Vienkāršs RS-232 adapteris - strāvas cilpa

Adapteris datora datora un kontrolieru savienošanai ar pašreizējo cilpas interfeisu. Tam nav vajadzīgas ierobežotas detaļas, tas ir pieejams ražošanai pat mājās.

1969. gadā Amerikas Elektroniskās rūpniecības asociācija izstrādāja RS-232C sakaru saskarni. Tās sākotnējais mērķis ir nodrošināt sakarus starp attāliem datoriem, kas atrodas tālu.

Šīs saskarnes analogs Krievijā tiek saukts par “Joint S2”. Saziņa starp datoriem notiek, izmantojot modemus, bet tajā pašā laikā ar RS-232C saskarni datoriem tika savienotas tādas ierīces kā “pele”, kuru sauca arī par “komovskaya”, kā arī skeneri un printeri. Protams, visiem tiem vajadzēja būt iespējai izveidot savienojumu, izmantojot RS-232C interfeisu.

Pašlaik šādas ierīces pilnībā netiek izmantotas, lai gan RS-232C joprojām ir pieprasīts: pat dažiem jauniem klēpjdatoru modeļiem ir šī saskarne. Šāda klēpjdatora piemērs ir rūpnieciskā klēpjdatora modelis TS Strong @ Master 7020T series Core2Duo. Šādu klēpjdatoru veikalos "Mājas dators", protams, nepārdod.

Dažiem rūpniecības kontrolieriem ir pašreizējais cilpas interfeiss. Lai savienotu datoru ar RS-232C saskarni un līdzīgu kontrolieri, tiek izmantoti dažādi adapteri. Šajā rakstā aprakstīts viens no tiem.

RS-232 adapteri - strāvas cilpu izstrādāja mūsu uzņēmuma speciālisti, un tā darbības laikā parādīja augstu uzticamību. Tā atšķirīgā iezīme ir tā, ka tā nodrošina pilnīgu datora un kontroliera galvanisku izolāciju. Šāda shēmas konstrukcija ievērojami samazina abu ierīču atteices iespējamību. Turklāt ražošanas apstākļos to ir viegli izgatavot pats: shēma nav liela apjoma, nesatur trūcīgas detaļas un, kā likums, nav jāpielāgo.

Lai izskaidrotu šīs shēmas darbību, vismaz vispārīgi ir jāatgādina par RS-232C un Current Loop saskarņu darbību. Vienīgais, kas viņus vieno, ir seriālā datu pārraide.

Atšķirība ir tāda, ka signāliem ir atšķirīgs fiziskais līmenis. Turklāt RS-232C saskarnei papildus faktiskajām datu pārraides līnijām ir arī vairāki papildu vadības signāli, kas paredzēti darbam ar modemu.

Datu pārsūtīšanas process TxD līnijā ir parādīts 1. attēlā (TxD ir raidītāja līnija. Dati no tā tiek secīgi izvadīti no datora).

Pirmkārt, jāatzīmē, ka dati tiek pārraidīti, izmantojot bipolāru spriegumu: loģiskās nulles līmenis līnijā atbilst spriegumam + 3 ... + 12V, un loģiskās vienības līmenim -3 ... 12V. Saskaņā ar terminoloģiju, kas nāk no telegrāfijas tehnoloģijām, loģiskās nulles stāvokli dažreiz sauc par SPASE vai "depress", bet loģisko vienību sauc par MARK - "press".

1. attēls

KONTROLES ķēdēs pozitīvs spriegums atbilst loģiskai vienībai (ieslēgts), bet negatīvs spriegums - loģiskai nullei (izslēgts). Visi mērījumi tiek veikti attiecībā pret SG kontaktu (informācijas zeme).

Faktisko datu pārsūtīšanu veic starta / apturēšanas režīmā ar secīgu asinhrono metodi. Šīs metodes pielietošana neprasa papildu sinhronizācijas signālu un līdz ar to papildu līniju pārraidi.

Informācija tiek pārsūtīta baitos (astoņu bitu binārais skaitlis), ko papildina pieskaitāmā informācija. Pirmkārt, tas ir sākuma bits (bits ir viens binārs bits), pēc kura ir astoņi datu biti. Tieši aiz viņiem nāk paritātes bits un galu galā - pieturas bits. Var būt vairāki pieturas biti. (Bits ir saīsinājums no angļu binārā cipara - binārā cipara).

