Стандарт RS-232

Если характеристики сигналов для двух последовательно включаемых устройств известны, то реализация соединяющего их интерфейса относительно проста. Создание же универсального интерфейса, который мог бы адаптироваться к сигналам с различными характеристиками и работать в соответствии с совершенно различными стандартами - более трудная задача. Для унифицирования связи наличие небольшого числа общепользовательских интерфейсных стандартов совершенно необходимо.

В 1969 г. группой ведущих промышленных корпораций США был введен стандарт на соединение оборудования. Ассоциация электронной промышленности США (EIA) опубликовала вариант С своего рекомендуемого стандарта (Recommended Standart - RS) номер 232. Этот стандарт был озаглавлен Интерфейс между оконечным оборудованием обработки данных и оконечным оборудованием линии с использованием последовательного обмена данными в двоичной форме и известен просто как стандарт RS-232C. МККТТ ввел свой собственный вариант этого стандарта в виде стандартов V.24 и V.28. Министерство обороны США выпустило практически идентичный стандарт Mil-Std-188C.

Хотя стандарт RS-232C был весьма популярен, определяемый им физический интерфейс далек от совершенства. Система передачи данных (передатчик, приемник, соединительные кабели), реализованная в соответствии с техническими условиями стандарта RS-232C, должна гарантированно обеспечивать передачу сигналов со скоростями, не превышающими всего лишь 20 Кбит/с. Ассоциация электронной промышленности США ввела рекомендуемые стандарты для систем, работающих при больших скоростях, но стандарт RS-232C продолжает оставаться основой реализации последовательного интерфейса для IBM-совместимых персональных компьютеров.

Модификация D этого стандарта была введена в 1987 г. В ней были определены некоторые дополнительные линии тестирования, а также закреплено то, что многие рассматривали как недостаток стандарта RS-232C. Строго говоря, назначение стандарта RS-232C заключалось в стандартизации сигналов интерфейса, а не в регламентации использования каких-либо стандартных разъемов. Тем не менее, модификация D стандарта RS-232 определила хорошо известный разъем DB-25 как предпочтительный соединитель для рассматриваемого интерфейса.

Самой последней (июль 1991 г.) модификацией стандарта RS-232 является стандарт EIA/TIA-232E. В модификации Е нет никаких технических изменений, которые могли бы привести к проблемам совместимости с оборудованием, согласованным с предыдущими вариантами этого стандарта. Материал данной главы основан на специ-

фикациях, устанавливаемых стандартом EIA/TIA-232E. Однако, за исключением тех случаев, когда будут обсуждаться конкретные модификации стандарта, обозначение RS-232 будет относиться ко всем модификациям - от С до Е.

Общие замечания

Устройства, из которых или в которые направляются данные по каналам связи объединены под общим официальным термином оконечное оборудование (обработки) данных (ООД). К ООД относится большое число устройств - начиная от простейших терминалов (которые могут, например, использоваться с большими ЭВМ) и кончая персональными компьютерами и самими большими ЭВМ.

Промежуточным звеном между ООД и системой связи является класс устройств под общим названием оконечное оборудование линии (data circuit-terminating equipment) или сокращенно ООЛ. Довольно часто этот класс устройств неверно называют аппаратурой передачи данных (data communication equipment) или АПД*). ООЛ обеспечивает преобразование выходных сигналов ООД к виду, позволяющему передавать эти сигналы по каналам связи. Наиболее типичным примером ООЛ является модем (или устройство сопряжения по терминологии телефонных компаний), преобразующий, например, выходные сигналы последовательного порта ПК в сигналы, которые можно передавать по телефонным линиям.

Стандарт EIA/TIA-232E как раз и предназначен для регламентации связи между ООД и ООЛ, когда обмен информацией осуществляется с использованием последовательной передачи данных в двоичной форме. Конкретно этот стандарт определяет характеристики сигналов интерфейса, характеризует механический интерфейс и описывает функциональное назначение линий передачи данных, синхронизации и управления. Рассматриваемый интерфейс пригоден как для синхронной, так и асинхронной связи. Стандарт включает также примеры реализации внешних межсоединений для типичных конфигураций системы связи. Это резюме по стандарту RS-232.

