Лекции по ВМСС. Конспект лекций по курсу "Электронные вычислительные машины, системы и сети"

• Название: Конспект лекций по курсу "Электронные вычислительные машины, системы и сети"
• Дата: 14.02.2022
• Размер: 3.89 Mb.
• Имя файла: Лекции по ВМСС.doc
• Тип: Конспект; #361333
• страница: 18 из 24

Частью стандарта RS-232-C являются определения и символические обозначения ли­ний управления, содержащих интерфейс или терминал с модемом (см. рис. 9.11). Соеди­нения обычно реализуются 25-контактными разъемами, номера контактов которых при­ведены во втором столбце. Номера в скобках, находящиеся в первом столбце, относят­ся к стандарту CCITT.



Рис. 9.10. Схема согласования передающей и приемной линий интерфейса RS-232-C



Рис. 9.11. Определения линий управления стандарта RS-232-C

Для связи по прямой телефонной линии требуются только восемь первых из пока­занных на рис. 9.11 линий. При передаче в модем посылается сигнал "запрос передачи" (СА), который подтверждается сигналом "сброса передачи" (СВ). Затем по линии "пе­редаваемые данные" (ВА) начинается собственно передача. При приеме модем возбуж­дает сигнал на линии "детектор сигнала'"приемной линии" (CF), показывая прием сигна­ла от модема с другого конца линии связи. Принятые данные передаются в интерфейс или терминал по линии "принятые данные" (ВВ). Сигнал "готовность модема" означает, что модем включен и находится в рабочем режиме. Эта линия должна быть активной как при передаче, так и при приеме.

Если линия связи является частью коммутируемой телефонной системы, потребуют­ся еще минимум две линии. Сигнал в модем по линии ''готовность терминала" (CD) управляет коммутацией модема, что позволяет образовать линию связи. Модем посыла­ет в интерфейс или терминал сигнал "индикатор звонка" (СЕ), показывая, что он при­нимает сигнал звонка. Для ответа на этот сигнал интерфейс или терминал должны реа­гировать активным сигналом "готовность терминала". Он заставляет модем отвечать "как звенящий телефон".

В синхронной связи совместно с данными необходимо передавать синхронизирую­щую информацию. Для этого предусмотрены две линии "синхросигнал передатчика". Линия "источник DTE" (DA) служит для передачи синхронизирующей информации из интерфейса или терминала в модем, а линия "источник DCF" - для передачи в'другом направлении. Так как модемы синхронной связи часто допускают две скорости передачи данных или два диапазона скоростей, линии "селектор скорости данных" (СИ и С1) не­сут информацию о скорости передачи. По линии СН эта информация передается из ин­терфейса или терминала в модем, а по линии CI - в другом направлении, показывая те­кущую скорость передачи модема.

В быстродействующих синхронной или асинхронной линиях связи оказалось эффек­тивнее передавать информацию пакетами, содержащими наряду с данными идентифика­цию и информацию для обнаружения ошибок. Пакеты обычно применяют при взаимо­действии компьютеров друг с другом. Вместе с передачей пакетов необходимы опреде­ленные квитирование и контроль, что лучше всего осуществить по вторичной (обрат­ной) низкоскоростной линии связи. Последние пять линий, определенные на рис. 9.11, предназначены именно для вторичных передач. Мы не будем касаться этих линий, так как подробное рассмотрение пакетов и протоколов связи выходит за рамки книги.

Следует отметить наличие еще одного стандарта на передачу данных между интерфей­сом или терминалом и модемом. Он называется стандартом 20-мА петли и реализуется



Рис. 9.12. Схема передачи и приема сигналов 20-мА петли

петлевой линией, в которой имеется ток 20 мА в состоянии маркера (1), а в состоянии пробела (0) ток отсутствует. В данной конфигурации одно из взаимодействующих уст­ройств должно быть активным и служить источником тока, а другое устройство долж­но быть пассивным. Исторической основой этого стандарта являются механические те­летайпы, в которых ток управлял соленоидами, но он сохранился даже в большинстве современных терминалов с дисплеем наряду со стандартом RS-232-C. Схемы для переда­чи и приема сигналов 20-мА токовой петли приведены на рис. 9.12.

Мы не касались многих деталей стандартов. Имеется множество книг по теории и практике передачи данных, некоторые из которых упомянуты в списке литуратуры к данной главе. Мы стремились показать, как соединяются интерфейс компьютера и си­стема связи, и дать информацию, необходимую при проектировании интерфейса.