Ja nav datu pārraides, līnija atrodas loģiskas vienības stāvoklī (līnijas spriegums ir -3 ... 12V). Sākuma bits sāk pārraidi, iestatot līniju uz nulles loģiku. Uztvērējs, kas savienots ar šo līniju, pēc sākuma bita saņemšanas sāk skaitītāju, kas saskaita laika periodus, kas paredzēti katra bita nosūtīšanai. Īstajā laikā, kā likums, intervāla vidū uztvērējs vārtos līnijas stāvokli un atceras tās stāvokli. Šī metode nolasa informāciju no līnijas.

Lai pārbaudītu saņemtās informācijas ticamību, tiek izmantots paritātes pārbaudes bits: ja pārsūtītajā baitā esošo vienību skaits ir nepāra, tad tām pievieno vēl vienu vienību - paritātes pārbaudes bitu. (Tomēr tas var pievienot baitus, gluži pretēji, līdz tas ir nepāra. Viss ir atkarīgs no pieņemtā datu pārsūtīšanas protokola).

Uztvērēja pusē tiek pārbaudīta paritāte un, ja tiek atklāts nepāra vienību skaits, programma labo kļūdu un veic pasākumus tās novēršanai. Piemēram, tas var pieprasīt neveiksmīga baita atkārtotu pārsūtīšanu. Tiesa, paritātes pārbaude ne vienmēr tiek aktivizēta, šo režīmu var vienkārši izslēgt, un pārbaudes bits šajā gadījumā netiek pārsūtīts.

Katra baita pārraide beidzas ar stop bitiem. Viņu mērķis ir apturēt uztvērēja darbību, kas saskaņā ar pirmo no tiem iet gaidīt nākamo baitu vai drīzāk tā sākuma bitu. Stop bit līmenis vienmēr ir loģisks 1, tāpat kā līmenis pauzēs starp vārdu pārsūtīšanu. Tāpēc, mainot pieturas bitu skaitu, jūs varat pielāgot šo paužu ilgumu, kas ļauj sasniegt uzticamu saziņu ar minimālu ilgumu.

Visu seriālā interfeisa algoritmu datorā veic speciāli kontrolieri bez centrālā procesora līdzdalības. Pēdējais konfigurē šos kontrolierus tikai noteiktam režīmam un augšupielādē tajā datus pārsūtīšanai vai saņem saņemtos datus.

Strādājot ar modemu, RS-232C interfeiss nodrošina ne tikai datu līnijas, bet arī papildu vadības signālus. Šajā rakstā detalizēti tos izskatīt vienkārši nav jēgas, jo ierosinātajā adaptera shēmā tiek izmantoti tikai divi no tiem. Tas tiks apspriests zemāk shēmas shēmas aprakstā.

Papildus RS-232C ļoti izplatīta ir seriālā saskarne IRPS (radiālā saskarne ar seriālo komunikāciju). Viņa otrais vārds ir Current Loop. Šī saskarne loģiski atbilst RS-232C: tas pats seriālo datu pārraides princips un tas pats formāts: sākuma bits, datu baits, paritātes bits un beigu bits.

Atšķirība no RS-232C ir tikai sakaru kanāla fiziskā realizācijā. Loģiskos līmeņus pārraida nevis spriegumi, bet strāvas. Līdzīga shēma ļauj organizēt saziņu starp ierīcēm, kas atrodas pusotra kilometra attālumā.

Turklāt “strāvas cilpai”, atšķirībā no RS-232C, nav vadības signālu: pēc noklusējuma tiek pieņemts, ka tie visi ir aktīvā stāvoklī.

Lai garo sakaru līniju pretestība neietekmētu signāla līmeni, līnijas tiek barotas caur strāvas stabilizatoriem.

Zemāk redzamajā attēlā parādīta ļoti vienkāršota pašreizējās cilpas saskarnes diagramma. Kā jau minēts, līnijas darbība tiek nodrošināta no strāvas avota, kuru var uzstādīt gan raidītājā, gan uztvērējā, kam nav nozīmes.

2. attēls

Loģiska vienība rindā atbilst strāvai 12 ... 20 mA, un loģiska nulle atbilst strāvas trūkumam, precīzāk, ne vairāk kā 2 mA. Tāpēc raidītāja "strāvas cilpa" izejas posms ir vienkāršs tranzistora slēdzis.

Kā uztvērējs tiek izmantots tranzistora optoelements, kas nodrošina galvanisko izolāciju no sakaru līnijas. Lai komunikācija būtu divvirzienu, nepieciešama vēl viena un tā pati cilpa (divas sakaru līnijas), lai gan pārraides metodes ir zināmas divos virzienos un vienā vītā pārī.