Электрические характеристики

Стандарт RS-232 определяет электрические характеристики отдельных сигналов, передаваемых по линиям интерфейса, и связанных с ними электрических цепей. Предполагается, что сигналы вырабатываются генератором и регистрируются приемником. Напряжение на

Смешльааие этих двух классов устройств в переводной литературе, возможно, связано еще и с тем, что английским эквивалентом для аббревиатур ООЛ и АПД является одна и та же аббревиатура DCE. - Прим. перев.

линии обмена сигналами измеряется в точке, где соединяются два устройства. Это так называемая точка сопряжения.

В отличие от логических схем, обычно используемых в компьютерах, где напряжение с уровнем О В соответствует состоянию OFF (ВЫКЛЮЧЕНО), а с уровнем 5 В - состоянию ON (ВКЛЮЧЕНО), интерфейс RS-232 основан на биполярной логике. Использование как положительных, так и отрицательных напряжений улучшает помехоустойчивость системы. Все уровни напряжений в этом интерфейсе измеряются относительно общего провода, называемого землей сигналов или сигнальной зел<лей (signal ground).

Стандарт EIA/TIA-232E накладывает ряд ограничений на линии интерфейса. Эти ограничения обеспечивают защиту обоих устройств, связанных данным интерфейсом, от повреждений. Например, отсоединение генератора от линии (условие разомкнутой цепи) не должно приводить к повреждению генератора и к появлению на линии напряжений, превышающих 25 В. Кроме того, генератор должен выдерживать короткое замыкание своей цепи на любую другую сигнальную линию интерфейса, не повреждаясь сам и не вызывая повреждение другой линии. Аналогично, приемник должен без поврезкдений выдерживать входной сигнал в интервале от -25 до Н-25 В.

Нормальные уровни напряжений на сигнальных линиях интерфейса RS-232 представляют одно из двух состояний. Первое состояние реализуется, когда на линии действует напряжение от -15 до -3 В. Второе состояние определяется как напряжение в интервале от -f-3 до -1-15 В. Интервал от -3 до --3 В соответствует переходной области; для напряжений, попадающих в эту область, состояние линии не определено. В табл. 4.1 подытожены соотношения между состояниями линии и значениями информационных, синхронизирующих и управляющих сигналов, которые представляют эти состояния.

Сигналы интерфейса RS-232

Каждая линия интерфейса, определяемая стандартом RS-232, задается своим функциональным описанием. Вполне допустимо (и общепринято) использовать одно и то же физическое соединение интерфейса для обслуживания более чем одной функционально определенной линии. Если же некоторые функции в данном применении не нужны, то и нет необходимости, чтобы соответствующие им линии были представлены в физическом интерфейсе. Примеры таких ситуаций приведены ниже в данной главе.

Все линии обмена сигналами между ООД и 00Л, определяемые стандартом RS-232, можно разбить на четыре основные категории. Это линии данных, управления и синхронизации, а также общая линия ( земля ) сигналов. Все эти линии перечислены в табл. 4.2. Для каждой линии указана категория, к которой данная линия относится, обозначение линии и ее название. Кроме того, указано направление передачи сигнала по линии между ООД и ООЛ. Для каждого обозначения, устанавливаемого стандартом RS-232, приведено также соответствующее обозначение, определяемое стандартом МККТТ V.24 (более подробно определения стандарта V.24 описываются в следующем разделе). Описания всех линий интерфейса RS-232 следуют сразу же за табл. 4.2.

Земля сигналов (линия АВ). Эта линия является общим проводом для всех электрических цепей, образуемых линиями физического интерфейса. Стандарт рекомендует присоединять этот общий провод к защитной земле (корпусам устройств) путем внутреннего соединения в ООЛ. Смысл такого соединения заключается в том, что корпуса устройств впоследствии реально заземляются через штепсельную розетку.

Большинство модемов, используемых с персональными компьютерами, питаются от низковольтовых обмоток понижающих трансформаторов. Эти обмотки часто не заземляются. Поэтому в большинстве систем линия земля сигналов не будет соединена с защитной землей , если такое соединение не сделано внутри ООД.