Рис. 9.13. Последовательный связной интерфейс 8251А

9.1.4 Программируемый связной интерфейс

Как пример устройства последовательного интерфейса, рассмотрим микросхему 8251А программируемого связного интерфейса, схема которой представлена Hd рис. 9.13. Эту микросхему можно запрограммировать для асинхронной или синхронной передачи. Буферные регистры входных и выходных данных разделяют порт с одним и тем же интерфейсом. Поспелова гельный двоичный погок со входа RxD вводится в регистр сдвига приемника, а затем биты данных передаются в буферный регистр входных данных, а отгуди в процессор. Выводимые биты данных процессор помещает в буферный регистр выход­ных данных, затем они передаются в регистр сдвига передатчика и вместе с битами син­хронизации — на выход TxD. Содержимое регистра режима, который инициализируется выполняемой программой, определяет синхронный или асинхронный режим и формат передаваемых и принимаемых символов. Регистр управления, который также устанав­ливается программой, координирует работу интерфейса, а регистр состояния обеспечи­вает программе определенную информацию. Для синхронной связи необходимы регист­ры для хранения символов синхронизации.

Несмотря на то, что процессор может адресовать семь регистров микросхемы, она ас­социируется с адресами всего двух портов. Вход C/D подключается к линии адреса АО

и она дифференцирует адреса двух портов. Микросхема интерпретирует сигналы C/D.

RD и WR в соответствии с табл. 9.1.

Таблица 9.1

Интерпретация сигналов управления



Остальные комбинации сигналов переводят тристабильные выходы D7-DO в высоко" импедансное состояние.

Выбор регистров режима, управления или символа синхронизации зависит от после­довательности обращения, схема которой представлена на рис. 9.14. После аппаратного сброса или приказа с установленным в 1 битом сброса следующий вывод с АО = 1 (т. е. с C/D = 1, RD = 1 и WR = 0) предназначен для регистра режима. Форматы регистра ре­жима для асинхронного и синхронного случаев показаны на рис. 9.15. Если два младших бита режима содержат нули, интерфейс переводится в синхронный режим и старший бит определяет число символов синхронизации. При этом следующие один или два байта, вы­водимые с АО = 1, становятся символами синхронизации. Если два младших бита режи­ма не равны 0, интерфейс работает в асинхронном режиме. В любом случае все последу­ющие байты до другого сброса направляются в регистр управления (если АО = 1) или в буферный регистр выходных данных (если АО = 0).

В синхронном режиме скорости в бодах передатчика и приемника, равные частотам сдвига регистров сдвига, совпадают с частотами сигналов на входах ТхС и RxC соответ­ственно. При работе в асинхронном режиме три оставшиеся комбинации младших бит в регистре режимов определяют множитель скорости. Взаимосвязь между частотами



Рис. 9.14. Схема размещения выводимых байт

Т\С и RxC входов синхронизации и скоростями в бодах передатчика и приемника име­ет следующий вид

частота синхронизации = множитель X скорость в бодах.

Когда младшие биты регистра режима содержат 10 и скорости в бодах передатчика и приемника равны 300 и 1200, частота на входе ТхС должна быть 4800 Гц, а на входе "RxC - 19,2 кГц

В обоих режимах биты 2 и 3 показывают число информационных бит в каждом сим­воле, бит 4 определяет наличие или отсутствие бита паритета, а бит 5 - тип паритета (не­четный или четный). В асинхронном режиме два старших бита показывают число стопо­вых бит. Для синхронного режима бит 6 показывает, каким является сигнал SYNDET-входным или выходным, а бит 7 задает число символов синхронизации



Рис. 9.15. Форматы регистра режима: асинхронный (а) и синхронный (б)

Если контакт SYNDET служит выходом, его сигнал становится активным, когда об­наружено соответствие входного двоичного потока и символа (ов) синхронизации. Ког­да же поиск символов синхронизации осуществляется внешним устройством, на вход SYNDET подается сигнал о фиксации соответствия. Этот же контакт, но только в каче­стве выхода применяется и при асинхронной работе. Сигнал на этом выходе называется сигналом обнаружения разрыва и он высоким уровнем отмечает прием символа, состоя­щего из одних нулей.

Формат регистра управления приведен на рис. 9.16. Бит 0 этого регистра должен со­держать 1 до вывода данных, а бит 2 должен быть в состоянии 1 до приема данных. Про­граммный ответ модему осуществляется установкой в 1 бита 1, так как при этом на вы­ходе DTR формируется 0, а инверсия DTR обычно подключается к линии CD модема. Состояние 1 бита 3 формирует TxD = 0, вызывая передачу символов разрыва.

