Інтерфейси модемів

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

1. Інтерфейс RS-232 (V. 24 / V. 28)

1. 1. Загальні відомості

Послідовні інтерфейси і, зокрема, найбільш популярний з них інтерфейс RS-232 знайшов широке застосування в модемах. Цей стандарт з'єднання устаткування був розроблений в'1969 р. низкою великих промислових корпорацій і опублікований Асоціацією електронної промисловості США (Electronic Industries Association - EIA) як варіант "С" рекомендованого стандарту (Recommended Standard - RS) номер 232. RS-232 розроблений як стандарт для з'єднання комп'ютерів і різних послідовних периферійних пристроїв. ' Міжнародний союз електрозв'язку ITU-T використовує аналогічні рекомендації під назвою V.24 й V.28. Міністерство оборони США випустило практично ідентичний стандарт Mil-Std-188C. У нашій країні подібний стандарт введений ГОСТ 18145-81.

Модифікація "D" RS-232 була прийнята в 1987 р. У ній визначені деякі додаткові лінії тестування, а також як найбільш бажаної з'єднувача для розглянутого інтерфейсу рекомендований роз'єм типу DB-25.

Самою останньою модифікацією є модифікація "Е", ухвалена в липні 1991р. як стандарт EIA/TIA-232E. У даному варіанті немає ніяких технічних змін, які могли б призвести до проблем сумісності з попередніми варіантами цього стандарту. Матеріал даної глави заснований на специфікаціях, що встановлюються стандартом EIA/TIA-232E.

Рекомендація V.24 містить опис ліній і набору сигналів обміну між DTE і DCE. У RS-232 використовуються інші позначення ліній, однак лінії інтерфейсу RS-232 та рекомендації V.24 виконують абсолютно однакові функції. V.24 визначає більшу кількість ліній, ніж RS-232, оскільки стандарт V.24 використовується і в інших інтерфейсах. У цьому сенсі RS-232 є підмножиною V.24. Рекомендація V.24 не визначає електричні характеристики (див. V.28) або інші фізичні аспекти реалізації, такі як тип роз'єму, розташування контактів, довжина кабелю і швидкість обміну. Технічні питання реалізації інтерфейсу детально викладені в стандарті V.28.

Рекомендація V.28 визначає тільки електричні характеристики інтерфейсу V.24, що забезпечує роботу з несиметричним двохполярні лініях обміну на швидкостях до 20 Кбіт / с. До таких характеристик відносяться рівні використовуваних сигналів, ємнісний опір і т.д. Дана рекомендація не містить вимог до довжини кабелю, типом роз'ємів і розташуванню їх контактів. Тому рекомендація V.28 може розглядатися як підмножина стандарту RS-232.

Стандарт RS-232 в загальному випадку описує чотири інтерфейсні функції:

> Визначення керуючих сигналів через інтерфейс;

> Визначення формату даних користувача, переданих через інтерфейс;

> Передачу тактових сигналів для синхронізації потоку даних;

> Формування електричних характеристик інтерфейсу.

3.1.2. Сигнали інтерфейсу RS-232

Інтерфейс RS-232 є послідовним асинхронним інтерфейсом. Послідовна передача означає, що дані передаються по єдиній лінії. Для синхронізації бітам даних передує спеціальний стартовий біт, після бітів даних випливає біт паритету і один або два степових біта. Така група бітів спільно зі стартовим і стоповим бітом, а також бітом паритету носить назву старт-стопного символу.

Кожен старт-стопи символ, як правило, містить один інформаційний символ, наприклад символ американського стандартного коду для обміну інформацією ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Символи ASCII представляються сім'ю бітами. Так наприклад, латинська буква А має код 1000001. Для передачі символів по інтерфейсу RS-232 найбільше поширення отримав формат, що включає в себе один стартовий біт, один біт паритету і два степових біта. Відповідний сигнал з рівнями ТТЛ при передачі літери А показано на рис. 3.1, а. Початок асинхронного символу завжди відзначає низький рівень стартового біта. Після нього випливають 7 біт даних знака коду ASCII. Біт паритету встановлюється в "1" або "О" так, щоб загальна кількість одиниць у 8-ми бітної групі було непарних (непарний паритет - непарність) чи парним (парний паритет - парність). Останніми передаються два степових бита, представлених високим рівнем напруги.

Інтерфейси модемів

Рис. 3.1. Представлення коду літери А рівнями ТТЛ (а) і на сигнальних лініях інтерфейсу RS-232 (б)

Часто використовуються національні розширення коду ASCII, який повністю включає в себе 128 стандартних ASCII-символів і додатково містить ще 128 символів з одиницею в старшому біті. Серед додаткових символів використовуються букви ряду європейських алфавітів, літери грецького алфавіту, математичні символи і символи псевдографіки. У Росії найбільше поширення отримала альтернативне кодування ASCII. Число всіх символів розширеного коду ASCII одно 256 і, отже, кожен такий символ кодується вісьмома бітами (2 = 256). Зручніше передавати кожен символ розширеної кодування у вигляді окремого старт-стопного символу. Тому часто використовується формат, що складається з одного стартового біта, восьми інформаційних і одного стопового біта. При цьому біт паритету не використовується.

Таким чином, повний асинхронно передається символ даних складається з 10-11 біт при тому, що власне для користувача дані складаються з 7-8 біт. Для наведеного прикладу старт-стопи символ, що відповідає букві А, складається з 11 біт і записується у вигляді 01000001011. Тут використовується парний паритет, тому дев'ятий біт містить 0.

Використовувані в інтерфейсі RS-232 рівні сигналів відрізняються від рівнів сигналів, що діють в модемі або комп'ютері. Логічний О (SPACE) представляється позитивним напругою в діапазоні від +3 до +25 В, а логічна 1 (MARK) - негативним напругою в діапазоні від -3 до-25В. На рис. 3.1, б показаний асинхронний сигнал для літери А в тому вигляді, в якому він присутній на лініях TxD або RxD інтерфейсу RS-232.

Кожна лінія інтерфейсу задається своїм функціональним описом. Всі лінії обміну сигналами між DTE і DCE, що визначаються стандартом RS-232, можна розбити на чотири основні групи. Це лінії даних, управління, синхронізації і лінії сигнальної та захисної "землі". Всі ці лінії перераховані в табл. 3.1. У табл. 3.1. також наведені відповідні позначення стандарту V.24. Крім того, зазначений напрямок передачі сигналів між DTE і DCE. Нижче наведемо опис всіх ліній інтерфейсу RS-232.

Сигнальна "земля" (АВ).

Ця лінія є загальним проводом для всіх електричних ланцюгів, утворених лініями фізичного інтерфейсу. Стандарт рекомендує приєднувати цей загальний провід до захисної "землі" шляхом внутрішнього сполучення в DCE. Сенс такого з'єднання полягає в тому, що корпуси пристроїв виявляються заземленими через штепсельну розетку.

Захисна "земля" (АТ)

Ця лінія присутня тільки в інтерфейсі з роз'ємом DB-25 і передбачає з'єднання з корпусом пристрою.

Передані дані (ВА)

Сигнали, які присутні на цій лінії, виробляються місцевим (локальним) DTE для передачі місцевим DCE. Посилані сигнали можуть бути кодами команд, які керують роботою місцевого DCE (АТ-команди або інші), чи даними, які місцеве DCE має передати віддаленого DCE-пристрою.

Якщо DTE не передає дані, то воно утримує цю лінію в стані логічної 1 (MARK). Цю властивість можна використовувати для того, щоб відрізнити DTE від DCE. Згідно стандарту DTE не буде передавати дані до тих пір,, поки керуючі лінії "Запит передавача", "Скидання передавача", "Готовність DCE" і "Готовність DTE" не будуть знаходиться одночасно в активному (ON) стані.

Незалежно від того, чи відноситься даний пристрій до DTE або DCE, розглянута лінія завжди називається однаково: "Передані дані". Це вихідна лінія для DTE і вхідна для DCE.

Прийняті дані (ВВ)

Таблиця 3.1. Сигнали інтерфейсу RS-232

Nfi конт. DB-25 № конт. DB-9 Е1А позн. (RS-232) ITU-T позн. (V.24> Опис сигналу Абревіатура Від ОСЕ Від DTE
1 АА Захисне заземлення GNO
2 3 ВА 103 Передані дані Тхо х
3 2 ВВ 104 1рінімаемие дані RxO х
4 7 СА CJ 105 133 Запит передачі Готовність до прийому RTS х х
5 8 СВ 106 Готовність до передачі CTS х
6 6 СС 107 "Отовность ОСЕ OSR х
7 5 АВ 102 Сигнальне заземлення SG х х
8 1 CF 109 Виявлення несучої ВЗГ х
9 Резерв для тесту ОСЕ: +12 В, 20 мА х
10 Резерв для тесту ОСЕ: -12 В, 20 мА х
11 126 Вибір частоти передачі х
12 SCF 122 Виявлення несучої додаткового каналу SOCO х
13 SCB 121 Готовність до передачі по додатковому каналу SCTS х
14 SBA 118 Передані дані додаткового каналу STO х
15 DB 114 Синхронізація передачі (ОСЕ) ті х
16 SBB 119 Прийняті дані додаткового каналу SRO х
17 DD 115 Синхронізація прийому (ОСЕ) RC х
18 141 Вільний (Місцевий шлейф) х
19 SCA 120 Запит передачі додаткового каналу SRTS х
20 4 CD 108.1 108.2 Готовність ОСЕ Готовність ОТЕ OTR х х
21 CG 110 Детектор якості сигналу SQ х х
RL 140 Віддалений шлейф
22 9 РЄ 125 Індикатор виклику RI х
23 СН 111 Перемикач швидкості передачі даних (ОТЕ) х
23 Cl 112 Перемикач швидкості передачі даних (ОСЕ) х
24 DA 113 Синхронізація передачі (ОТЕ) х
25 142 Вільний (Індикатор тестування) х


відповідями на команди, що передаються місцевим DCE, чи даними, отриманими від віддаленого DCE.

Якщо не виконується операція підтвердження прийому команди, стандартне DCE утримує цю лінію в стані логічної 1 (MARK) за умови, що лінія "Покажчик несучої" знаходиться в неактивному стані (OFF). Дана властивість також можна використовувати для того, щоб відрізнити DTE від DCE.

При полудуплексной роботі ця лінія утримується в стані MARK, коли лінія "Запит передачі" знаходиться в активному стані, а також протягом короткого проміжку часу після її переходу з активного стан у неактивний.

Незалежно від того, чи відноситься даний пристрій до DTE або DCE, розглянута лінія завжди називається однаково: "Прийняті дані". Це вихідна лінія для DCE і вхідна для DTE.

Запит передачі (СА)

Сигнали на цій лінії виробляє DTE. У симплексних або дуплексних системах активний стан цієї лінії забезпечує утримання DCE в режимі передачі. Переключення у неактивний стан призупиняє передачу. В обох випадках стан цієї лінії ніяк не впливає на роботу DCE-пристрої як приймача.

У напівдуплексних системах перемикання цієї лінії в активний стан переводить DCE в режим передачі і призупиняє його роботу на прийом. Коли DTE перемикає цю лінію у неактивний стан, відповідне DCE-пристрій починає працювати в режимі прийому.