Передаваемые данные (линия ВА). Сигналы, которые появляются на этой линии, вырабатываются локальным (местным) ООД для передачи локальному ООЛ. Посылаемые сигналы могут быть кодами команд, управляющих работой локального ООЛ-устройства (командами модема) или данными, которые это локальное ООЛ-устройство должно передать некоторому удаленному ООЛ-устройству.

Таблица 4.2. Линии обмена сигналами между ООД и ООЛ для интерфейса RS-232

Категория линии

Обозначение линии по стандарту RS-232 (МККТТ)

НаэоАше люша

Общая АВ (102)

Данные ВА (103)

ВВ (104)

Управление СА (105)

СВ (106) СС (107) CD (108/1,

108/2) СЕ (125) CF (109)

CG (110)

СН (111)

С1(112)

CJ (133) RL (140)

LL (141)

ТМ (142)

Синхронизация DA (113) DB (114)

Земля сигналов Передаваемые данные Принимаемые данные Запрос передатчика Сброс передатчика Готовность ООЛ Готовность ООД

Указатель вызовов Указатель сигнала

на линии приема Указатель качества

сигнала ООД-дереключатель

скорости передачи

данных ООЛ-переключатель

скорости передачи

данных Готовность к приему

данных Петлевая

конфигурация

удаленного ООЛ Петлевая

конфигурация

локального ООЛ Режим тестирования ООД-синхронизация

передатчика ООЛ-синхронизация

передатчика

Направление

передачи

сигнала

ООД=*-ООЛ ООД<= ООЛ ООД=>-ООЛ ООД<=ООЛ ООД<=ООЛ

оод=>-оол

оод- =оол оод- =оол

оод*=оол

оод=*-оол

ООД<=ООЛ

ООД=>-О0Л ООД=*-ООЛ

ООД=Ф-ООЛ

оод<=оол

ООД=>-ООЛ ООД =ООЛ

Если ООД-устройство не передает данные, оно удерживает эту линию в состоянии MARK. Данное свойство можно использовать для того, чтобы отличить ООД от ООЛ. Согласно рассматриваемому стандарту, ООД-устройство не будет передавать данные, если управляющие линии Запрос передатчика , Сброс передатчика , Готовность ООЛ и Готовность ООД не находятся одновременно в активном (ON) состоянии.

Независимо от того, относится ли данное устройство к ООД или к ООЛ, рассматриваемая линия всегда называется одинаково: Передаваемые данные (с проекцией на ООД). Это выходная линия для ООД и входная линия для ООЛ.

Принимаемые данные (ВВ). Сигналы, которые появляются на этой линии, вырабатываются локальным ООЛ для передачи локальному ООД. Пересылаемые сигналы могут быть ответами на команды, передаваемые локальным ООД-устройством, или данными, получаемыми от удаленного ООЛ-устройства.

Если не выполняется операция подтверждения приема команды, стандартное ООЛ удерживает эту линию в состоянии MARK при условии, что линия Указатель сигнала на линии приема ( Ука-

Продолжение таблицы 4-2

затель несущей ) находится в неактивном состоянии (OFF). Данное свойство можно использовать для того, чтобы отличить ООД от ООЛ.

При полудуплексной работе эта линия удерживается в состоянии MARK, когда линия Запрос передатчика находится в активном состоянии и в течение короткого промежутка времени после ее перехода из активного в неактивное состояние (чтобы дать возможность завершить передачу).

Независимо от того, относится ли данное устройство к ООД или к ООЛ, рассматриваемая линия всегда называется одинаково: Принимаемые данные (с проекцией на ООД). Это выходная линия для ООЛ и входная линия для ООД.

Запрос передатчика (СА). Сигналы на этой линии вырабатывает ООД. В симплексных или дуплексных системах активное состояние этой линии обеспечивает удержание ООЛ-устроЙства в режиме передачи. Переключение в неактивное состояние приостанавливает передачу. И в том, и в другом случаях состояние этой линии никак не влияет на работу ООЛ-устройства как приемника.

В полудуплексных системах переключение этой линии в активное состояние переводит ООЛ в режим передачи и приостанавливает его работу на прием. Когда ООД-устройство переключает эту линию в неактивное состояние, соответствующее ООЛ-устройство начинает работать в режиме приема.

