Таблица 1.12. Максимальные длины линий и скоростей передачи по СОМ-портам.
| RS232C | RS423A | RS422A | RS485 | ||||
| Длина линии (м) | Скорость передачи | Длина линии (м) | Скорость передачи | Длина линии (м) | Скорость передачи | Длина линии (м) | Скорость передачи |
| 15 | 20 Кбит/сек | 9 | 100Кбит/сек | 12 | 10 Мбит/сек | 12 | 10 Мбит/сек |
| - | - | 90 | 10 Кбит/сек | 120 | 1 Мбит/сек | 120 | 1 Мбит/сек |
| - | - | 1200 | 1 Кбит/сек | 1200 | 100 Кбит/сек | 1200 | 100 Кбит/сек |
Интерфейс RS232C.
Интерфейс RS-232C предназначен для подключения аппаратуры, передающей или принимающей данные (ООД – оконечное оборудование данных, или АПД – аппаратуры передачи данных) к оконечной аппаратуре каналов данных (АКД). В роли АПД может выступать компьютер, принтер, плоттер и другое периферийное оборудование. Этой аппаратуре соответствует аббревиатура DTE (DataTerminalEquipment). В роли АКД часто выступает модем, этой аппаратуре соответствует аббревиатура DCE (DataCommunicationEquipment). Конечной целью подключения является соединение двух устройств DTE.
Стандарт описывает:
- управляющие сигналы интерфейса,
- электрический интерфейс и
- типы разъемов.
Стандарт же определяет асинхронный или синхронный режимы обмена, но СОМ-порты компьютера поддерживают только асинхронный режим. Функционально RS232С эквивалентен стандарту МККТТ V.24/V.28 и стыку С2, но они имеют различные названия одних и тех же используемых сигналов.
Стандарт RS232C использует несимметричные передатчики и приемники. Сигнал передается относительно общего провода (“схемной земли”) и не обеспечивает гальванической развязки устройств. Логической единице соответствует уровень напряжения на входе приемника от –12 вольт до –3 вольт, логическому нулю соответствует напряжение на входе приемника от +3 вольт до +12 вольт. Между уровнями –3 и +3 вольт имеется зона нечувствительности, обуславливающая гистерезис приемника. Уровни сигналов на выходах передатчиков должны быть в диапазонах от –12 вольт до –5 вольт и от +5вольт до +12 вольт, соответственно. Разность потенциалов между “схемными землями” (SC) соединяемых устройств не должна превышать двух вольт, иначе возможно неверное восприятие приемником сигналов передатчика. Интерфейс предполагает наличие защитного заземления соединяемых устройств, если они оба питаются от сети переменного тока и имеют сетевые фильтры.
Преобразование параллельного кода, получаемого СОМ-портом от системной шины, в последовательный код для передачи по каналу, и обратное преобразование при приеме данных от терминала, выполняют специализированные контроллеры порта – микросхемы UART (UniversalAsynchronousReceiver-Transmitter – универсальный асинхронный приемо-передатчик). Эта же микросхема формирует и обрабатывает сигналы интерфейса. СОМ-порты IBMPCXT/AT базируются на микросхемах UARTi8250, 16450, 16550A.
Регламентируются и типы применяемых разъемов. На аппаартуре DTE, в том числе и на СОМ-портах следует устанавливать вилки (male) DB9P или DB25P, а на аппаратуре DCE (модемах) устанавливаются розетки (female) DB9S или DB25S.
Назначение и распределение сигналов интерфейса RS232C по разъемам СОМ-порта приведено в таблице 1.13.
Таблица 1.13. Назначение сигналов интерфейса RS232C.
| Сигнал | DB9S | DB25S | Назначение сигнала |
| PG | Защитная земля. Соединяется с корпусом устройства и экраном кабеля. | ||
| SG | 5 | 7 | Сигнальная (схемная) земля, относительно которой действуют уровни сигналов. |
| TD | 3 | 2 | Выход передатчика, последовательные данные. |
| RD | 2 | 3 | Вход приемника, последовательные данные. |
| RTS | 7 | 4 | Выход запроса передачи данных. Состояние лог.1 сообщает модему, что у терминала есть данные для передачи. |
| CTS | 8 | 5 | Вход разрешения (лог. 1) терминалу передавать данные. |
| DTR | 4 | 20 | Выход сигнала готовности терминала к обмену данными. Состояние лог. 1 поддерживает канал в состоянии соединения. |
| DSR | 6 | 6 | Вход сигнала готовности АПД (например, модема). |
| DCD | 1 | 8 | Вход сигнала обнаружения несущей удаленного терминала. |
| RI | 9 | 22 | Вход индикатора вызова (звонка). |
Интерфейс позволяет исключить канал удаленной связи вместе с парой модемов, соединив два интеллектуальных устройства DTE непосредственно, с помощью нуль-модемного кабеля.
При соединении аппаратуры DTEбез модемов, разъемы устройств соединяются между собой полным или минимальным нуль-модемным кабелем (Zero-modem, Z-modem).