Якщо DTE перемкнуло лінію "Запит передачі" у неактивний стан, воно не повинно знову активізувати цю лінію до тих пір, поки DCE-пристрій не підтвердить прийом цього сигналу шляхом перемикання в таке ж неактивний стан лінії "Готовність до передачі".

Переключення лінії "Запит передачі" з неактивного в активний стан є сигналом на перехід DCE в режим передачі. DCE може потім виконувати будь-які дії, необхідні для підготовки до передачі, і після їх завершення встановлює лінію "Готовність до передачі" в активний стан, повідомляючи тим самим, що DCE може передавати дані.

Переключення лінії "Запит передачі" з активного у неактивний стан є сигналом для DCE на завершення обробки будь-яких даних, які вже отримані від DTE-пристрої. Потім DCE припиняє передачу або переходить в режим прийому. Про завершення цього процесу воно повідомляє шляхом переключення лінії "Готовність до передачі" у неактивний стан.

Готовність до передачі (СВ)

Сигнали на цій лінії виробляє DCE. Ці сигнали повідомляють про готовність DCE до прийому даних від пов'язаного з ним DTE-пристрої. Якщо лінія "Готовність до передачі" знаходиться в неактивному стані, DTE не має передавати дані. Коли DCE перемикає цю лінію в активний стан, воно готове приймати дані. Ці дані можуть бути командами для DCE або даними, переданими по каналу зв'язку.

Зазвичай сигнал "Готовність до передачі" є відповіддю на сигнал "Запит передачі". Однак DCE може незалежно переключити лінію "Готовність до передачі" у неактивний стан, щоб повідомити DTE про необхідність призупинення передачі даних на деякий кінцевий проміжок часу. Будь-які дані, передані після перемикання лінії "Готовність до передачі" у неактивний стан, можуть бути проігноровані DCE-влаштуй-ством. DCE може знову активізувати цю лінію в будь-який момент за умови, що лінія "Запит передачі" також знаходиться в активному стані. Така процедура добре відома як апаратне керування потоком даних.

Якщо лінія "Запит передачі" не використовується, DCE буде працювати так,

ніби ця лінія весь час знаходиться в активному стані.

Готовність DCE (СС)

DCE використовує цю лінію для інформування DTE про свою готовність до роботи. Для відповідного сигналу часто використовується назва: "Готовність пристрою сполучення" або "Готовність модему". Активний стан лінії означає, що DCE готове обмінюватися інформацією з DTE і почати передачу даних.

У деяких реалізаціях дана лінія в комбінації з лінією "Індикатор тестування" використовується для керування обміном сигналами при тестуванні і обслуговуванні DCE. В інших випадках, ця лінія використовується разом з лінією "Готовність до передачі" для управління та програмування DCE, що підтримує послідовну систему автоматичного виклику.

Готовність DTE (CD)

Сигнали на цій лінії виробляє DTE. Переключення цієї лінії в активний стан інформує DCE-пристрій про те, що йому потрібно приготуватися до з'єднання з каналом зв'язку. Якщо DCE може автоматично відповідати на подальші виклики, воно буде робити це тільки в тому випадку, якщо лінія "Готовність DTE" знаходиться в активному стані. Проте стан даної лінії не впливає на сигнали, присутні на лінії "Індикатор виклику".

Якщо поточне з'єднання з каналом зв'язку встановлено, то активний стан лінії "Готовність DTE" вказує, що DCE має підтримувати цей стан. Якщо ця лінія згодом переключається у неактивний стан, DCE відключиться від каналу зв'язку після завершення поточної передачі даних. Після переходу в неактивний стан лінія "Готовність DTE" не повинна активізуватися знову до тих пір, поки від DCE не буде отримано підтвердження цього переходу шляхом переключення лінії "Готовність DCE" у неактивний стан.

Індикатор виклику (РЄ)

DCE використовує цю лінію для повідомлення про те, що по каналу зв'язку приймається сигнал виклику. Сигнал на лінії "Індикатор виклику" відповідає стану сигналу виклику ON - при наявності сигналу виклику, і OFF - за його відсутності. Ця лінія завжди активна. Однак DTE може ігнорувати цей сигнал на свій розсуд.

Виявлення несучої (CF)

DCE активізує цю лінію при отриманні сигналу, службовця покажчиком можливості встановлення з'єднання з відповідним якістю зв'язку. Якщо лінія знаходиться в неактивному стані, то це означає або повну відсутність сигналу, або наявність сигналу незадовільної якості. Який сигнал вважати відповідним по якості - визначає DCE. Для даної лінії часто використовується назва "Покажчик сигналу на лінії прийому несучої".

Якщо під час передачі даних виникнуть обставини, що вимагають переключення лінії "Виявлення несучої" у неактивний стан (що означає втрату несучої), DCE також встановить сигнал MARK на лінії "Прийняті дані".

У напівдуплексних системах дана лінія перемикається в неактивний стан кожного разу, коли активізується лінія "Запит передачі", а також протягом короткого проміжку часу після перемикання лінії "Запит передачі" з активного у неактивний стан.

Детектор якості сигналу (CG)

Використання цієї лінії в даний час не рекомендується.

Перемикач швидкості передачі даних від DTE (СН)

З цієї лінії DTE сигналізує про те, яка з двох можливих швидкостей передачі даних (у бодах) або який діапазон швидкостей передачі має вибрати DCE. Активне стан цієї лінії відповідає вибору більш високої швидкості передачі.

Перемикач швидкості передачі даних від DCE (CI)

З цієї лінії DCE повідомляє про те, яку з двох можливих швидкостей передачі даних або який діапазон швидкостей передачі воно обирає. Активне стан цієї лінії відповідає вибору більш високої швидкості передачі.

Готовність до прийому (CJ)

Для забезпечення документованого методу апаратного управління потоком даних стандартом RS-232 передбачена лінія "Готовність до прийому". DTE активізує цю лінію, щоб повідомити DCE про свою готовність до прийому даних.

Навпаки, неактивний стан цієї лінії означає, що DTE не може приймати дані від DCE. У цьому випадку DCE повинно зберегти не передані дані. Локальне DCE-пристрій може передати віддаленого DCE сигнал на припинення передачі даних по каналу зв'язку.

У системах, що використовують лінію "Готовність до прийому", всі інші лінії працюють так, як якщо б лінія "Запит передачі" постійно перебувала в активному стані.

Місцевий шлейф (LL)

DTE використовує цю лінію дли перекладу локального DCE в режим петлевого тестування. Коли DTE активізує лінію "Місцевий шлейф", локальне DCE-пристрій відключає свій сигнальний вихід від каналу зв'язку і підключає його до своєї власної вхідної лінії. Потім це DCE активізує лінію "Індикатор тестування". У результаті цього будь-які дані, передані від DTE до DCE, негайно повертаються назад до DTE. При перемиканні лінії "Місцевий шлейф" у неактивний стан DCE реконфігу-рірует себе для нормальної роботи.

Стан лінії "Місцевий шлейф" не впливає на роботу лінії "Індикатор виклику".

Віддалений шлейф (RL)

DTE використовує цю лінію для перекладу віддаленого DCE в режим дистанційного тестування. Коли DTE активізує лінію "Віддалений шлейф", локальне DCE видає команду віддаленого DCE на установку петлевий конфігурації. Коли встановлення такої конфігурації завершена, локальне DCE перемикає лінію "Індикатор тестування" в активний стан.

При дистанційному тестуванні дані, передані локальним DTE-пристроєм, проходять через. Локальне DCE-пристрій і далі надходять у канал зв'язку. Віддалене DCE приймає ці дані і відразу ж передає їх назад по каналу зв'язку до локального DCE, а останнє - до локального DTE. Коли локальне DTE перемикає лінію "Віддалений шлейф" у неактивний стан, локальне DCE видає команду віддаленого DCE на закінчення тестування.

Під час дистанційного тестування віддалене DCE встановлює лінію "Готовність DCE" у неактивний, а лінію "Індикатор тестування" в активний стан, вказуючи тим самим, що зв'язок з віддаленим DCE неможлива.

Індикатор тестування (ТМ)

DCE активізує цю лінію для того, щоб повідомити DTE про свій перехід в тестовий режим. Активізація цієї лінії є відгуком DCE-уст-тування на перемикання ліній "Місцевий шлейф" або "Віддалений шлейф" в активний стан. Лінія "Індикатор тестування" активізується також у тому випадку, коли DCE відповідає на команду переходу в режим петлевого тестування, що надходить від віддаленого DCE. Неактивний стан лінії "Індикатор тестування" означає, що DCE готове для нормальної роботи.

Синхронізація передачі від DTE (DA)

З цієї лінії DTE передає сигнали для синхронізації DCE. Моменти перемикання цієї лінії з активного стану в неактивний номінально відповідають середині кожного елементарного сигналу (імпульсу), що надходить від DTE на лінію "Передані дані". Якщо ця лінія реалізована в інтерфейсі, то для вступу на неї синхронизирующей інформації зазвичай досить, щоб DTE-пристрій знаходився у включеному стані.

Синхронізація передачі від DCE (DB)

З цієї лінії DCE передає сигнали для синхронізації DTE. DCE має видавати елементарні сигнали на лінію "Передані дані" таким чином, щоб значущі моменти переходів між сусідніми елементарними сигналами (бітами) відповідали моментів перемикання лінії DB з неактивного стану в активний.

Синхронізація прийому від DCE (DD)

З цієї лінії DCE передає сигнали для забезпечення синхронної роботи DTE в режимі синхронної передачі даних. Моменти перемикання цієї лінії з активного стану в неактивний відповідають середині кожного елементарного сигналу (біта), що надходить від DCE на лінію "приймаються дані".

Передані дані додаткового каналу (SBA)

Ця лінія еквівалентна лінії "Передані дані", але використовується для організації додаткового каналу зв'язку.

Прийняті дані додаткового каналу (SBB)

Ця лінія еквівалентна лінії "Вжиті дані", Але використовується для організації додаткового каналу зв'язку.

Запит передачі по додатковому каналу (SCA)

Ця лінія еквівалентна лінії "Запит передачі", але використовується для організації додаткового каналу зв'язку.

Готовність до передачі по додатковому каналу (SCB)

Ця лінія еквівалентна лінії "Готовність до передачі", але використовується для організації додаткового каналу зв'язку.

Виявлення несучої додаткового каналу (SCF)

Ця лінія еквівалентна лінії "Виявлення несучої", але використовується для організації додаткового каналу зв'язку ".

3.1.3. Апаратна реалізація

Апаратна реалізація інтерфейсу RS-232 включає в себе послідовний адаптер і власне механічний інтерфейс (роз'ємне з'єднання).

Коли фірма IBM почала випускати свої перші персональні комп'ютери, на їх материнської плати не передбачалося жодних схем для підтримки послідовного зв'язку. Однак додатково міг поставлятися асинхронний комунікаційний адаптер. Цей адаптер встановлювався у відповідний слот материнської плати і забезпечував зв'язок між мікропроцесором і програмованим інтерфейсом, подібним RS-232. З тих пір багато води витекло, було продано і встановлено буквально незліченну кількість адаптерів, що випускаються великим числом фірм. Не дивлячись на це у всіх послідовних адаптерів набагато більше спільного, ніж розбіжностей. Причина цього - не відсутність творчого підходу у розробників, а необхідність узгодження характеристик адаптера до вимог простого і жорстко певного стандарту

Інтерфейси модемів

Рис. 3.2. Структурна схема адаптера RS-232

Структурна схема типового варіанта адаптера послідовного порту RS-232 представлена ​​на рис. 3.2.