Если ООД-устройство переключило линию Запрос передатчика в неактивное состояние, оно не должно снова активизировать эту линию до тех пор, пока ООЛ-устройство не подтвердит прием этого сигнала путем переключения в такое же неактивное состояние линии Сброс передатчика .

Переключение линии Запрос передатчика из неактивного в активное состояние является сигналом на переход ООЛ в режим передачи. ООЛ-устройство может затем выполнить любые действия, необходимые для подготовки к передаче, и после их завершения устанавливает линию Сброс передатчика в активное состояние, сообщая тем самым, что ООД-устройство может передавать данные.

Переключение линии Запрос передатчика из активного в неактивное состояние является сигналом для ООЛ-устройства на завершение обработки любых данных, которые уже получены от ООД-устройства. Затем ООЛ-устройство прекращает передачу или переходит в режим приема. О завершении этого процесса оно сообщает путем переключения линии Сброс передатчика в неактивное состояние.

Сброс передатчика (СБ). Сигналы на этой линии вырабатывает ООЛ. Эти сигналы сообщают, готово ли ООЛ-устройство принимать данные от связанного с ним ООД-устройства. Если линия Сброс передатчика находится в неактивном состоянии, ООД-устройство не должно передавать данные. Когда ООЛ-устройство переключает эту линию в активное состояние, оно готово принимать данные. Заметим, что эти данные могут быть командами для ООЛ или данными, передаваемыми по каналу связи.

Обычно сигнал Сброс передатчика является ответом на сигнал Запрос передатчика . Однако ООЛ-устройство может независимо переключить линию Сброс передатчика в неактивное состояние, чтобы сообщить ООД-устройству о необходимости приостановки передачи данных на некоторый конечный промежуток времени. Любые данные, переданные после переключения линии Сброс передатчика в неактивное состояние, могут быть проигнорированы ООЛ-устройством. ООЛ-устройство может снова активизировать эту линию в любой момент при условии, что линия Запрос передатчика также находится в активном состоянии. Такая процедура хорошо известна как аппаратное управление потоком данных. (См. также определение линии Готовность к приему .)

Если линия Запрос передатчика не используется, ООЛ будет работать таким образом, как если бы эта линия все время находилась в активном состоянии.

Готовность ООЛ (СС). ООЛ использует эту линию для информирования ООД о своей готовности к работе. Для соответствующего сигнала чаще используется название: Готовность устройства сопряжения или Готовность модема . Активное состояние линии означает, что ООЛ-устройство готово обмениваться информацией с ООД-устройством и начать передачу данных.

В некоторых реализациях данная линия в комбинации с линией Режим тестирования используется для управления обменом сигналами при тестировании и обслуживании ООЛ. В других случаях эта линия используется вместе с линией Сброс передатчика для управления и программирования ООЛ, поддерживающего последовательную систему автоматического вызова.

Готовность ООД (CD). Сигналы на этой линии вырабатывает ООД. Переключение этой линии в активное состояние информирует ООЛ-устройство, что ему нужно приготовиться к соединению с каналом связи. Если ООЛ-устройство может автоматически отвечать на поступающие вызовы, оно будет делать это только в том случае,

когда линия Готовность ООД находится в активном состоянии. Однако состояние данной линии не влияет на сигналы, присутствуюнцю на линии Указатель вызовов .

Если текущее соединение с каналом связи ♦установлено, то активное состояние линии Готовность ООД указывает, что ООЛ-устройство должно поддерживать это соединение. Если эта линия впоследствии переключается в неактивное состояние, ООЛ-устройство отсоединится от канала связи после завершения текущей передачи данных. После перехода в неактивное состояние линия Готовность ООД не должна активизироваться снова до тех пор, пока от ООЛ не будет получено подтверждение этого перехода путем переключения линии Готовность ООЛ в неактивное состояние.

Указатель вызовов (СЕ). ООЛ использует эту линию для сообщения о том, что по каналу связи принимается сигнал вызова. Сигнал на линии Указатель вызовов соответствует состоянию сигнала вызова: ON при наличии сигнала вызова и OFF при его отсутствии. Эта линия всегда активна. Однако ООД может игнорировать этот сигнал по своему усмотрению.