Рис. 9.16. Формат регистра управления

Примечание. Во всех случаях действие предпринимается, когда бит установлен в 1

Установка в 1 бита 4 вызывает сброс всех бит ошибок в регистре состояния. Бит 5 применяется для выдачи сигнала "запрос передачи" (RTS) в модем. Если инверсия сигнала на кон­такте RTS подключена к линии СА модема, то загрузка 1 в бит 5 вызывает высокий уровень на линии СА. Установка бита 6 в состояние 1 вызывает реинициализацию 8251А и переход к последовательности сброса (т. е. осуществляется возврат в начало схемы на рис. 9.14 и следующий вывод производится в регистр режима). Бит 7 применяется толь­ко в синхронном режиме; установка его в 1 заставляет 8251А начать поиск символа (ов) синхронизации

На рис. 9.17. показаны типичные схемы подключения к модемам для асинхронной и синхронной передач. При синхронной передаче предполагается, что синхронизацией управляет модем и его связное оборудование. Кроме того, если это же оборудование применяется для обнаружения символа (ов) синхронизации, оно информирует 8251А об их обнаружении по линии SYNDET. С другой стороны, если символ (ы) синхрониза­ции отыскивает сам 8251А, он может использовать линию SYNDET, чтобы сообщить мо­дему об успешном поиске. Для удовлетворения требований стандарта RS-232-C необхо­димы драйверы и приемники, преобразующие ТТЛ-совместимые сигналы TxD и RxD в требуемые уровни напряжения (см рис. 9.10)

Ниже приведен программный фрагмент, который инициализирует регистр режима и содержит приказ разрешения передатчика и запуска асинхронной передачи со следую­щим форматом: 7 бит символа, бит четного паритета и 2 стоповых бита.

MOV AL,11111010B

OUT 51H,AL

MOV AL,00110011B

OUT 51H,AL

Здесь предполагается, что регистры режима и управления имеют адрес 51Н, а частоты синхронизации в 16 раз больше соответствующих скоростей в бодах.

Следующий фрагмент переводит 8251А в синхронный режим и заставляет его начать поиск двух смежных символов синхронизации:

MOV AL,00111000B

OUT 51H,AL

MOV A1_,16H

OUT 51H,AL

MOV AL,10010100B

OUT 51H,AL 338



Можно также использовать для выбора скорости - линия модема СН

б)

Рис. 9.17. Подключения микросхемы 8251А к асинхронному (а) и синхронному (б) мо­дему Примечание. Подключения линий управления зависят от спецификаций модема

Как и в первом примере, символы содержат 7 информационных бит и бит четного па­ритета, но, разумеется, стоповые биты отсутствуют.

Формат регистра состояния приведен на рис. 9.18. Биты 1, 2 и 6 отражают состояния сигналов RxRDY, TxE и SYNDET. Бит TxRDY показывает, что буфер выходных данных



Рис. 9.18. Формат регистра состояния

пустой. В отличие от контакта TxRDY на этот бит не влияет входной сигнал CTS или бит управления TxEN. Бит RxRDY показывает, что символ принят и готов для ввода в процессор. Биты TxRDY и RxRDY можно использовать для программного ввода-выво­да, а сигналы с соответствующих контактов можно подключить к линиям запросов пре­рываний для организации ввода-вывода по прерываниям. Бит TxRDY автоматически сбрасывается, когда имеется символ для передачи, а бит RxRDY - когда установивший его символ введен процессором. Бит 2 показывает, что регистр сдвига передатчика ожи­дает загрузки символа из буферного регистра выходных данных._В синхронной переда­че, пока этот бит установлен, передатчик будет брать данные из регистров символов син­хронизации до загрузки данных в буферный регистр выходных данных. Биты 3, 4 и 5 показывают ошибки паритета, перегрузки и кадра. Когда обнаруживается ошибка, соот­ветствующий ей бит устанавливается в 1. Если инверсию выхода DSR подключить к ли­нии СС, то бит 7 отражает состояние модема - он устанавливается в 1, когда модем включен и находится в рабочем режиме.

На рис. 9.19 приведена типичная программа, в которой используется программный ввод-вывод для ввода 80 символов из 8251А (адрес буферного регистра данных равен 0050) и размещения их в буфере памяти, начинающегося с LINE. Внутренний цикл не­прерывно проверяет бит RxRDY до тех пор, пока он не устанавливается символом, при­нятым в буферный регистр входных данных. Затем новый принятый символ пересыла-



Рис. 9.19. Ввод строки символов через интерфейс 8251А

ется в память и контролируются биты ошибок Если текущий символ появился до вво­да предыдущего символа или во время передачи возникли ошибки паритета или кадра, ввод прекращается и вызывается процедура обработки ошибки, которая обычно прове­ряет отдельные биты ошибок, печатает соответствующее сообщение и сбрасывает биты ошибок.

