Интерфейсы модема

Интерфейс RS232 (V.24/V.28)

Последовательные интерфейсы и наиболее распространены, среди них RS232, нашли широкое применение в модемах. RS232 разработан как стандарт для соединения компьютеров и различных последовательных периферийных устройств. Международный союз электросвязи ITU-T (МККТТ) использует аналогичные рекомендации под названием v.24/v/28. Модификация D RS232 предусматривает некоторые дополнительные линии тестирования, а в качестве наиболее предпочтительного соединителя для данного интерфейса рекомендуют разъем DB-25. Самой последней является модификация Е, принятая в июле 1991года как стандарт EIA/TIA-232E. В этом стандарте нет никаких технических изменений, которые могли бы привести к проблеме совместимости с предыдущими вариантами.

Стандарт v.24 содержит описание линий и набора сигналов между DTE и DCE. В RS232 используется другое обозначении линий. Однако, линии по обоим стандартам выполняют одни и те же функции. В стандарте v.24 большее количество линий, чем в RS232, потому что v.24 используется для других интерфейсов, то есть RS232 является подмножеством v.24. Рекомендация v.24 не определяет каких-либо характеристик или других физических аспектов реализации, такие как разъем или расположение контактов, длина кабеля и скорость обмена.

Технические характеристики подробно изложены в стандарте v.28.

Стандарты RS232 описывают 4 интерфейсные функции:

  1. Определение управления сигналов через интерфейс;
  2. определение формата данных пользователя, передаваемых через интерфейс;
  3. передача тактовых сигналов для синхронизации потока данных;
  4. формирование электрических характеристик интерфейса.

 

Сигналы интерфейса RS232

Интерфейс RS232 является последовательным асинхронным интерфейсов. Последовательная передача означает, что данные передаются по единственной линии. Для синхронизации битам данных предшествуют специальные стартовые биты. После битов данных следует бит приоритета и один или два стоповых бита. Такая группа битов: стартовый, данные, приоритетовый, стоповый носит название старт-стопового символа. Каждый старт-стоповый символ содержит: 1 информационный символ, например, символ кода ASCII, который представлен 7 битами.

Для передачи символов по интерфейсу RS232 наибольшее распространение получил формат: 1 стартовый бит, 7 бит-символ, 1 бит паритета, 2 бита – стоповые.

+5 В    

Рисунок - Представление буквы А уровнями TTL

 

Начало асинхронного символа всегда отмечает низкий уровень стартового бита. После него следует 7 бит данных кода ASCII. Бит паритета устанавливается в 1 или 0, чтобы общее число единиц в восьмибитной группе было нечетным (нечетный паритет) или четным (четный паритет). Последними передаются 2 стартовых бита представленных высоким уровнем напряжения. Передается справа налево. Часто используется национальное расширение кода ADCII, который полностью включает в себя 128 символов стандартных и 120 дополнительных символов с 1 в старшем бите. Среди дополнительных символов используются буквы ряда европейских алфавитов, греческого алфавита, математических символов.

В нашей стране используется ADCII, состоящий из 256 символов, и каждый символ кодируется 8 битами.

Удобно передавать каждый символ расширенной кодировки в виде отдельного старт-стопового символа. Поэтому часто используется формат, состоящий из 1 стартового бита, 8-ми информационных и одного стопового бита. При этом бит паритета не используется. Таким образом, полный асинхронный символ данных состоит из 10-11 бит. Пользовательские данные содержат только 7-8 бит.

В приведенном примере исполнен четный паритет, поэтому девятый бит равен 0.

Используемые в интерфейсе RS232 уровни сигналов отличаются от уровней сигналов, действующих в модеме или компьютере. Логический 0 (ноль) передается сигналом положительного напряжения в диапазоне +3 - +25В, а логическая единица – отрицательным напряжением.

На рисунке показан асинхронный сигнал для буквы А в том виде, в котором он представлен на линиях TxD и RxD RS232. Каждая линия интерфейса задается функциональным описанием.

Все линии обмена сигналами между DTE и DCE, определенные стандартом, делят на основные 4 группы:

  1. Линии данных;
  2. Линии управления;
  3. Линии синхронизации;
  4. Линии сигнальной и защитной земли.