Указатель сигнала на линии приема (CF). ООЛ-устройство активизирует эту линию, когда оно получает по каналу связи сигнал, который служит указателем возможности установления подходящей связи. Если эта линия находится в неактивном состоянии, то это означает полное отсутствие сигнала или отсутствие подходящего сигнала на линии связи. Какой сигнал считать подходящим - определяет ООЛ-устройство. Для данной линии чаще используется наг-звание: Указатель несущей .

Если во время передачи данных возникнут обстоятельства, требующие переключения линии Указатель сигнала на линии приема в неактивное состояние (означающего потерю несущей), ООЛ-устройство установит также сигнал MARK на линии Принимаемые данные .

В полудуплексных системах данная линия переключается в неактивное состояние всякий раз, когда активизируется линия Запрос передатчика , а также в течение короткого промежутка времени после переключения линии Запрос передатчика из активного в неактивное состояние.

Указатель качества сигнала (CG). Использование этой линии в дальнейшем не рекомендуется.

ООД-переключатель скорости передачи данных (СН). ООД-устройство сигнализирует по этой линии, какая из двух возможных скоростей передачи данных (в бодах) или какой диапазон скоростей передачи должно выбрать ООЛ-устройство. Активное состояние этой линии соответствует выбору более высокой скорости передачи.

ООЛ-переключатель скорости передачи данных (CI). ООЛ-устройство сообщает по этой линии, какую из двух возможных скоростей передачи данных или какой диапазон скоростей передачи оно выбирает. Активное состояние этой линии соответствует выбору более высокой скорости передачи.

Готовность к приему данных (CJ). Для обеспечения документированного метода аппаратного управления потоком данных стандарт RS-232 определяет линию Готовность к приему данных . ООД активизирует эту линию, чтобы сообщить ООЛ о своей готовности к приему данных.

Напротив, неактивное состояние этой линии означает, что ООД не может принимать данные от ООЛ. В этом случае ООЛ-устройство должно сохранить непереданные данные. Локальное ООЛ-устройство в принципе может также передать удаленному ООЛ сигнал на приостановку передачи данных по каналу связи.

Заметим, что в системах, использующих линию Готовность к приему данных , все остальные линии работают так, как если бы линия Запрос передатчика существовала и постоянно находилась в активном состоянии. По существу, линия Готовность к приему данных просто переопределяет уже существующую линию.

Петлевая конфигурапия локального ООЛ (LL). ООД использует эту линию для перевода локального ООЛ в режим петлевого тестирования. Когда ООД активизирует линию Петлевая конфигурация локального ООЛ , локальное ООЛ-устройство отсоединяет свой сигнальный выход от канала связи и присоединяет его к своей собственной входной линии. Затем это ООЛ-устройство активизирует линию Режим тестирования . В результате любые данные, передаваемые от ООД к ООЛ, немедленно возвращаются обратно к ООД. При переключении линии Петлевая конфигурация локального ООЛ в неактивное состояние ООЛ-устройство реконфигурирует себя для нормальной работы.

Состояние линии Петлевая конфигурация локального ООЛ не влияет на работу линии Указатель вызовов .

Петлевая конфигурация удаленного ООЛ (RL). ООД использует эту линию для перевода удаленного ООЛ в режим дистанционного тестирования. Когда ООД активизирует линию Петлевая конфигурация удаленного ООЛ , локальное ООЛ выдает команду удаленному ООЛ на установку петлевой конфигурации. Когда устаг новка такой конфигурации завершена, локальное ООЛ переключает линию Режим тестирования в активное состояние.

При дистанционном тестировании данные, передаваемые локальным ООД-устройством, проходят через локальное ООЛ-устройство и далее по каналу связи. Удаленное ООЛ-устройство принимает эти данные и сразу же передает их обратно по каналу связи к локальному ООЛ-устройству, а последнее - к локальному ООД. Когда локальное ООД-устройство переключает линию Петлевая конфигурация удаленного ООЛ в неактивное состояние, локальное ООЛ выдает команду удаленному ООЛ на окончание тестирования.

Во время дистанционного тестирования удаленное ООЛ устанавливает линию Готовность ООЛ в неактивное, а линию Режим тестирования в активное состояние, указывая тем самым, что связь с удаленным ООЛ невозможна.