Перетворення ТТЛ-рівнів у рівні інтерфейсу RS-232 і навпаки здійснюється передавачами та приймачами EIA, що входять до складу мікросхем типу il488 і il489 або їх аналогів.

Зазвичай передача даних здійснюється на одній з декількох дискретних швидкостей: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 або 115200 Бод. Засоби BIOS (такі як переривання Intl4h) підтримують швидкості тільки до 9600 Бод включно. Тактова частота становить 1,8432 МГц і стабілізована завдяки використанню кварцового i снератора. З цієї частоти формуються всі інші необхідні частоти.

В основі контролера послідовного порту передачі даних лежить мікросхема INS8250 (i8250) або її сучасні аналоги - 16450, 16550, 16550А. Ця мікросхема є асинхронним приемопередатчиком UART (Universal Asinchronouse Receiver Transmitter). Мікросхема 8250 містить регістри передавача і приймача даних, а також ряд службових регістрів. Точна послідовність операцій, виконуваних UART в кожній конкретній ситуації, контролюється зовнішніми параметрами. У загальних рисах роботу UART в режимах прийому / передачі можна описати таким чином. При передачі символу UART повинен виконати наступні операції:

> Прийняти символ в паралельній формі через системну шину PC;

> Перетворити символ в послідовність окремих бітів (паралельно-послідовне перетворення);

> Сформувати старт-стопи символ шляхом додавання до інформаційних розрядами стартового, стопового і, можливо, біта паритету (парності або непарності);

> Передати старт-стопи символ на інтерфейс з необхідною швидкістю;

> Повідомити про готовність до передачі наступного символу.

При прийомі символу UART повинен виконати зворотну послідовність дій:

> Прийняти дані в послідовній формі;

> Перевірити правильність структури старт-стопного символу: стартовий біт, інформаційні розряди, біт паритету; якщо виявлена ​​помилка - видати сигнал помилки;

> Здійснити перевірку паритету; якщо виявлена ​​помилка - видати сигнал помилки паритету;

> Перетворити старт-стопи символ в інформаційний і передати його в паралельній формі в PC;

> Повідомити, що символ прийнятий.

Перші адаптери послідовної зв'язку фірми IBM були побудовані на мікросхемі INS8250 фірми National Semiconductor. За минулий час ця мікросхема кілька разів модернізувалася. Випускалися і численні функціональні аналоги іншими виробниками мікросхем. Тим не менш, всі модифікації мікросхеми 8250 ідентичні між собою за більшістю своїх функціональних характеристик. Мікросхеми 8250 розраховані на максимальну швидкість 38400 біт / с. В даний час UART такого типу практично не використовуються.

З'явилися пізніше мікросхеми UART серії 16450 розраховані на максимальну швидкість 115200 біт / с. При їх розробці були виправлені деякі помилки мікросхем серії 8250.

Працюючи зі швидкостями порядку 9600 біт / с мікросхеми 8250 і 16450 чудово виконували свої функції, повністю відповідаючи за своїми характеристиками невисокому (в минулому) швидкодії PC і Однозадачні операційні системи. Однак на сьогоднішньому рівні техніки зв'язку з її високими швидкостями передачі інформації та багатозадачними операційними системами (ОС) мікросхеми такого типу стали "вузьким місцем" комунікаційної апаратури. Щоб виправити ситуацію були розроблені і випущені мікросхеми типу 16550 (PC16550C/NS16550AF і ряд їх функціональних аналогів).

За замовчуванням мікросхема 16550 працює в режимі мікросхеми 8250 і може бути встановлена ​​замість мікросхеми 8250. У сумісному режимі, вона є повним функціональним аналогом UART 8250 і 16450 і на відміну від мікросхем UART більш ранніх випусків мікросхема 16550 має другий режим роботи, що передбачає скорочення втручання центрального процесора в процедуру послідовної передачі даних. У цьому режимі внутрішні буферні регістри приймача і передавача розширюються від 1 до 16 байтів і управляються з використанням логіки FIFO (First In - First Out

- Першим прийшов - першим вийшов). Буфер FIFO приймача використовується також для зберігання трьох бітів інформації про помилки для кожного символу. Помилки паритету, форматування і сигнали переривання (BREAK-сигнали) буферіруются разом із символом, до якого вони відносяться. Мікросхема 16550 виконує наступні функції:

•> забезпечує простий інтерфейс між шиною PC і модемом або іншими зовнішніми пристроями;

> Автоматично додає, видаляє і перевіряє форматує біти;

> Генерує і перевіряє біти паритету під управлінням спеціальної програми;

> Виділяє покажчики стану операцій передачі і прийому, а також стану лінії передачі даних і пристрої сполучення;

> Містить вбудовані зсувні регістри та регістри зберігання для операцій передачі і прийому даних, що виключає необхідність точної синхронізації роботи процесора з потоком послідовних даних;

> Містить програмований генератор-контролер швидкості передачі, що працює із зовнішнім опорним сигналом частотою до 24 МГц;

> Містить вбудовані засоби самотестування;

> Може працювати під управлінням програмного забезпечення, розробленого для мікросхем 8250 і 16450;

> Внутрішні буфери дозволяють зберігати до 16 символів і пов'язану з ними службову інформацію при операціях передачі і прийому даних.

Асинхронний послідовний порт підключається до зовнішніх пристроїв через спеціальний роз'єм. Існує два стандарти на роз'єми інтерфейсу RS-232 - це DB-25 і DB-9. Перший має 25, а другий - 9 контактів. Призначення контактів цих роз'ємів у відповідності зі стандартами RS-232 (EIA) і V.24 (ITU-T) приведені в табл. 3.1.

Інтерфейси модемів

Рис. 3.3. Розташування контактів роз'ємів DB-25 і DB-9

Загальний вид роз'ємів DB-25 і DB-9, що використовуються в інтерфейсі RS-232 наведено на рис. 3.3.

3.1.4. З'єднання по інтерфейсу RS-232. Кабелі

Входи TxD і RxD використовуються пристроями DTE та DCE по-різному. Пристрій DTE використовує лінію TxD для передачі даних, а лінію RxD - для отримання даних. І навпаки, пристрій DCE використовує лінію TxD для прийому, а лінію RxD - для передачі даних. Тому для з'єднання термінального пристрою і пристрої передачі даних їх необхідно з'єднати безпосередньо, як показано на рис. 3.4 (для DB-25)

Для коректної роботи комунікаційних додатків потрібно програмне або апаратне керування потоком даних. Для реалізації апаратного управління потоком даних потрібна більша кількість керуючих

Інтерфейси модемів

Рис. 3.4. Підключення DTE до DCE

Інтерфейси модемів

Рис 3 5 Підключення DTE до DTE

чіній порту Найбільш правильним буде використовувати кабель-подовжувача всіх лінії інтерфейсу RS-232

Якщо знадобиться з'єднати два персональних комп'ютери один з одним, то необхідно зробити перехресне з'єднання ліній TxD і RxD, як показу але на рис 3 5. Однак часто цього недостатньо, т к. для пристроїв DTE та DCE функції, що їх лініями DSR, DTR, DCD, CTS і RTS, асиметричні.

Пристрій DTE подає сигнал DTR і очікує отримання сигналів DSR і DCD У свою чергу, DCE подає сигнали DSR, DCD і очікує отримання сигналу DTR Таким чином, якщо ви з'єднаєте разом два пристрої DTE, то вони не зможуть "домовитися" один з одним і здійснити процес підтвердження зв'язку.

Для вирішення цих проблем при з'єднанні двох пристроїв типу DTE (DCE) використовується спеціальний кабель, який часто називають нуль-модемом Маючи два роз'єми і багатожильний кабель, нуль-модем можна виготовити самостійно, керуючись схемами, наведеними на рис 3 червень

Інтерфейси модемів

Рис 3.6 Нуль-модем

Інтерфейси модемів

Рис. 3.7. Модемний кабель DB25-DB25

Розглянемо механічне з'єднання портів RS-232. Для підключення модему до комп'ютера, як правило, використовують модемний кабель, що представляє собою подовжувач основних ланцюгів RS-232. Зовнішній вигляд такого кабелю показаний на рис. 3.7.

Через використання в комп'ютерах і модемах роз'ємів різних типів (рис. 3.8) часто доводиться користуватися перехідниками. Схема одного з них наведена на рис. 3.9, а зовнішній вигляд модемного кабелю DB-9 - DB-25 показаний на рис. 3.10.

Інтерфейси модемів

Рис.3.8. Зовнішній вигляд роз'ємів, що використовуються в комп'ютерах і модемах

Інтерфейси модемів

Рис. 3.9. Перехідник DB-25 - DB-9

Слід зазначити, що DTE (комп'ютер) завжди обладнується роз'ємом-вилкою (на інженерному жаргоні - "тато", male), a DCE (модем) - роз'ємом-розеткою ("мама", female). Перехідник для миті DB-9 - DB-25, виконаний в нерозбірному компактному корпусі, для підключення модемів з 9-контактним роз'ємом краще не використовувати. Справа в тому, що в цьому перехіднику лінії CTS (5-8), DSR (6-6), DCD (8-1) і RI (22-9) не використовуються. У результаті чого не можна буде використовувати апаратне керування потоком, що може привести до неповної сумісності з наявним програмним забезпеченням.

Інтерфейси модемів

Рис. ЗЛО. Модемний кабель DB-9 - DB-25

Інтерфейси модемів

Рис 11 березня Перехідник Mini DIN-8 - DB-25 для комп'ютерів Macintosh

Для підключення модему до комп'ютерів Macintosh необхідний перехідник для підключення до використовуваного в цих комп'ютерах роз'єму Mini DIN-8 Схема одного з можливих варіантів такого перехідника наведена на рис 3 11, а зовнішній вигляд відповідного кабелю - на рис 312

Інтерфейси модемів

Рис 3 грудень Модемниі кабель Mini DIN-8 - DB-25 для комп'ютерів Macintosh

3.1.5. Управління потоком

Розрізняють програмний та апаратний методи управління потоком. При програмному методі включення і вимикання передачі даних проводиться шляхом посилки по зустрічній інформаційної лінії спеціальних службових символів. При апаратному управлінні потоком для призупинення і подальшого поновлення передачі використовують спеціальні лінії інтерфейсу

Більшість комп'ютерів і модемів підтримують управління потоком. Однак якщо один з них не підтримує такий механізм, то необхідно забезпечити роботу послідовного порту на швидкості, не більшою, ніж дійсна швидкість з'єднання. У даному випадку управління потоком має бути заборонене на відповідних портах модему і комп'ютера.

Модем може приймати і передавати дані через послідовний порт на швидкості, що відрізняється від швидкості канального порту модему. Це можливо завдяки наявності двох буферів, по одному на кожен напрямок потоку даних. Якщо послідовний порт працює на швидкості, більшої, ніж швидкість канального порту модему, його буфер заповнюється повністю. При використанні механізму управління потоком втрат даних при заповненні буфера не відбувається.

Програмний метод управління потоком.

Програмний метод управління потоком, або метод XON / XOFF, полягає в наступному:

> Передача знака XOFF (код DC3h ASCII) по лінії TxD (103) для повідомлення місцевому або віддаленого DTE про необхідність переривання потоку інформації;

> Передача знака XON (код DClh ASCII) по лінії RxD (104) для повідомлення місцевому або віддаленого DTE про необхідність відновлення потоку інформації.