Sakaru kanāla izmantojamību ir ļoti vienkārši pārbaudīt, ja kāda no abiem vadiem spraugā ir iekļauts miliammetrs, vēlams, skaitītāja skaitītājs. Ja datu pārraide nenotiek, tai vajadzētu parādīt strāvu, kas ir tuvu 20 mA, un, ja dati tiek pārraidīti, var pamanīt nelielu bultiņas raustīšanos. (Ja pārraides ātrums nav liels, bet pati pārraide notiek paketēs).

RS-232C adaptera - “Strāvas cilpa” - shēmas ir parādītas 3. attēlā.

3. attēls. RS-232C adaptera shematiska diagramma - “Current loop” (noklikšķinot uz attēla, diagramma tiks atvērta lielākā formātā)

Sākotnējā stāvoklī signāls Rxd ir loģiskas vienības stāvoklī (sk. 1. attēlu), tas ir, uz tā esošais spriegums ir -12 V, kas noved pie tranzistora optoelementa DA2 atvēršanas, un līdz ar to arī tranzistors VT1, caur kuru caur pašreizējo stabilizatoru un optoelementa LED plūst 20 mA strāva. kontroliera uztvērējs, kā parādīts 4. attēlā. "Pašreizējai cilpai" tas ir loģiskās vienības stāvoklis.

Kad signāls Rxd iegūst loģiskās nulles vērtību (spriegums + 12V), optoelements DA2 tiek aizvērts un tranzistors VT1 ir savienots ar to, tāpēc strāva kļūst nulle, kas pilnībā atbilst interfeisa "Strāvas cilpa" prasībām. Tādējādi sērijveida dati tiks pārsūtīti no datora uz kontrolieri.

Dati no kontroliera uz datoru tiek pārsūtīti caur optoelementu DA1 un tranzistoru VT2: kad pašreizējā cilpas līnija atrodas loģiskas vienības stāvoklī (strāva 20 mA), optoelements atver tranzistoru VT2 un RS-232C uztvērēja ieejā parādās spriegums -12 V, kas saskaņā ar 1. attēlu ir loģiskais līmenis vienības. Tas atbilst pauzei starp datu pārsūtīšanu.

Kad pašreizējās cilpas sakaru līnijā pašreizējā cilpa ir nulle (loģiskā nulle), optoelements DA1 un tranzistors VT2 tiek slēgti pie ieejas RxD, būs spriegums + 12V - atbilst loģiskās nulles līmenim.

Lai saņemtu bipolāru spriegumu RxD ieejā, tiek izmantoti signāli DTR datu terminālis gatavs un RTS pieprasījums nosūtīt.

Šie signāli ir paredzēti darbam ar modemu, taču šajā gadījumā tos izmanto kā RxD līnijas enerģijas avotu, tāpēc papildu avots nav nepieciešams. Programmatiski šie signāli tiek iestatīti šādā veidā: DTR = + 12 V, RTS = -12 V. Šie spriegumi ir izolēti viens no otra ar diodēm VD1 un VD2.

Lai patstāvīgi ražotu adapteri, jums būs nepieciešama šāda informācija.

Preču saraksts.

DA, DA = 2xAOT128

R1 = 1x4,7K

R2, R4 = 2x100K

R3 = 1x200

R6, R7 = 2x680

R8, R9, R10 = 3x1M

VD1, VD2, VD3, VD4, VD5 = 5xKD522

VT1, VT2 = 2xKT814G

Ja vietējo AOT128 optoelementu vietā tiek izmantots imports 4N35, kas, visticamāk, pašreizējā radio tirgū, rezistori R2, R4 jāiestata uz 820K ... 1M.

Kontroliera savienojums ar datoru ir parādīts 4. attēlā (kontrolierīcē atrodas strāvas stabilizatori).

4. attēls

5. attēlā parādīta pabeigtā adaptera plāksne.

5. attēls Gmātesplates adapteris

Savienojums ar datoru tiek veikts, izmantojot standarta DB-9 tipa savienotāju (sievietes daļa), izmantojot standarta seriālā porta kabeli.

Dažreiz pēc izskata paliek līdzīgi UPS kabeļi (nepārtraukti). Viņiem ir īpaša elektroinstalācija un tie nav piemēroti adaptera pievienošanai.

Pašreizējās cilpas saskarnes līnijas ir savienotas, izmantojot spailes skavas.

Boriss Aladyshkin