Режим тестирования (ТМ). ООЛ-устройство активизирует эту линию для того, чтобы сообщить ООД-устройству о своем переходе в тестовый режим. Активизация этой линии является откликом ООЛ-устройства на переключение линий Петлевая конфигурация локального ООЛ или Петлевая конфигурация удаленного ООЛ в активное состояние. Линия Режим тестирования активизируется также в том случае, когда ООЛ отвечает на команду перехода в режим петлевого тестирования, поступающую от удаленного ООЛ. Неактивное состояние линии Режим тестирования означает, что ООЛ готово для нормальной работы.

ООД-синхронизащ1Я передатчика (DA). ООД вырабатывает сигналы на этой линии для обеспечения синхронной работы ООЛ при синхронной передаче данных. Моменты переключения этой линии из активного в неактивное состояние номинально соответствуют середине каждого элементарного сигнала (импульса), поступающего от ООД на линию Передаваемые данные . Если эта линия реализована в интерфейсе, то для поступления на нее синхронизирующей информации обычно достаточно, чтобы ООД-устройство находилось во включенном состоянии.

ООЛ-синхронизация передатчика (DB). ООЛ вырабатывает сигналы на этой линии для обеспечения синхронной работы ООД при синхронной передаче Данных. ООЛ-устройство должно выдавать элементарные сигналы на линию Передаваемые данные таким образом, чтобы моменты переходов между соседними элементарными сих^ налами (импульсами) соответствовали моментам переключения рассматриваемой линии из неактивного в активное состояние. Если эта линия реализована в интерфейсе, то для поступления на нее синхронизирующих сигналов достаточно, чтобы ООЛ-устройство могло генерировать эти сигналы.

ООЛ-синхронизация приемника (DD). ООЛ вырабатывает сигналы на этой линии для обеспечения синхронной работы ООД при синхронной передаче данных. Моменты переключения этой линии из активного в неактивное состояние номинально соответствуют середине каждого элементарного сигнала (импульса), поступающего от ООЛ на линию Принимаемые данные . Если эта линия реализована в интерфейсе, то для поступления на нее синхронизирующих сигналов достаточно, чтобы ООЛ-устройство могло генерировать эти сигналы.

Передаваемые данные (дополнительный канал) (SBA). Эта линия эквивалентна линии Передаваемые данные , но ООД посылает по ней данные к ООЛ для передачи по дополнительному каналу связи.

Принимаемые данные (дополнительный канал) (SBB). Эта линия эквивалентна линии Принимаемые данные , но ООЛ использует ее для передачи данных, принимаемых для ООД по дополнительному каналу связи.

Запрос передатчика (дополнительный канал) (SCA). Эта линия эквивалентна линии Запрос передатчика , но ООД использует ее для установки ООЛ в режим передачи данных по дополнительному каналу связи.

Сброс передатчика (дополнительный канал) (SCB). Эта линия эквивалентна линии Сброс передатчика , но ООЛ использует ее для подтверждения возможности работы с дополнительным каналом связи.

Указатель сигнала на линии приема (дополнительный канал) (SCF). Эта линия эквивалентна линии Указатель сигнала на линии приема , но ООЛ использует ее для информирования ООД о приеме сигнала (несущей) по дополнительному каналу.

Механический интерфейс

Стандарт RS-232C просто определял 25 линий обмена сигналами и констатировал, что для ООД следует использовать розеточную, а для ООЛ - вилочную часть разъема. Никаких других требований к механическому интерфейсу стандарт не предъявлял. Этот недосмотр был, однако, позже исправлен, и стандарт EIA/TIA-232E определил в качестве рекомендуемых хорошо известные 25-контактные разъемы D-типа (DB-25).

Пргшечание. Стандарт EIA/TIA-232E определяет также возможность использования альтернативного 26-контактного разъема, обозначаемого Alt А. Хотя этот разъем содержит один дополнительный контакт, он приблизительно вдвое меньше разъема DB-25 по своим габаритам. Этот разьем обычно не используется в РС-системах.

В табл. 4.3 указано назначение отдельных контактов разъема DB-25 при его использовании в интерфейсе RS-232. Заметим, что некоторые контакты приписаны сразу к двум линиям. Это потребовалось для того, чтобы стандарт EIA/TIA-232E был согласован с другими аналогичными международными стандартами. Естественно, что не все перечисленные выше линии нужны для каждого конкретного интерфейса. Например, линии синхронизации функционируют только при синхронной связи. В то же время по взаимному соглашению ООД и ООЛ в физическом интерфейсе (с использованием незанятых контактов разъема) могут быть реализованы линии, которые не были определены в предыдущем разделе.