Знак XOFF являє собою символ CTRL-S ("S), a XON - символ CTRL-Q (* 0). Якщо управління потоком дозволено за канальному інтерфейсу модему і по послідовному порту, і знак XOFF прийнятий по каналу зв'язку, то цей знак змушує модем призупинити передачу даних зі свого буфера в канал зв'язку.

Буфер модему заповнюється в процесі передачі даних місцевим DTE через послідовний порт. Якщо буфер заповнився, модем передає знак XOFF через послідовної порт, який повідомляє місцевим DTE-пристрою про необхідність перервати передачу. Місцевий DTE відновлює передачу даних тільки в тому випадку, якщо воно приймає знак XON від модему або по каналу зв'язку від віддаленої системи (через місцевий модем). Це змушує місцеве DTE-пристрій відновити передачу даних.

Розглянутий метод називається програмним методом управління потоком (. Software Hand-Shaking). Його перевага полягає в можливості

Інтерфейси модемів

Рис. 3.13. Найпростіша схема з'єднання для програмного керування потоком

застосування з'єднання між комп'ютером і модемом (DTE-DCE) з використанням невеликої кількості провідників. Одна з можливих схем такого з'єднання наведена на рис. 3.13.

Модеми також підтримують так зване "апаратне керування потоком", реалізоване тільки засобами послідовного порту.

Апаратне управління потоком.

DCE можуть використовувати два типи апаратного керування потоком: односпрямований і двонаправлений. Односпрямоване апаратне керування потоком аналогічно методу управління XON / XOFF. Замість передачі знака XOFF місцевим терміналу модем переводить в низьке логічне стан рівень сигналу на лінії CTS (106) ("Готовий до передачі").

При зміні рівня сигналу CTS, DTE припиняє передачу даних по послідовному порту. Передача даних відбувається, коли DCE переводить рівень сигналу на лінії CTS у високе логічне стан, що для послідовного порту аналогічно передачу сигналу XON.

DTE може заборонити DCE передавати дані в його бік. Це можливо тільки тоді, коли діє двонаправлене апаратне керування потоком. При такому управлінні потоком лінія CTS використовується точно також, як і при однобічному управлінні. Крім того, DCE зупиняє передачу даних до DTE, якщо останній переводить в низький стан рівень сигналу на лінії RTS (105) ("Запит передачі"). DCE відновлює передачу при переході уровеня сигналу на лінії RTS у високе логічне стан. Для більшості застосувань ефективний односпрямований метод управління потоком.

Апаратне управління потоком носить також назву Hardware Hand-Shaking. Для з'єднання апаратури DTE та DCE з використанням апаратного протоколу управління потоком рекомендується використовувати повну схему з'єднання, наведену на рис. 3.14.

Інтерфейси модемів

Рис. 3.14. Схема з'єднання DCE і DTE при апаратній управлінні потоком

3.1.6. Адресація послідовних портів

При установці внутрішнього модему зі своїм портом або додаткового контролера послідовного порту, повинні бути встановлені адреси введення / виводу, за якими операційна система за допомогою BIOS буде обмінюватися даними з адаптером цього порту. У кожного порту повинен бути свій унікальний адресу. Тільки за цієї умови можна гарантувати нормальну роботу порту і підключеного до нього модему.

При запуску PC операційна система перевіряє адреси портів за допомогою опитування плати адаптера і заносить їх у спеціальну область оперативної пам'яті комп'ютера. Потім ОС аналізує вміст цієї області і привласнює кожному порту ім'я в порядку розташування його адреси в пам'яті.

Система опитує порти в певному порядку: 3F8h, 2F8h ', 3E8h і 2E8h. При знаходженні порту певного типу ОС включає його адресу в спеціально зарезервовану для цього область пам'яті BIOS. Це невелика область пам'яті, що починається з абсолютної адреси 0400h. Перші вісім байт в цій галузі призначені для зберігання адрес чотирьох послідовних портів. Наступні вісім байт зберігають інформацію про адреси паралельних портів. При завантаженні ОС зчитує ці адреси з області даних BIOS і привласнює кожному з них ім'я відповідно до порядку їх розташування в цій області пам'яті: від СОМ1 до COM4 для послідовних портів, і від LPT1 до LPT4.

Портам для нормальної роботи необхідно апаратне переривання. Послідовного порту з ім'ям СОМ1 зазвичай відповідає апаратне переривання IRQ4 (Interrupt Request). Для порту COM2 - IRQ3. Порти COM3 і COM2 використовують один і той же переривання IRQ3, а COM4 і СОМ1 - переривання IRQ4. Переривання для паралельних портів встановлюються автоматично.

Таблиця 3.2. Системні ресурси послідовних портів комп'ютерів PS / 2

Ім'я порту в OS / 2 Адреса вводу / виводу Базові адреси регістрів Переривання
SERIAL 1 03F8h 83F8h IRQ4
SERIAL 2 02F8h 82F8h IRQ3
SERIAL 3 3220h B220h IRQ3
SERIAL 4 3228h B228h IRQ3
SERIAL 5 4220h C220h IRQ3
SERIAL 6 4228h C228h IRQ3
SERIAL 7 5220h E220h IRQ3
SERIAL 8 5228h E228h IRQ3


Комп'ютери з архітектурою PS / 2 мають відмінні від AT адреси портів за виключення двох перших і інші переривання. Крім того, існує можливість розширення кількості портів до восьми. Такі відмінності обумовлені тим, що комп'ютерах PS / 2 застосований інший контролер послідовного порту і вдосконалений послідовний інтерфейс (ESI) фірми Hayes. Контролер такого типу підтримує режим прямого доступу до пам'яті, здійснює вибірку символів у вхідному потоці даних і сам управляє потоком даних. ESI-адаптер фірми Hayes представляє собою закінчений комунікаційний співпроцесор для управління лінією зв'язку практично незалежно від центрального процесора комп'ютера. У табл. 3.2 наведено адреси введення / виводу і лінії переривання, що використовуються в системі PS / 2.

3.1.7. Обмеження інтерфейсу RS-232

Внаслідок дії перешкод, активного і реактивного опору з'єднувального кабелю між пристроями DTE та DCE існують обмеження на його довжину. Офіційне обмеження по довжині для з'єднувального кабелю за стандартом RS-232 становить близько 15 м при швидкості передачі близько 20 Кбіт / с. Однак на практиці ця відстань може бути значно більше і залежить від швидкості передачі даних. У табл. 3.3 наведені значення довжини з'єднувального кабелю, певні McNamara (Technical Aspects of Data Communications, Digital Press, 1982).

Співвідношення між швидкістю передачі і довжиною кабелю залежить також від якості використовуваного кабелю. Якщо використовується кабель з низькою ємністю, то відстань між DTE і DCE може бути більше. Інтерфейси, що розглядаються нижче, такі як RS-449, RS-422A і RS-423A, дозволяють працювати з великими швидкостями передачі і на більшій відстані, ніж інтерфейс RS-232.

Таблиця 3.3. Довжина з'єднувального кабелю між пристроями DTE та DCE

Швидкість передачі, біт / с Максимальна довжина для екранованого кабелю, м Максимальна довжина для неекранованого кабелю, м
110 1525 915
300 1525 915
1200 915 915
2400 305 152
4800 305 76
9600 76 76


3.2. Інтерфейси RS-422A, RS-423A і RS-449 (V.36)

Більш новими стандартами, в порівнянні з RS-232, що дозволяють забезпечити високошвидкісну роботу на великих відстанях, є стандарти EIA RS-422A, RS-423A і RS-449. Відповідними рекомендаціями ITU-T для цих стандартів є V.10 і Х.26 - для RS-423, і V.11 і Х.27 - для RS-422. У табл. 3.4 наведено співвідношення швидкості передачі і допустимої довжини кабелю для цих стандартів.

Таблиця 3.4. Співвідношення швидкості передачі і допустимої довжини кабелю для стандартів RS-422A і RS-423A

Швидкість передачі, Кбіт / с Довжина кабелю, м
RS-423A (V.10 і Х.26) RS-422A (V.11 і Х.27)
1 100 1000
10 1000 100
100 10000 10


Стандарт RS-423A

Стандарт RS-423A визначає електричні характеристики несиметричного цифрового інтерфейсу. "Несиметричність" означає, що даний стандарт подібно RS-232 для кожної лінії інтерфейсу використовує тільки один провід. При цьому для всіх ліній використовується єдиний загальний дріт.

Як і RS-422A, цей стандарт не визначає сигнали, конфігурацію висновків або типи роз'ємів. Він містить тільки опис електричних характеристик інтерфейсу. Стандарт RS-422A передбачає максимальну швидкість передачі 100 Кбіт / с.

Стандарт RS-422A

Стандарт RS-422A визначає електричні характеристики симетричного цифрового інтерфейсу. Він передбачає роботу на більш високих швидкостях (до 10 Мбіт / с) і великих відстанях (до 1000 м) в інтерфейсі DTE-DCE. Для його практичної реалізації, на відміну від RS-232, потрібно два фізичних проводу на кожен сигнал. Реалізація симетричних ланцюгів забезпечує найкращі вихідні характеристики.

Подібно V.28, даний стандарт є простим описом електричних характеристик інтерфейсу і не визначає параметри сигналів, типи роз'ємів і протоколи управління передачею даних. Для ліній інтерфейсів RS-422A і RS-423A можуть бути використані різні провідники (або пари провідників) одного і того ж кабелю.

Стандарт RS-422A був розроблений спільно з RS-423A і дозволяє розміщувати лінії цих інтерфейсів в одному кабелі. Він не сумісний з RS-232, та взаємодію між RS-422A і RS-232 може бути забезпечене тільки за допомогою спеціального інтерфейсного конвертера.

Стандарт RS-449

Стандарт RS-449, на відміну від RS-422A і RS-423A, містить інформацію про параметри сигналів, типах роз'ємів, розташуванні контактів і т.п. У цьому відношенні RS-449 є доповненням до стандартів RS-422A і RS-423A. Стандарту RS-449 відповідає міжнародний стандарт V.36.

Комбінація RS-449, RS-422A і (або) RS-423A спочатку призначалася для можливої ​​заміни RS-232. Однак цього не сталося, хоча дані стандарти знайшли досить широке застосування в якості високошвидкісного інтерфейсу DTE-DCE.

Стандарт RS-449 визначає 30 сигналів інтерфейсу. Більшість цих сигналів мають еквівалентні в RS-232. Крім того, доданий ряд нових сигналів. Позначення більшості сигналів були змінені, щоб уникнути плутанини.

Десять сигналів RS-449 визначені як лінії 1-ї категорії. Ця група сигналів включає в себе всі основні сигнали даних і синхронізації, такі як "Передані дані", "Вжиті дані", "Синхронізація терміналу". Швидкість передачі сигналів 1-ї категорії істотно залежить від довжини кабелю. Для ліній цієї категорії на швидкостях до 20 Кбіт / с можуть використовуватися стандарти RS-422A або RS-423A; на швидкостях вище 20 Кбіт / с (до 2Мбіт / с) - тільки RS-422A.

Решта 20 ліній класифікуються як лінії 2-ї категорії і використовуються стандартом RS-423A. До 2-ї категорії відносяться такі керуючі лінії, як "Якість сигналу", "Вибір швидкості передачі" і ін

Стандарт RS-449 визначає тип роз'єму і, на відміну RS-232, розподіл контактів роз'єму (див. табл. 3.5). Використовувані роз'єми мають 37 контактів для прямого каналу і 9 контактів для зворотного каналу.