Все эти линии приведены в таблице и соответствуют обозначениям стандарта v.24.

Кроме того, указано направление передачи между DTE и DCE. Коротко рассмотрим все линии RS232.

Сигнальная «земля» (АВ) – эта линия является общим проводом для всех электрических цепей, образованными линиями физического интерфейса.

Стандартные рекомендации присоединяют этот провод к защитной земле путем внутреннего соединения DCE. Смысл такого соединения заключается в том, что корпуса устройств оказывают соединение через штепсельную розетку.

Защитная «земля» (AD) – это линия присутствует в интерфейсе с разъемом DB-25 и предполагает соединение с корпусом устройства.

«Передаваемые данные» (ВА). Сигнал, передаваемый по этой линии вырабатывает в DTE для передачи DCE. Посылает сигналы между кодами команд, управляющих работой DCE, должен передать удаленному DCE. Если DTE не передает данные, то он удерживает эту линию в состоянии логической 1. Это свойство можно использовать, чтобы отличить DTE от DCE. Согласно стандарта, DTE не будет передавать данные до тех пор, пока управление запрос линии передатчика, сброс передатчика, готовности DTE и DCE не будут готовы одновременно находиться в активном состоянии (On). Независимо от того, относится эта линия в DTE или к DCE, она всегда называется одинаково – передаваемые данные – это выход для DTE и вход для DCE.

«Принимаемые данные» (ВВ). Сигналы, присутствующие на этой линии вырабатывают местные DCE для передачи местных DTE. Они могут быть ответами, передаваемыми DCE не команды, или данными, полученными от удаленных DCE. Если не выполнилась операция подтверждения приема команды, стандартная DCE удерживает линию в состоянии логической 1 при условии, что линия «указатель несущей» находится в неактивном состоянии (off). При полудуплексной передаче эта линия удерживается в состоянии логической 1, когда линия «запрос передачи» находится в активном состоянии, а также в течение короткого промежутка времени при переходе из активного состояния в неактивное. Независимо от того, относится эта линия к DTE или DCE, она называется одинаково – «принимаемые данные» - это выходная линия для DCE и входная для DCE.

«Запрос передачи» (СА). Сигнал на этой линии вырабатывается DTE. В симплексных и дуплексных системах активное состояние этой линии обеспечивает удержание DCE в режиме передачи. Переключение в неактивном состоянии прекращает передачу. Состояние этой линии никак не влияет на работу DCE как приемника. В полудуплексных системах переключение этой линии в активное состояние переводит DCE в режим передачи и приостанавливает его работу на прием. Когда DTE переключает эту линию в неактивное состояние, DCE начинает работать в режиме приема.

Переключение линии «запрос передачи» из неактивного состояния в активное состояние является сигналом на переход DCE в режим передачи. DCE может выполнять любые действия, необходимые для подготовки к передаче и после их завершения устанавливают линию «готовность к передаче» в активное состояние, сообщая тем самым, что DCE может передавать данные. Переключение линии «запрос передачи» из активного в неактивное состояние является сигналом для DCE для завершения обработки любых данных, которые получены от DTE. Затем DCE прекращает передачу и переходит в режим приема. В завершение этого процесса устройство DCE сообщает путем переключения линии «готовность к передаче» в неактивное состояние.

«Готовность к передаче» (СВ). Сигнал на этой линии вырабатывает DCE. Эти сигналы сообщают, что DCE готов к приему данных от связанных с ним DTE. Если линия находится в неактивном состоянии, DTE не может передавать данные. И только при переключении линии в активное состояние она готова принимать данные.Обычно сигнал «готовность к передаче» является ответом на запрос передачи. Однако, DCE может переключать линию в неактивное состояние, чтобы сообщить DTE о необходимости приостановки передачи данных на некоторый конкретный промежуток времени. Любые данные, переданные после установки линии в неактивном состоянии, могут быть не приняты DCE. DCE может в любой момент активизировать эту линию при условии, что линия «запрос передачи» находится в активном состоянии. Эта процедура известна как аппаратное управление потоком данных. Если линия «запрос передачи» не используется, то DCE будет работать, как будто она находится в активном состоянии.