Стандарт МККТТ V.24

Стандарт МККТТ V.24 озаглавлен Перечень определений линий обмена сигналами между оконечным оборудованием данных (ООД) и оконечным оборудованием линии (ООЛ) и содержит только функциональные определения сигналов ООД/ООЛ интерфейса. Стандарт МККТТ V.28 Электрические характеристики несбалансированных двойных токовых линий обмена сигналами определяет электрические характеристики этого интерфейса. Вместе взятые, эти два стандарта эквивалентны стандарту EIA/TIA-232E.

Таблица 4.3. Назначение контактов разъема DB-25 в интерфейсе RS-232

Номер контакта

Обознаг чение

Название линяй

Экран

Передаваемые ла1Ные nptttrmti.tuMbie ДАН .ые Запрос передатчика Готовность к приему, Сброс передатчика Готовность ООЛ Земля сигналов

Указатель сигнала на линии приема Зарезервирована для тестироклпия Зарезервирована для тестироышия Без названия

Указатель сигнала на лишш приема (дополн. канал) ООЛ-переключатель скорости передачи ;}fiamtx. Сброс передатчика (доп^-ултггсльный канал) Передаваемые даякые (дополнительный канал) ООЛ-синхро1;лз.мзя передатчика Пршшмасмые данные (дополнительный канал) ООЛ-синхронизация приемвяка Петлевая конфш-у1нщия локального ООЛ Запрос передатчика (дополнительный канал) Готовность ООД

Петлевая конфш-ур.%цил удаленного ООЛ Указатель качества сигнала Указатель вызовов

ООД-переключатель скорости передачи данных ООЛ-переключатель скорости передачи данных ООД-синхронизация передатчика Режим тестироьанпя

При использовании аппаратного управления потоком данных линия СА может выполнять функции лшша CJ.

Назначение этого контакта не определено и не будет определяться в будущих модификаоиях стандарта RS-232. Этот контакт разъема определен, однг1Ко, в международном стандарте ISO 2110.

В интерфейсах, использующих лняк ) SCF, линии СН и CI приписываются к контакту 23. Ек;ли лшшя SCF не используется, этот контакт предназначается для линии CI.

Таблица 4.4. Линии обмена сигналами между ООД и ООЛ, определяемые стандартом V.24

Категория линия

Номер лжнял

Заземление

Данные Управление

Синхронизация Управление

Данные Управление

Название линии

Направленве

передачи

сигнала

Земля сигналов или общий обратный провод 102а Общий обратный провод ООД 102Ь Общий обратный провод ООЛ 102с Общий обратный провод

103 Передаваемые данные ООДгООЛ

104 Принимаемые данные ООД'ФгООЛ

105 Запрос передатчика ООД=ООЛ

106 Готовность к передаче данных ООД =ООЛ

107 Готовность устройства сопряжения ООД'ФгООЛ 108/1 Подключение устройства ООД=>-ООЛ

сопряжения к линии

108/2 Готовность терминала ООД^ООЛ

109 Указатель сигнала ООД'ФгООЛ

на линии приема

110 Указатель качества сигаала ООД =ООЛ

111 ООД-переключатель ООД=ООЛ

скорости передачи данных

112 ООЛ-переключатель ООД<=ООЛ

скорости передачи данных

113 ООД-синхронизация передатчика ООДгООЛ

114 ООЛ-синхронизация передатчика ООД- =ООЛ

115 ООЛ-синхронизация приемника ООД =ООЛ 116/1 Резервная коммутация в ООД=>ООЛ

прямом режиме

116/2 Резервная коммутация в ООД^ООЛ санкционированном режиме

117 Резервный указатель ООД<=ООЛ

118 Передаваемые данные ООД=>ООЛ

(обратный канал)

119 Принимаемые данные ООД =ООЛ

(обратный канал)

120 Запрос на передачу ООД= ООЛ (обратный канал)

Продолжение табл. 4-4

в табл. 4.4 перечислены линии обмена, определяемые стандартом V.24. Для каждой линии указаны категория, к которой относится линия, и направление передачи сигнала. Таблица 4.2 устанавливает соответствие названий линий стандарта RS-232 обозначениям стандарта V.24. Определения линий, представленных в обоих стандартах, приведены в этой главе в разделе Сигналы интерфейса RS-232 .