Таблиця 3.5. Призначення сигналів інтерфейсу RS-449

37-ми контактний роз'єм
Номер контакту RS-449 RS-232 V.24 Від ОСЕ Від DTE
1 Екран RG АА Захисне заземлення
2 SI Індикатор швидкості передачі С1 112 Перемикач швидкості передачі х
3 Вільно х
4 SD Передача даних TxD ВА 103 Передані дані х
5 ST Синхронізація передачі ті DB 114 Синхронізація елементів переданого сигналу
6 RD Прийом даних RxD ВВ 104 Прийняті дані х
7 RS Запит передачі RTS СА 105 Запит передачі х
8 RT Синхронізація прийому RC DD 115 Синхронізація елементів сигналу х
9 CS Готовий до передачі CTS СВ 106 Готовий до передачі х
10 LL Місцевий шлейф 141 Місцевий шлейф х
11 DM Режим даних DSR СС 107 Готовність DCE х
12 TR Вхідний запит з'єднання DTR CD 108 Готовність DTE х
13 RR Готовність приймача DCD CF 109 Детектор лінійного сигналу каналу даних х
14 RL Віддалений шлейф 140 Шлейфові або технічне тестування х
15 Вхідний запит з'єднання RI РЄ 125 Індикатор виклику х
16 SF / SR Вибір частоти / скорост і передачі СН/С1 111 / 112 Селектор швидкості передачі даних х х
17 ТТ Синхронізація терміналу ті DA 113 Синхронізація елементів переданого сигналу х


18 ТМ Режим контролю 142 Індикатор тестування х
19 SG Сигнальне заземлення SG АВ 102
20 RC Загальний зворотний дріт прийому SG АВ 102 Сигнальне заземлення х
21 Вільно
22 SD RS-422, поворотний введення х
23 ST RS-422, поворотний введення х
24 RD RS-422, поворотний введення х
25 RS RS-422, поворотний введення х
26 RT RS-422, поворотний введення х
27 CS RS-422, поворотний введення х
28 IS Термінал працює CN 135 Сигнал зайнятості х
29 DM RS-422, повернення х
30 TR RS-422, повернення х
31 RR RS-422, повернення х
32 SS Вибір резервного каналу 116 х
33 SQ Якість сигналу SQ се 110 Детектор якості сигналу даних х
34 NS Встановити сигнал NS 136 Встановити сигнал х
35 TT RS-422, повернення х
36 SB Індикатор резервного каналу 117 х
37 SC Загальний зворотний дріт передачі SG SG 102 Сигнальне заземлення х


1 Екран АА Захисне заземлення
2 SRR Детектор несучої зворотного каналу SCF 122 Детектор прийнятого лінійного сигналу зворотного каналу х
3 SSD Передані дані зворотного каналу SBA 118 Передані дані зворотного каналу х
4 3RD Прийняті дані зворотного каналу SBB 119 Прийняті дані зворотного каналу х
5 SG Сигнальне заземлення SQ АВ • Ю2 Сигнальне заземлення х
6 RC Загальний повернення ОСЕ SG АВ 102b Загальний зворотний провід DTE х
7 SRS Запит передачі зворотного каналу SRS SCA 120 Запит передачі зворотного каналу х
8 SCS Готовність зворотного каналу SCS SCB 121 Зворотний канал готовий х
9 SC Загальний зворотний дріт передачі SG АВ 102а Загальний зворотний провід ОСЕ х


Розташування контактів роз'єму інтерфейсу RS-449/V.36 наведено на рис. 3.15.

Інтерфейси модемів

Рис. 3.15. Розташування контактів роз'єму інтерфейсу RS-449/V.36

3.3. Інтерфейс V.35

Стандарт V.35 з'явився на початку 80-х років як специфікація інтерфейсу між пристроями доступу до мережі (мультиплексором, модемом або ін) і високошвидкісний мережею з комутацією пакетів. Спочатку ця специфікація використовувалася для підключення групових модемів (модемних пулів) до комутаційного пристрою.

Рекомендація V.35 визначає синхронний інтерфейс для роботи з аналоговим широкосмуговим каналах з смугою пропускання 60-108 кГц (відповідає смузі 12 канальної групи) зі швидкістю передачі до 48 Кбіт / с.

У додатку до стандарту визначався вид електричного з'єднання, що забезпечує високошвидкісний послідовний інтерфейс між мультиплексором і комутаційним обладнанням мережі.

Ринок власне модемів V.35 не відбувся, але-інтерфейс як високошвидкісний заміни RS-232 прижився. У специфікації стандарту не був визначений тип електричного роз'єму, але фірма IBM свого часу стала випускати сумісні з V.35 великі прямокутні роз'єми з масивними притискними гвинтами. Вийшло дуже надійне з'єднання. Інші виробники комутаційне техніки стали повторювати конструкцію з'єднувача IBM, який і став стандартом де-факто і був прийнятий в якості рекомендації ISO 2593.

Інтерфейси модемів

Рис. 3.16. розташування контактів роз'єму інтерфейсу V.35

Таблиця 3.6. Призначення контактів і сигналів V.35

Позначками А е контактів Б Ланцюг обміну Призначення ланцюга Марний ототем зленіе від ОСЕ
А 101 Захисне заземлення х х
У 102 Сигнальне заземлення х х
З 105 Запит передачі х
0 106 Готовність до передачі х
Е 107 Готовність ОСЕ х
F 109 Виявлення несучої х
Н 108 / 1 108 / 2 Підключення ОСЕ до лінії Готовність терміналу х х
J 125 Індикатор з'єднання х
KLMN Резерв для ITU-T
Р S 103 Передані дані х
R Т 104 Прийняті дані х
U W 113 Синхронізації передачі х
V х 115 Синхронізація прийому х
Y АА 114 Синхронізація прийому х
Z.BB.CC.DD, EE.FF Резерв для ITU-T
HH.JJ.KK.LL Резерв для використання в конкретній країні
MM.NN Резерв для ITU-T


Контакти несиметричною ланцюга обміну з електричними характеристиками V.28 використовують один контакт, показаний у стовпці А. Кожна несиметрична ланцюг обміну з електричними характеристиками V.35 ("1" =- 0,55 В, "0" = +0,55 В) використовують два контакти, показані в стовпцях А і Б.

Інтерфейс V.35 використовує комбінацію несиметричних (V.24/V.28) і симетричних (V.35) сигналів. Тому максимальна довжина з'єднувального кабелю та ж, що і для інтерфейсу V.24/V.28 (RS-232). Як інтерфейсного роз'єму між DTE-DCE використовується 34-контактний роз'єм типу MRAC. Діаметр штирів / отворів, використовуваних в 34-контактному роз'ємі, і відповідність контактів сигналів може відрізнятися в різних країнах. У табл. 3.6 показано призначення сигналів та позначення контактів роз'єму ISO 2593 для інтерфейсу V.35, а на рис. 3.16. наведено розташування його контактів.

У 1988 р. ITU-T відмовився від стандарту V.35, заявивши, що він застарів. Незважаючи на настільки категоричне офіційну заяву, інтерфейс V.35 продовжує існувати. В даний час, крім різного роду високошвидкісних модемів, інтерфейс V.35 застосовується в мультиплексорах, маршрутизаторах і іншому комунікаційному обладнанні, забезпечуючи швидкість передачі до 2 Мбіт / с.

3.4. Інтерфейси Х.21 і X.21bis

Стандарт Х.21 вперше був опублікований в 1972 р. Він визначає фізичні характеристики і процедури управління для інтерфейсу DTE-DCE в режимі синхронної передачі даних і може застосовуватися як в мережах з комутацією каналів, так і в мережах на виділених лініях. Стандарт передбачає дуплексну роботу DTE за умови, що DCE пов'язані один з одним реальними, а не віртуальними цифровими лініями зв'язку. Функціональні процедури Х.21 формалізовані у вигляді діаграм станів, розгляд яких виходить за рамки цієї книги.

Рекомендація ITU-T Х.21 визначає формат переданих символів, які представляються в коді МТК-5 (Міжнародний Телеграфний Код № 5). Даний інтерфейс розрахований на наскрізну цифрову передачу. У ньому в процес встановлення з'єднання і роз'єднання повністю автоматизований за допомогою набору сигналів про стан з'єднання і про його несправності. У ході передачі даних через інтерфейс можуть передаватися будь-які послідовності бітів.

Творці цього стандарту прагнули максимально спростити його і, на нашу думку, досягли своєї мети. Так, з'єднання DTE з DCE вимагає істотно меншого числа сигнальних ліній, ніж аналогічне з'єднання для інтерфейсу RS-232.

Призначення сигналів і ліній інтерфейсу Х.21 наведено в табл. 3.7.

Таблиця 3.7. Призначення сигналів і лінії інтерфейсу Х.21

Номер контакту DB-15 Опис сигналу Від DCE Від DTE
1 Захисне заземлення х х
2 Передача (А) х
3 Управління (А) х
4 Прийом (А) х
5 Індикація (А) х
6 Синхронізація (А) х
7 Вільно
8 Сигнальне заземлення х х
9 Передача (В) х
10 Управління (В) х
11 Прийом (В) х
12 Індикація (В) х
13 Синхронізація (В) х
14 Вільно
15 Вільно


Інтерфейси модемів

Рис. 3.17. Розташування контактів роз'єму інтерфейсу Х.21

Механічні характеристики інтерфейсу Х.21 визначені стандартом ISO 4903, що передбачає використання 15-контактного роз'єму типу DB-15, зображеного на рис. 3,17.

Інтерфейс Х.21 може знаходиться або в режимі переносу даних, або в одному з численних режимів управління. Керуюча інформація в режимах керування передається в коді МТК-5. Застосування потоку керуючих символів відкриває необмежені можливості для вибору майбутніх керуючих механізмів. Такий підхід є більш гнучким у порівнянні з іншими варіантами інтерфейсів, які використовують для кожного керуючого сигналу окрему лінію. У режимі керування важливо правильно ідентифікувати моменти появи символів. Для цього будь-якій послідовності керуючих символів, які надсилаються або прийнятих DTE, передують два йдуть підряд символу синхронізації SYN.

По ряду причин Х.21 не отримав широкого розповсюдження. Проте для деяких додатків він є оптимальним варіантом, особливо для таких, де потрібні дуплексні виділені канали, що працюють у синхронному режимі.

Рекомендація X.21bis

Рекомендація X.21bis була розроблена для для забезпечення можливості підключення до мереж передачі даних загального користування тих користувачів, які використовують для цього аналогові виділені або комутовані канали і мають синхронні модеми, працюючі відповідно до рекомендацій серії V.

Виконання рекомендації X.21bis забезпечує взаємодію між DTE, приєднаним до мережі через модем серії V у відповідності з рекомендацією X.21bis, і DTE, приєднаним за рекомендацією Х.21. При цьому можлива як дуплексний передача (основний варіант), так і напівдуплексна.

Електричні і механічні характеристики ланцюгів інтерфейсу DTE-DCE можуть відповідати рекомендаціям V.28, Х.26 і мати 25 - або 37-кошакчний роз'єм, відповідно.

