence plus faible est en fait acceptable. Plus le rapport de division de la fréquence de référence de l'oscillateur interne est petit (plus la fréquence de transmission est élevée), plus l'erreur de liaison stroboscopique au milieu de l'intervalle de bits est grande, et les exigences de cohérence de fréquence deviennent plus strictes. Plus la fréquence de transmission est élevée, plus l'effet de distorsion de bord sur la phase du signal reçu est important. L'interaction de ces facteurs conduit à une augmentation des exigences de cohérence des fréquences du récepteur et de l'émetteur avec une augmentation de la fréquence d'échange.
Le format d'envoi asynchrone vous permet de détecter d'éventuelles erreurs de transmission. Le format d'envoi asynchrone vous permet de détecter d'éventuelles erreurs de transmission.
Pour le mode asynchrone, plusieurs taux de change standards ont été adoptés : 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 et 115200 bps. Parfois, "baud" (baud) est utilisé à la place de l'unité de mesure "bps", mais lorsque l'on considère les signaux binaires transmis, cela est incorrect. En bauds, il est habituel de mesurer la fréquence des changements d'état de la ligne, et avec une méthode de codage non binaire (largement utilisée dans les modems modernes), le débit binaire (bps) et les changements de signal (baud) dans le canal de communication peuvent différer de plusieurs fois. Le nombre de bits de données peut être de 5, 6, 7 ou 8 (les formats 5 et 6 bits ne sont pas largement utilisés). Le nombre de bits d'arrêt peut être 1, 1,5 ou 2 ("un bit et demi" signifie uniquement la durée de l'intervalle d'arrêt). Contrôle du flux de données Pour contrôler le flux de données (Flow Control), deux options de protocole peuvent être utilisées - matérielles et logicielles. Le contrôle de flux est parfois confondu avec la prise de contact. L'établissement de liaison implique l'envoi d'une notification indiquant qu'un élément a été reçu, tandis que le contrôle de flux implique l'envoi d'une notification indiquant que les données peuvent ou non être reçues ultérieurement. Le contrôle de flux est souvent basé sur un mécanisme d'établissement de liaison. Le protocole de contrôle de flux matériel RTS/CTS (hardware flow control) utilise le signal CTS, qui permet d'arrêter le transfert de données si le récepteur n'est pas prêt à les recevoir (Fig. 8). L'émetteur "libère" l'octet suivant uniquement lorsque la ligne CTS est activée. Un octet qui a déjà commencé à être transmis ne peut pas être retardé par le signal CTS (ceci garantit l'intégrité du message). Le protocole matériel fournit la réponse la plus rapide de l'émetteur à l'état du récepteur. Les puces des émetteurs-récepteurs asynchrones ont au moins deux registres dans la partie réception - décalage, pour recevoir le message suivant, et stockage, à partir duquel l'octet reçu est lu. Cela permet de mettre en place un échange utilisant un protocole matériel sans perte de données.
Le protocole matériel est pratique à utiliser lors de la connexion d'imprimantes et de traceurs, s'ils le prennent en charge. Lors de la connexion directe de deux ordinateurs (sans modems), le protocole matériel nécessite une connexion croisée des lignes RTS - CTS. Avec une connexion directe, le terminal émetteur doit être pourvu de l'état "on" sur la ligne CTS (en connectant ses propres lignes RTS - CTS), sinon l'émetteur sera "silencieux". Les émetteurs-récepteurs 8250/16450/16550 utilisés dans l'IBM PC ne traitent pas le signal CTS dans le matériel, mais affichent uniquement son état dans le registre MSR. L'implémentation du protocole RTS/CTS est attribuée au pilote BIOS Int 14h, et il n'est pas tout à fait correct de l'appeler "matériel". Si le programme utilisant le port COM interagit avec l'UART au niveau du registre (et non via le BIOS), il gère alors le traitement du signal CTS pour prendre en charge ce protocole lui-même. Un certain nombre de programmes de communication vous permettent d'ignorer le signal CTS (sauf si un modem est utilisé), et ils n'ont pas besoin de connecter l'entrée CTS à la sortie même de leur signal RTS. Cependant, il existe d'autres émetteurs-récepteurs (par exemple, 8251), dans lesquels le signal CTS est traité par le matériel. Pour eux, ainsi que pour les programmes "honnêtes", l'utilisation du signal CTS sur les connecteurs (et même sur les câbles) est obligatoire. Le protocole logiciel de contrôle de flux XON/XOFF suppose la présence d'un canal de données bidirectionnel. Le protocole fonctionne comme suit : si l'appareil qui reçoit des données détecte des raisons pour lesquelles il ne peut plus les recevoir, il envoie le caractère d'octet XOFF (13h) sur le canal série inverse. L'appareil opposé, ayant reçu ce caractère, suspend la transmission. Lorsque l'appareil récepteur redevient prêt à recevoir des données, il envoie un caractère XON (11h), à la réception duquel l'appareil opposé reprend la transmission. Le temps de réponse de l'émetteur à un changement d'état du récepteur, par rapport au protocole matériel, augmente d'au moins le temps d'émission d'un caractère (XON ou XOFF) plus le temps de réponse du programme émetteur à la réception d'un caractère ( figure 9). Il s'ensuit que les données sans perte ne peuvent être reçues que par un récepteur qui dispose d'un tampon de données reçues supplémentaire et signale à l'avance l'indisponibilité (ayant de l'espace libre dans le tampon).
L'avantage du protocole logiciel est qu'il n'est pas nécessaire de transmettre des signaux de commande d'interface - le câble minimum pour un échange bidirectionnel ne peut avoir que 3 fils (voir Fig. 5, a). L'inconvénient, outre la présence obligatoire d'un buffer et un temps de réponse plus long (réduction des performances globales du canal du fait de l'attente du signal XON), est la complexité de mise en oeuvre d'un mode d'échange full duplex. Dans ce cas, les caractères de contrôle de flux doivent être extraits (et traités) du flux de données reçues, ce qui limite l'ensemble des caractères transmis. En plus de ces deux protocoles standard communs pris en charge à la fois par le PU et le système d'exploitation, il en existe d'autres. Publication : cxem.net
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