Ввод символа автоматически сбрасывает бит RxRDY, поэтому если другой символ не принят до начала внутреннего цикла, внутренний цикл должен повторяться до тех пор, пока следующий входной символ не установит RxRDY = 1. Если входные символы име­ют меньше 8 бит, неиспользуемые старшие биты в буферном регистре данных всегда возвращаются в состояние 0. Бит паритета не передается в процессор, поэтому контроль ошибок паритета можно осуществить только по состоянию бита ошибки паритета в ре­гистре состояния. Когда при выводе длина символов меньше 8 бит, ненужные старшие биты в буферном регистре выходных данных игнорируются.

9.2 ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ СВЯЗЬ

Параллельная связь осуществляется одновременной передачей нескольких бит по отдельным линиям. Ее преимущество по сравнению с последовательной связью заклю­чается в том, что для линий с заданной максимальной двоичной скоростью обеспечива­ется более высокая скорость передачи информации. Недрстажем же является, конеч­но, стоимость дополнительных пиний, и так как расходы увеличиваются с расстоянием, ' параллельная связь применяется на большие расстояния, если только требуется высокая скорость передачи данных.

В отличие от-лоследовательной связи четкие стандарты на параллельную связь отсут­ствуют. Параллеяьные передачи выполняются либо простым помещением данных в бу­ферный регистр выходных данных интерфейса или восприятием данных из буферного регистра входных данных интерфейса, либо .ими управляют сигналы квитирования и (или) синхронизации. Обычно одновременно передается один символ <или другая еди­ница информации) и необходимости определения конца символа или начала передачи не возникает. Четко определенный формат синхронной или асинхронной передачи отсут­ствует, но, если действия устройства и интерфейса координирует сигнал синхронизации, передача считается синхронной. Если же применяются только квитирующие сигналы, пе­редача считается асинхронной.

Интерфейс можно спроектировать только на вывод, только на ввод, на ввод и вывод по отдельным наборам линий, или выполнять ввод-вывод по одному набору двунаправ­ленных линий. Если интерфейс подключен к строчному принтеру, т должен только вы­водить данные, а если он обслуживает карточный считыватель, интерфейс должен телько-вводить данные. В интерфейсе, обслуживающем перфоленточные считыватель и перфо­ратор, потребуются один набор входных линий и один набор выходных линий, но в ин­терфейсе для устройства, которое не производит одновременные ввод и вывод данных, можно применить один набор двунаправленных линий. "^ь

На рис. 9.20, а показан типичный выходной параллельный интерфейс, в котором от­сутствуют линии управления. В этом случае содержимое буферного регистра данных по­стоянно выдается на линии данных, связывающие интерфейс и устройство вывода. Если устройство вывода состоит из регистра-защелки и управляемого им набора реле, ком­пьютер может управлять этими реле, просто помещая данные в буферный регистр данных. На рис. 9.20, б изображен типичный параллельный интерфейс с линиями квитирова­ния и отдельными подключениями к периферийному устройству для ввода и вывода. В этом случае при в'ВоДе данные сначала помещаются на шину данных, а затем на линии готовности входных данных устанавливается 1. Интерфейс должен отреагировать загруз­кой данных в буфер входных данных и формированием 1 на пинии подтверждения вход:



Рис. 9.20. Типичные интерфейсы параллельной связи:

а — только ввод; б — ввод-вывод

ных данных. При получении подтверждения устройство снимает сигналы данных и го­товности. Когда интерфейс принял данные, он устанавливает бит состояния "готовность" и, возможно, посылает сигнал запроса прерывания. После того как процессор вводит данные, .гюерфьйх- сбрасывав i бит состояния ^s готовность" и перевопит лина-и данных в высокоимгедансно! состояние. Ei-ли был „делан запрос прерывания, он обрабатывается обычным образом

При выводе интерфейс устанавливает бит состояния "го",овнос1ь' и, возможно, фор­мирует запрос прерывания, когда буфер выходных данных освободился- После того как процессор выводит данные, интерфейс сбрасывает ^л \ остояния ' готовность", по­мещает данные на шину выходных данных и сигналичируе'! у( тройству по линии готов­ности выходных данных. Когда > стройстзо готово воспринять данные, оно загружает их в регистр-защелку, а затем возвращает подтверждение. После этого интерфейс снимает сигнал готовности выходных данных и вновь устанавливает бит состояния "готовность".