3.5. Паралельний порт

Останнім часом у зв'язку з різким зростанням швидкостей передачі сучасних модемів для КТСОП, що використовують протоколи V.34, V.42bis, і неможливістю забезпечити надійний зв'язок по послідовному порту при таких швидкостях, ряд фірм-розробників модемів і програмного забезпечення для них розглядають паралельний інтерфейс як гідну альтернативу інтерфейсу RS-232. Підключення модему до паралельного порту забезпечує передачу інформації на швидкостях до декількох мегабіт в секунду без втрати даних навіть при роботі в багатозадачних операційних системах.

3.5.1. Стандартний паралельний порт

Паралельний порт використовує електричні сигнали ТТЛ-рівня. Структурна схема адаптера паралельного порту представлена ​​на рис. 3.18.

Широке поширення отримали паралельні адаптери, в яких практично всі функції окремих ТТЛ-мікросхем об'єднані в одній типу 82С11, виконаної за КМОП-технології.

Інтерфейси модемів

Рис. 3.18. Структурна схема адаптера паралельного порту

Для того щоб уникнути помилок і втрати інформації при передачі даних з ТТЛ-рівнями, максимальна довжина кабелю для модему (або принтера) не повинна перевищувати двох-трьох метрів. Підключення кабелю до адаптера здійснюється через 25-контактний роз'єм типу D-shell.

Стандарт IBM визначає три порти введення-виведення з базовими адресмі ОЗВСЬ, 0378h і 0278h. Вбудований паралельний порт адресу ОЗВСЬ зазвичай не використовує. Замість цього, як правило, використовується базова адреса 0378h. При необхідності базовий адресу можна перепризначити програмним способом, або за допомогою DIP-перемикачів або перемичок.

У IBM PC-сумісних комп'ютерах за паралельними портами закріплені спеціальні логічні імена, підтримувані системою: LPT1, LPT2, LPT3. Ім'я пристрою PRN є еквівалентним LPT1. Ці логічні імена необов'язково повинні співпадати із зазначеними вище адресами портів введення-виведення. При завантаженні система аналізує наявність паралельних портів по кожному з трьох базових адрес. Пошук завжди виконується в наступному порядку: ОЗВСЬ, 0378h і потім 0278h. Першому знайденому паралельного порту присвоюється ім'я LPT1, другому - LPT2, третьому - LPT3. У результаті реалізації такої схеми призначення імен можна бути впевненим у тому, що в системі завжди буде порт LPT1 (PRN) не залежно від присвоєного йому адреси порту вводу-виводу, за умови, що комп'ютер обладнаний хоча б одним адаптером паралельного порту.

Стандартний паралельний порт призначений тільки для односторонньої передачі інформації. Робота ж із каналами зв'язку припускає реалізацію як передачі, так і отримання даних. У зв'язку з цим ряд розробників апаратного забезпечення відійшов від первісної схеми IBM.

3.5.2. Порт ЕРР

Фірми Intel, Xircon, Zenith і ряд інших, зацікавлених у поліпшенні характеристик паралельного порту, спільно розробили специфікацію поліпшеного паралельного порту ЕРР (. Enhanced Parallel Port).

Порт ЕРР є двонаправленим, тобто забезпечує паралельну передачу 8 біт в обох напрямках. Це позбавляє центральний процесор від необхідності виконання повільних інструкцій типу IN і OUT, дозволяючи програмі займатися безпосередньо пересиланням даних. Порт ЕРР передає і приймає дані майже в шість разів швидше звичайного паралельного порту. Цьому також сприяє те, що порт ЕРР має буфер, який зберігає передавемие і прийняті символи до того моменту, коли модем або інше периферійне пристрій буде готове їх прийняти.

Спеціальний режим дозволяє порту ЕРР передавати блоки даних безпосередньо з пам'яті комп'ютера в периферійне пристрій і назад, минаючи процесор. Така перевага, однак, реалізується за рахунок використання, такого цінного ресурсу комп'ютера, як канал прямого доступу до пам'яті.

Таблиця 3.8. Призначення контактів і ліній паралельного порту ЕРР

Контакт DB-25 Напрямок (для ЕРР) Сигнал ЕРР Сигнал стандартного порту
1 Вхід / вихід Запис Строб
2 Вхід / вихід Data 0 Data 0
3 Вхід / вихід Data 1 Data 1
4 Вхід / вихід Data 2 Data 2
5 Вхід / вихід Data3 Data3
6 Вхід / вихід Data 4 Data 4
7 Вхід / вихід Data 5 Data 5
8 Вхід / вихід Data 6 Data 6
9 Вхід / вихід Data 7 Data 7
10 Вхід Переривання Підтвердження
11 Вхід Очікування Зайнятість
12 Вхід Кінець папери Кінець папери
13 Вхід Вибір Вибір
14 Вхід / вихід Строб даних Автоподача
15 Вхід Помилка Помилка
16 Вхід / вихід Ініціалізація Ініціалізація
17 Вхід / вихід Строб адреси Вибір введення
18-25 - Земля Земля


Порт ЕРР повністю сумісний зі звичайним портом. Для використання його специфічних функцій потрібне спеціальне програмне забезпечення. При використанні належного програмного забезпечення порт ЕРР може передавати і приймати дані зі швидкістю до 2 Мбіт / с. Призначення контактів роз'єму DB-25 для стандартного і ЕРР портів наведено в табл. 3.8.

Подібно інтерфейсу SCSI специфікація порту ЕРР дозволяє підключати в ланцюжок до 64 периферійних пристроїв.

3.5.3. Порт ЕСР

Подальшим розвитком порту ЕРР з'явився порт з розширеними функціями ЕСР (Extended Capability Port).

Порт ЕСР, розроблений компаніями Microsoft, Hewlett-Packard і рядом інших, забезпечує ще більшу порівняно з портом ЕРР швидкість передачі. Як і в ЕРР, в порту ЕСР збережений такий самий режим обміну даними через канал прямого доступу до пам'яті. Також реалізований режим роботи, що дозволяє знизити завантаження центрального процесора при передачі даних через порт. Порт ЕСР дозволяє підключати до 128 периферійних пристроїв.

Однією з найбільш важливих функцій, вперше реалізована у ЕСР, є стиснення даних. Це дозволяє різко підвищити реальну швидкість передачі. Ця функція не є обов'язковою, тому порти, периферійні пристрої та програми можуть її і не підтримувати. Однак виграш від стиснення даних можна отримати тільки тоді, коли режим компресії підтримується як портом ЕСР або керуючої програмою, так і периферійним пристроєм. Тільки в цьому випадку може бути реалізована функція стиснення даних. Якщо обопільної підтримки не буде, комп'ютер буде обмінюватися з периферійним пристроєм без стиснення.

Для стиснення даних використовується метод RLE (Run-Lehgt Encoding). Відповідно до алгоритму цього методу довга послідовність однакових символів передається лише двома байтами: один байт визначає повторюється символ, а другий - число повторень. При цьому стандарт ЕСР допускає стиснення і розпаковування даних як програмно, шляхом застосування драйвера, так і апаратно схемою порту.

3.5.4. Порт IEEE 1284

Фірмові стандарти ЕРР і ЕСР були включені в стандарт Американського інституту інженерів з електротехніки та електроніки IEEE 1284.

Порт IEEE 1284 здатний працювати як з портом ЕРР, так і з ЕСР. Це досягається за рахунок виконання вимог сумісності з раніше розробленими і вже широко поширеними специфікаціями.

Додатково до функцій вже розглянутих портів, порт IEEE 1284 дозволяє периферійному пристрою послати сигнал при аварії. Кожного разу при виникненні помилки паралельний порт у стані послати сигнал переривання IRQ. Слід зауважити, що сигнал помилки звичайного паралельного порту (контакт 15 роз'єму DB-25) не використав переривання процесора і міг бути виявлений, якщо тільки сама програма передбачає контроль цього сигналу.

3.6. Інтерфейс PC Card (PCMCIA)

3.6.1. Загальні відомості

Останнім часом для розширення ресурсів комп'ютера застосовуються так звані плати PC Card, що мають стандартний інтерфейс PCMCIA, який також називають PC Card. Плати PC Card можуть містити додаткову оперативну пам'ять, жорсткі диски, мережеві адаптери, навігаційні приймачі GPS і, звичайно ж, модеми для комутованих телефонних мереж загального користування, стільникових систем зв'язку і для локальних радіомереж. Інтерфейсом PCMCIA комплектуються практично всі переносні комп'ютери і більшість настільних моделі. Модемні плати PC Card часто містять у своєму складі та інші комунікаційні пристрої, наприклад мережні адаптери. Зовнішній вигляд таких пристроїв наведено на рис. 3.19.

Стандарт першого покоління PCMCIA 1.0 був випущений у вересні 1990 р. і визначав використання карт пам'яті в якості засобів зберігання даних.

Проте вже через рік він був модифікований і став описувати більш уніфікований інтерфейс, що підходить для пристроїв як пам'яті, так і введення-виведення. Нова версія 2.0 цього стандарту передбачає застосування плат більшої товщини, що дозволило використовувати розширену номенклатуру інтегральних схем. Ця версія стандарту передбачає також можливість виконання програм, записаних в платах PCMCIA, безпосередньо з цієї пам'яті, без необхідності завантаження коду в стандартне ОЗУ комп'ютера.

Стандарт PCMCIA являє собою щось більше, ніж просто набір вимог до розмірів плати та розводці контактів шини. Цей стандарт описує формати файлів і структури даних, метод передачі платою інформації про свою конфігурації та можливості головного комп'ютера, незалежні від типу пристрою засоби доступу до апаратних засобів плати та програмні зв'язку, незалежні від операційних систем.

3.6.2. Архітектура PC Card

Стандарт PCMCIA передбачає 16-розрядний інтерфейс і одну лінію запиту переривання (IRQ). Система розширення PCMCIA об'єднує всі - від комп'ютера і уніфікованого гнізда для плат PC Card до програмних викликів, які забезпечують зв'язок програмних засобів з системою розширення PCMCIA. Ця система розширення в загальному вигляді представлена ​​на рис. 3.20.

Інтерфейси модемівІнтерфейси модемів

Інтерфейси модемів Рис. 3.19. Загальний вигляд модемних PC Card


Інтерфейси модемів

Рис. 3.20. Система розширення PCMCIA

Пристрій, що підтримує стандарт PCMCIA, може мати від одного до 255 адаптерів PCMCIA. Кожен адаптер обслуговує до 16 окремих портів PCMCIA. Таким чином, стандартів 2.0 PCMCIA передбачає можливість об'єднання в одній системі до 4080 плат PC Card.

Регістри пам'яті і введення-виведення кожної плати PC Card відображаються в адресному просторі комп'ютера. Комп'ютер здійснює доступ до ресурсів PCMCIA-карти через одне або кілька вікон, що представляють собою блоки пам'яті або регістрів з прямою адресацією. Вся пам'ять плати може бути зібрана в одному вікні великих розмірів (якщо потрібно її просто розширити), або ж до неї звертаються посторінково (як до EMS-пам'яті) через одне або кілька вікон. PCMCIA-карта сама встановлює режим доступу на підставі даних про конфігурації, що зберігаються в її власній пам'яті.