Полный нуль-модемный кабель выполняется семижильным жгутом проводов, причем контакты DSR – DCD закорачиваются на каждом из разъемов кабеля, а для минимального нуль-модема достаточно всего трехжильного жгута. В последнем случае закорачиваются на каждом из разъемов кабеля контакты DTR - DSR - DCD, а так же RTS - CTS.
Питание ВУ от интерфейса RS-232C.
При подключении мыши или трекбола к СОМ-порту, они обычно получают питание +V от линий DTR и RTS, a –V – от TD, не используемых по прямому назначению. Так если исправная мышь с данным портом не работает, то нужно проверить уровни потенциалов на контактах разъема порта с этими сигналами. При инициализации порта, линии DTR и RTS переходят в состояние логического нуля, т.е. вырабатывают напряжение порядка +12 вольт, а линия TD – порядка –12 вольт. Потенциалами на этих линиях можно управлять через регистры СОМ-порта, что и делают соответствующие драйверы мыши и трекбола. Если потенциалы после их установки не соответствуют требуемым, то неисправность может быть и в регистрах порта, что легко проверяется (конечно, с отключенным манипулятором) тест-программой в режиме тестирования с внешней заглушкой.
Порт получает питание от блока питания через системную плату, и отсутствие напряжения +12 вольт сразу обнаруживается по неработоспособности дисков компьютера, а отсутствие напряжения –12 вольт могут заметить только устройства, подключенные к СОМ-портам. Не все блоки питания контролируют все выходные напряжения, поэтому неработоспособность терминальных устройств, подключенных к СОМ-порту, может быть и следствием неисправности блока питания компьютера.
Инфракрасный интерфейс.
Применение излучателей и приемников инфракрасного (ИК) диапазона позволяет осуществлять беспроводную коммуникацию между парой устройств, удаленных на расстояние метра, а иногда и нескольких метров. Различают ИК-системы связи с низкой (до 115 Кбит/сек), средней (1.152 Мбит/сек) и высокой (4 Мбит/сек) скоростями связи. В перспективе ожидаются и более высокие скорости обмена, которые позволят передавать даже «живое видео».
На скоростях 115 Кбит/сек для ИК-связи используются UART, совместимые с 16450/16550 и часто может конфигурироваться порт СОМ-2. Весьма привлекательно применение ИК-технологии для связи портативных компьютеров со стационарными, или док-станциями (PCDocking), расширяющими их до полноценной настольной конфигурации.
Интерфейс MIDI.
Цифровой интерфейс музыкальных инструментов MIDI (MusicalInstrumentDigitalInterface) представляет собой асинхронный интерфейс с частотой передачи 31,25 Кбит/сек. В интерфейсе применяется связь типа токовая петля 10мА с гальванической (оптронной) развязкой входной цепи.
Формат асинхронной посылки содержит старт-бит, 8 бит информации и стоп-бит, контроль четности отсутствует. Интерфейс поддерживается стандартными 5-контактными разъемами DIN и позволяет объединить группу, последовательно до 16 устройств, в локальную сеть.
В РС MIDI-порт имеется на большинстве плат звуковых адаптеров, и его сигналы выведены на неиспользуемые 12 и 15 контакты разъема Game-адаптера. Для MIDI-порта применяются ИМС UART, совместимые с MPU401, отличающиеся от обычных UART 8250 или 8251 тем, что имеют дополнительный регистр устройства. На некоторых системных платах применяются БИС контроллеров интерфейсов, в которых UART, используемый для СОМ-портов, может быть переведен в режим MIDI-порта его конфигурированием через BIOSSetUp,
Контрольные вопросы.
1. Какие режим работы может поддерживать СОМ-порт?
2. Какой стандарт поддерживает работу СОМ-порта?
3. Как зависит максимальная скорость передачи через СОМ-порт от длины кабеля связи?
4. Какие типы разъемов используют СОМ-порты?
5. Что такое нуль-модем и как он устроен?
6. Какие меры необходимо принимать для безопасности оборудования СОМ-портов при соединении через них разных устройств?
7. В чем состоят достоинства ИК-интерфейса?
8. В чем состоят достоинства ИК-интерфейса?
1.5.3.2) Сетевые средства связи
Локальные вычислительные сети ЛВС (LAN – LocalAreaNetwork) позволяют объединять компьютеры, расположенные в некотором ограниченном пространстве. Для локальных сетей прокладывается специализированная кабельная система, и положение возможных точек подключения абонентов ограничивается этой кабельной системой. Локальные сети можно объединять в крупномасштабные образования – CAN (CampusAreaNetwork – кампусная сеть, объединяющая группу близко расположенных зданий), MAN (MetropolitanAreaNetwork – сеть городского масштаба), WAN (WideAreaNetwork – широкомасштабная сеть), GAN (GlobalAreaNetwork – глобальная сеть). Оборудование локальных сетей подразделяется на активное (интерфейсные карты компьютеров, концентраторы и т. п.) и пассивное (кабели, соединительные разъемы, коммутационные панели и т.д.).