Для забезпечення логічного зв'язку між PCMCIA-картою і персональним комп'ютером розроблений програмний інтерфейс під назвою Socket Services. За допомогою набору функціональних викликів по перериванню IRQ lAh програма може отримати доступ до функцій PC Card. Інтерфейс Socket Services робить доступ до плати апаратно-незалежним - приблизно так само, як BIOS для PC. У дійсності, інтерфейс Socket Services розроблено так, щоб його можна було вбудовувати в BIOS комп'ютера типу IBM PC. Але інтерфейс Socket Services іноді реалізується у вигляді драйвера, так що можливості існуючих комп'ютерів також можна доповнювати функціональними можливостями PCMCIA.

За допомогою Socket Services комп'ютер формує вікна, використовувані PCMCIA-картою для доступу. Після цього пам'ять або регістри можуть безпосередньо адресуватися комп'ютером. Окремі або згруповано байти можуть зчитуватися або записуватися за допомогою функціональних викликів Socket Services.

У 1992 р. був затверджений стандарт Card Services, що визначає програмний інтерфейс для доступу до PCMCIA-карт. Цей стандарт встановлює набір програмних викликів, що забезпечують зв'язок з тими частинами інтерфейсу Socket Services, які не залежать від операційної системи комп'ютера. Подібно Socket Services інтерфейс Card Services пов'язаний з перериванням lAh і може бути реалізований або у вигляді драйвера, або як вбудованого блоку операційної системи. Для операційних систем, що працюють в захищеному режимі необхідний останній варіант виконання інтерфейсу Card Services.

Система конфігурації PCMCIA, що отримала назву "Структура ідентифікації плати" (CIS - Card Identification Structure), або "метаформат" плати, передбачає забезпечення необхідного зв'язку між PCMCIA-картою і комп'ютером за допомогою декількох рівнів або шарів сумісності. Так само як у випадку з апаратним інтерфейсом, кожен наступний шар CIS все більшою мірою відображає специфіку конкретного пристрою.

Тільки перший шар, так званий базовий шар сумісності (Basic Compability Layer), є обов'язковим. Цей шар показує, як організована пам'ять плати. Для цього потрібні тільки два види інформації: структура даних, використовуваних самим шаром, і такі фізичні характеристики пристрою, як кількість головок, циліндрів, а також секторів реального або віртуального диска.

Наступний вищерозміщений шар називається шаром формату запису даних (Data Recording Format Layer). Він вказує, яким чином організовується запис даних на блочному рівні. Стандарт 2.0 передбачає чотири формату: непроверяемой блоки, блоки з корекцією помилок за контрольною сумою, блоки з контролем помилок циклічним надлишковим кодом і дані поза блоками, організовані не так, як на диску.

Третій шар CIS, шар організації даних (Data Organization Layer), визначає спосіб логічної організації даних на платі, тобто вказує той формат операційної системи, якому відповідають дані. Розрізняють чотири можливих варіанти: DOS; файлова система Flash компанії Microsoft для флеш-пам'яті; образ ПЗУ "виконання на місці" (eXecute In Place, або XI Р); і специфічна прикладна організація.

Четвертий шар CIS призначений для конкретних системних (system specific) стандартів, які відповідають певним операційним умовам. Наприклад, стандарт XIP визначає, яким чином код програм, записаний в платах ПЗУ, буде зчитуватися та виконуватися.

Установча інформація для всіх цих шарів зберігається в зарезервованої області пам'яті PCMCIA-карти, званої пам'яттю атрибутів (Atrib-ute Memory). Ця область ізольована від звичайної пам'яті плати, яка в PCMCIA 2.0 називається загальною пам'яттю (Common Memory). Структура даних CIS представляє собою послідовно з'єднану ланцюжок інформаційних блоків, іменованих кортежами, довжина кожного з яких може складати до 128 байт. Щоб забезпечити для всіх систем загальне початок відліку при пошуку даних CIS, перший кортеж метафайлу розташовується по першому адресою пам'яті атрибутів. Завдяки цьому дані будуть знаходиться в межах адресного простору навіть тих мікропроцесорів, які здатні працювати тільки з одним мегабайтом ОЗУ. Оскільки система CIS повинна функціонувати в будь-якому PC або іншому комп'ютері, передбачається доступ до пам'яті тільки по 8-розрядній шині.

Таблиця 3.9. Кортежі конфігурації PCMCIA 2

КОД Найменування Опис
0 CISPLNULL Порожній кортеж; ігнорується
1 CISPLDEVICE Кортеж інформації про пристрій (загальна пам'ять)
2-7 Резервується для майбутніх, сумісних з попередніми, версій кортежу інформації про пристрій
8-OFh Резервується для майбутніх, несумісних версій кортежу інформації про пристрій
CISPLCHECKSUM Кортеж перевірки контрольної суми
CISPLLONQLINKA Кортеж управління довгою зв'язком (з пам'яттю атрибутів)
10h CISPLLONGLINKC Кортеж управління довгою зв'язком (із загальною пам'яттю)
11h CISPL LINKTARQET Кортеж управління цільовою зв'язком
12h CISPLNOLINK Кортеж управління при відсутності зв'язку
13h CISPLVERSJ Кортеж інформації про версії Рівня 1 (виробі)
14h CISPL ALTSTR Кортеж рядка альтернативної мови
15h CISPLDEVICEA Інформація про пристрій пам'яті атрибутів
16h CISPLJEDECC Інформація про програмування за стандартом JEDEC для спільної пам'яті
17h CISPLJEDECA Інформація про програмування за стандартом JEDEC для атрибутів пам'яті
18h CISPLCFIG Кортеж конфігурується плати
19h CISPLENTRY Кортеж введення конфігурації
1Ah CISPLDEVICEOC Інформація для спільної пам'яті про інших експлуатаційних параметрах пристрою
1Bh CISPLDEVICEOA Інформація для пам'яті атрибутів про інших експлуатаційних параметрах пристрою
1Ch CISPL VERS @ Кортеж версії Рівня 2
1Dh CISPL FORMAT Кортеж формату
1Eh-1Fh CISPL GEOMETRY Резервується для майбутньої стандартизації
40h CISPLBYTEORDER Кортеж порядку проходження байтів
41 h CISPLJ3ATE Кортеж дати


Перші два байти кожного кортежу, як і формат багатьох зумовлених кортежів, жорстко регламентовані. Перший байт кодує функцію кортежу і його параметри. Другий байт служить для зв'язку зі сліду ющим кортежем ланцюжка (якщо він є) і визначає кількість байт даних в кортежі із зазначенням адреси початку наступного кортежу. Стандарт PCMCIA 2.0 визначає опції для багатьох спільних кортежів, як показано в табл. 3.9.

Виробники плат PCMCIA можуть додавати власні кортежі з даними для встановлення плат, що містять фірмові функціональні можливості.

3.6.3. Габарити PC Card

Основою 2.0 PCMCIA є сама PC Card. Маючи розміри 54х85 мм і товщину 3,3 мм, PC Card no конструкції відповідає раннім платам пам'яті стандарту Асоціації з розвитку електронної промисловості Японії (JEIDA). Перша версія стандарту PCMCIA передбачала використання цієї плати типового розміру з 68-контактним роз'ємом компанії Fujitsu. Сучасна версія стандарту PCMCIA визначає даний конструктив як Type I PC Card.

Мала товщина плати Type 1 виявилася неприйнятним обмеженням. Навіть без урахування монтажу на PC Card деякі інтегральні схеми мають власну товщину більше 3,3 мм. Найбільш важливими серед таких "товстих" інтегральних схем є схеми енергонезалежній пам'яті ERPROM.

2.0 PCMCIA стандартизує альтернативний тип плати, відомий під назвою Туре 2 PC Card. Плати цього типу мають товщину 5,0 мм, але зберігають всі інші розміри плат Турі 1. Стандарт PCMCIA 2.0 передбачає також потовщення в середній частині плати (так звана область підкладки). Ширина цього потовщеного ділянки складає 48 мм, а довжина - 75 мм. Плати Туре 2 PC Card з кожного краю мають Триміліметрова виступи з товщиною, рівній товщині плати Турі 1, а передній виступ шириною 10 мм має товщину 3,3 мм у відповідності із стандартом Турі 1. У результаті для плати будь-якого типу можуть використовуватися одні й ті ж направляючі і одне і те ж гніздо.

У 1992 р. асоціація PCMCIA затвердила третій конструктив для плат PC Card - Туре 3. Ці плати збільшилися по товщині з 5 мм (Турі 2) до i 0,5 мм і призначені для розміщення на них модемів, мініатюрних жорстких дисків і подібних до них механіки. Як і плати Туре 2, плати Туре 3 PC Card мають тонкі краю, щоб можна було використовувати стандартні напрямні і гнізда.

У відповідності зі стандартом 2.0 PCMCIA плати Турі 1 і Туре 2 можуть випускатися із збільшеною довжиною ^. Збільшення довжини на 50 мм (до 135 мм) дозволяє розмістити на них більшу кількість компонентів. Такі плати виступають приблизно на 51 мм зі стандартних пазів PCMCIA.

Для забезпечення легкого і надійного зчленування всіх плат зі своїми гніздами стандарт вимагає, щоб напрямні мали довжину не менше 40 мм і вилка PC Card починала стикатися з контактами гнізда за 10 мм до того, як плата буде вставлена ​​до упору.

PC Card має симетричну геометрію. Це означає, що через неуважність її можна вставити "догори ногами". Конструкція PC Card передбачає це і виключає ймовірність ушкодження. Неправильно вставлена ​​плата не буде працювати, але ні плата, ні комп'ютер не вийдуть з ладу.

Два контакту на роз'ємі плати (по одному на кожній стороні) призначені для визначення правильності встановлення плати. Якщо сигнал ("земля") на одному з них присутній, а на іншому відсутній, то комп'ютер сприймає це як перекіс або неправильну установку плати в гніздо.

Єдина не стандартизована частина PC Card - задня, до якої підключаються пристрої зв'язку, такі як телефонна лінія.

3.6.4. Установка PC Card

Плати PC Card всіх типів обладнані 68-контактним роз'ємом-вилкою з дворядним розташуванням контактів (по 34 контакту в ряду). Відстань між контактами в ряду і між рядами становить 1,27 мм.

Щоб гарантувати правильну подачу напруги живлення на плату, контакти роз'єму, призначені для подачі на них напруги живлення і землю трохи довше (3,6 мм), ніж сигнальні (3,2 мм). Завдяки цьому при встановленні плати в гніздо спочатку подається харчування. Таким чином, сигнали, які могли б призвести до збоїв, не будуть надходити на знеструмлені елементи плати. Контакти 36 і 67, по яких передаються сигнали ідентифікації, коротше сигнальних контактів 2-6.

Відповідно до стандарту PCMCIA 2.0 роз'єм передбачає установку двох варіантів плат PC Card: плати "чистої" пам'яті (яка суворо відповідає версії 1.0 стандарту) і плати вводу-виводу. У табл. 3.10 Показано функціональне призначення контактів роз'єму. Все, окрім десяти (помічених в таблиці зірочками), контакти стандартного 68-контактного роз'єму мають загальне для плат обох типів функціональне призначення. Чотири лінії плати пам'яті в платах введення-виведення мають інші функції (контакти 16, 33,62 і 63); три лінії плати пам'яті модифіковані під функції введення-виведення (контакти 18, 52 і 61); і три лінії, які в платах пам'яті були резервними, в платах введення-виведення задіяні (контакти 44, 45 і 60).

При установці PC Card у гніздо, PCMCIA-адаптер комп'ютера за замовчуванням сприймає її як плату пам'яті. Комп'ютер при ініціалізації PC Card зчитує дані CIS, які є платою введення-виведення, коли. Стандарт PCMCIA 2.0 передбачає виготовлення плат або з 8-ми, або з 16-розрядною шиною даних. В операціях з пам'яттю два сигнали "Робота з платою вирішена" (контакти 7 і 42) встановлюють розрядність Гаїна, а сигнал на контакті 7 служить дозволом для парних адресних байтів, а на контакті 42 - для непарних. Всі байти адреси можуть бути лічені 8-розрядною системою, якщо встановити дозволяє рівень тільки на контакті 7, але не на 42, і так до наступного байту.

Таблиця 3.10. Призначення контактів роз'єму і сигналів інтерфейсу плати PC Card

Контакт Сигнал Вхід / вихід Функція Активний рівень сигналу
1 GND Земля
2 D3 Вхід / вихід 3-й розряд даних
3 D4 Вхід / вихід 4-й розряд даних
4 D5 Вхід / вихід 5-й розряд даних
5 D6 Вхід / вихід 6-й розряд даних
6 D7 Вхід / вихід 7-й розряд даних
7 Се1 Вхід Робота з платою дозволена Низький
8 А10 Вхід Ю-й розряд адреси
9 ОЕ Вхід Дозвіл виходу Низький
10 А11 Вхід 11-й розряд адреси
11 А9 Вхід 9-й розряд адреси
12 А8 Вхід 8-й розряд адреси
13 А13 Вхід 13-й розряд адреси
14 А14 Вхід 14-й розряд адреси
15 WE / PGM Вхід Дозвіл запису Низький
16 " RDY / BSY Вихід Готово / Зайнято Високий / Низький
17 Vcc
18 " Урр1 Напруга живлення для програмування 1
19 А16 Вхід 16-й розряд адреси
20 А15 Вхід 15-й розряд адреси
21 А12 Вхід 12-й розряд адреси
22 А7 Вхід 7-й розряд адреси
23 А6 Вхід 6-й розряд адреси
24 А5 Вхід 5-й розряд адреси
25 А4 Вхід 4-й розряд адреси
26 A3 Вхід 3-й розряд адреси
27 А2 Вхід 2-й розряд адреси
28 А1 Вхід 1-й розряд адреси
29 АТ Вхід 0-й розряд адреси
30 DO Вхід / вихід. 0-й розряд даних
31 D1 Вхід / вихід 1-й розряд даних
32 D2 Вхід / вихід 2-й розряд даних
33 " WP Вхід / вихід Захист від запису Високий
34 GNO Земля
35 GND Земля


36 CD1 Вихід Плата виявлена Низький
37 011 Вхід / вихід 11-й розряд даних
38 D12 Вхід / вихід 12-й розряд даних
39 D13 Вхід / вихід 13-й розряд даних
40 D14 Вхід / вихід 14-й розряд даних
41 D15 Вхід / вихід 15-й розряд даних
42 Се2 Вхід Робота з платою дозволена Низький
43 RFSH Вхід Регенерація
44 " RFU Резерв
45 " RFU Резерв
46 А17 Вхід 17-й розряд адреси
47 А18 Вхід 18-й розряд адреси
48 А19 Вхід 19-й розряд адреси
49 А20 Вхід 20-й розряд адреси
50 А21 Вхід 21-й розряд адреси
51 Vcc
52 ' Vpp2 Напруга живлення для програмування 2
53 А22 Вхід 22-й розряд адреси
54 А23 Вхід Двадцять третій розряд адреси
55 А24 Вхід 24-й розряд адреси
56 А25 Вхід 25-й розряд адреси
57 RFU Резерв
58 RESET Вхід Скидання плати в початковий стан Високий / Низький '
59 WAIT Вихід Розширених цикл шини Низький
60 " RFU Резерв
61 ' REG Вхід Вибір регістру Низький
62 " BVD2 Вихід Напруга акумуляторної батареї виявлено 2
63 ' BVD1 Вихід Напруга акумуляторної батареї виявлено 1
64 D8 Вхід / вихід 8-й розряд даних
65 D9 Вхід / вихід 9-й розряд даних
66 D10 Вхід / вихід 10-й розряд даних
67 CD2 Вихід Плата виявлена Низький
68 QND Земля


Хоча у чинному стандарті PCMCIA обумовлено наявність лише 16 ліній даних, він все-таки досить гнучкий і передбачає мультиплексну 32-розрядну обробку спеціалізованими системами. При правильній реалізації така плата буде працювати і зі стандартним 16-розрядним інтерфейсом в пристроях, що задовольняють вимогам версії 2.0 стандарту, але повну 32-розрядну потужність вона зможе забезпечити тільки на комп'ютерах, відповідних "фірмової" модифікації стандарту.

Наявність 26 адресних ліній дозволяє прямо адресувати 64 Мбайт даних. Області пам'яті кожної плати незалежні один від одного, тобто кожна PC Card може визначити власний діапазон адрес в якості своєї загальної пам'яті. Для деяких моделей комп'ютерів не весь цей простір є прямо адресуються. Адресація всього діапазону 64 Мбайт в таких комп'ютерах може бути реалізована за допомогою вікна PCMCIA.

На додаток до загальної пам'яті кожна плата має другу адресний простір об'ємом 64 Мбайт, відведений під пам'ять атрибутів, в якій зберігається інформація про конфігурацію плати. Фактично ж на більшості PC Card для зберігання даних CIS відведено лише кілька кілобайт наявного діапазону адрес.

Сигнал Register Select ("Вибір регістру", контакт 61) перемикає 26 адресних ліній, зазвичай використовуються для звернення до загальної пам'яті, на адресацію комірок пам'яті атрибутів. Адресний простір, виділений для пам'яті атрибутів, не обов'язково повинно мати свій блок пам'яті, окремий від загальної пам'яті. Щоб уникнути необхідності роботи з двома різними системами пам'яті, PC Card може мати таку організацію, щоб сигнал Register Select просто вказував на блок загальної пам'яті, відведений для зберігання установчих даних.

Щоб відкрити або закрити доступ до даних, що прочитуються з PC Card, процесор комп'ютера формує сигнал на лінії "Дозвіл виходу" плати (контакт 9). По лінії "Готово / Зайнято" (контакт 16) на платах пам'яті служить сигналом про те, що плата зайнята обробкою даних і не може виконувати обмін даними. Цей же контакт використовується на платах введення-виведення для реалізації запитів переривання комп'ютера. Проте в процесі установки плата введення-виведення може знову повернути контакту 16 його функцію "Готово / Зайнято". Плати PC Card 2.0, будь то плати пам'яті або плати вводу-виводу, також мають можливість затримувати завершення поточної операції при появі сигналу "Розширений цикл шини" на контакті 59 роз'єму, що призводить до уповільнення роботи комп'ютера для узгодження з швидкодією плати.

Сигнал "Захист від запису" (контакт 33) передає стан перемикача захисту від запису на платах пам'яті комп'ютера. На платах введення-виведення цей контакт використовується для вказівки, розрядності порту введення-виведення (16 розрядів).

На контакти 62 і 63 плат пам'яті поступають два сигнали стану акумуляторної батареї. Сигнал на контакті 63 - ознака стану батареї:

наявність сигналу вказує на хороший стан, відсутність сигналу - на необхідність заміни батареї. Сигнал на контакті 62 уточнює ситуацію, показуючи, чи достатній рівень зарядки батареї для того, щоб підтримувати роботу пам'яті на платі без збоїв, відсутність цього сигналу вказує на можливе порушення цілісності вмісту пам'яті через недостатню потужність батареї.

Плати пам'яті, які використовують елементи ERPROM, часто вимагають більш високих у порівнянні з напругою живлення значень напруги для їх перепрограмування. При необхідності ці напруги подаються через контакти 18 і 52 інтерфейсу PCMCIA.

Ті ж 26 ліній, які використовуються для адресації спільної пам'яті і пам'яті атрибутів, служать для передачі адрес портів на платах введення-виведення. Наявність сигналу на лініях "Зчитування з периферійного пристрою" (44) і "Запис на периферійний пристрій" (45) вказує на те, що адресні лінії будуть використовуватися для ідентифікації портів і визначення типу операції: читання або запис.

На відміну від адрес пам'яті засоби введення-виведення, доступні всім платам PC Card в тій чи іншій системі, ділять між собою діапазон адрес портів розміром 67108864 байт (64 Мбайт). Навіть при виділенні 16 Кбайт портів кожній з можливих 4080 плат PC Card у системі залишиться ряд вільних адрес. Розрядність порту (8 або 16 біт) вказується сигналом на контакті 33.

Кожна з плат вводу-виводу PC Card має один сигнал запиту переривання. Цей сигнал надходить на одну з ліній переривання комп'ютера, тобто PC Card формує "родове" переривання, а комп'ютер сам направляє це переривання по відповідному каналі.

Стандарт PCMCIA вимагає, щоб всі плати PC Card мали можливість формувати переривання як по фронту сигналу (на шинах PC і AT), так і за рівнем (на шині Micro Channel і в деяких режимах на шині EISA). Кожна плата підлаштовується під вимоги комп'ютера.

У платах введення-виведення PC Card є також лінія звукового сигналу. Однак вона не призначена для високоякісного відтворення звуку, оскільки пропускає тільки двійкові цифрові ("Входить / Вимкнено") сигнали. Лінії звукового сигналу всіх плат PC Card у системі поєднуються логічною схемою XOR ("Що виключає АБО"), вихід якої підключений до одного спільного гучномовцю.

Для всіх плат PC Card стандарту PCMCIA 2.0 доданий сигнал RESET ("Скидання плати в початковий стан", контакт 58). Коли комп'ютер формує цей сигнал, плата встановлюється у попереднє ініціалізації стан, а плати введення-виведення повертаються в стан емуляції плати пам'яті при включенні харчування.

Крім розширення можливостей PCMCIA, орієнтованих на використання 32-розрядної шини даних і режим головного абонента шини, в даний час розробляються стандарти, що дозволяють об'єднати конкретні типи пристроїв в систему. Вже повністю описані вимоги механізму XIP, який дозволяє виконувати програми безпосередньо з пам'яті плати PC Card, тобто без необхідності їхнього завантаження в звичайне системне ОЗУ (як це робиться з диска). Крім того, розробляються також стандарти PCMCIA на підключення жорстких дисків з контролером IDE через роз'єми PC Card.

В даний час має місце активне просування на ринок продуктів, орієнтованих на використання нового інтерфейсу - "Універсальної послідовної шини" (USB - Universal Serial Bus). Ця шина в перспективі повинна замінити послідовні і паралельні порти, а також порт для підключення клавіатури, тобто всі зовнішні пристрої, включаючи модем, будуть підключатися одного роз'єму. Однак зараз говорити про нову шині USB як про стандарт поки що передчасно. Тому ми залишаємо її розгляд за рамками даної книги.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Програмування, комп'ютери, інформатика і кібернетика | Доповідь
175.5кб. | скачати


Схожі роботи:
Використання модемів
Огляд сучасних модемів
Програмне забезпечення модемів
Пристрій сучасних модемів
Ремонт та обслуговування модемів
Послідовні інтерфейси
Java99 Архітектура і інтерфейси
Інтерфейси експертних систем
Послідовні інтерфейси СОМ-порт
© Усі права захищені
написати до нас