Асинхронный коммуникационный адаптер

Когда фирма IBM начала выпускать свои персональные компьютеры, на системной плате этих компьютеров не предусматривалось никаких схем для поддержки последовательной связи. Однако по желанию пользователя фирма предоставляла свой асинхронный коммуникахц!-онный адаптер. Этот адаптер устанавливался в контактные гнезда и обеспечивал связь между микропроцессором персонального компьютера (через шину расширения) и программируемым интерфейсом, подобным интерфейсу RS-232. Адаптер мог быть сконфигурирован для каждого из двух адресов ввода-вывода и каждой из двух аппаратных линий прерываний. Этот адаптер поддерживал даже телетайпный интерфейс с токовой петлей, необходимый для управления некоторыми старыми моделями принтеров фирмы IBM.

Вслед за своим асинхронным коммуникационным адаптером фирма IBM выпустила плату последовательного/параллельного адаптера PC AT. Эта плата обеспечивала реализацию параллельного порта в дополнение к последовательному порту. Естественно, что фирма IBM - не единственный изготовитель последовательных адаптеров. За эти годы было продано и установлено буквально несчетное число адаптеров, выпускаемых столь же большим числом фирм.

К счастью, если классифицировать эти адаптеры по особенностям их программирования, они разбиваются всего на три больших категории. К первой категории относятся адаптеры, которые содержат или эмулируют простые УАПП 8250 и 16450. Это наиболее распространенный тип адаптеров. А поскольку более совершенные адаптеры обычно совместимы сверху вниз, то данную категорию адаптеров можно считать наименьшим общим коммуникационным знаменателем .

Адаптеры, относящиеся ко второй категории, во многих отношениях похожи на адаптеры первого типа, но они содержат или эмулируют УАПП 16550 с его возможностями FIFO-буферизации. Поскольку УАПП 16550 - относительно новая и более дорогая микросхема, эти адаптеры пока используются не столь широко, как адаптеры без FIFO-буферов. Однако, учитывгия все большую популярность высокоскоростных модемов и мультизадачное окружение, можно ожидать расширения установочной бгизы этих адаптеров.

Третью категорию образуют специализированные адаптеры, таг кие, как контроллер последовательного порта типа S фирмы IBM и усовершенствованный последовательный интерфейс (ESI) фирмы Hayes. Например, контроллер типа 3 поддерживает ПДП-режим при операциях передачи и приема, осуществляет выборку символов во

входящем потоке данных и сам управляет потоком данных. ESI-адаптер фирмы Hayes представляет собой законченный коммуникационный сопроцессор, использующий свой собственный микропроцессор для управления линией связи почти независимо от ПК.

Разработка программного обеспечения для специализированных адаптеров в сильной степени зависит от фирм-изготовителей. Потребность в заказных драйверах устройств и библиотеках программ, иногда едва ли не ежедневная модификация аппаратно-программных средств, непредсказуемая эволюция планов изготовителей - все это делает данные устройства движущимися мишенями. За самой последней справочной информацией лучше всего обращаться непосредственно к фирме, выпускающей конкретный специализированный адаптер; см. также литературу по информационным источникам.

В этом разделе приведено описание типичного последовательного адаптера. Рассматривается архитектура адаптера, требования к адресации и схемы расположения выводов соединителей последовательного порта.

Архитектура последовательного порта

Почти у всех последовательных адаптеров гораздо больше общего, чем различий. Причина этого - не отсутствие творческого подхода у разработчиков этих устройств в некоторых фирмах, а необходимость соглг1Сования характеристик адаптера с требованиями простого и жестко определенного стандарта. Такие требования, как обеспечение сопряжения с шиной расширения ПК, обеспечение программируе-мости для возможных применений и создание интерфейса последовательного порта с внешним миром почти не оставляют возможностей для каких-либо нестандартных решений. Блок-схема типичного последовательного адаптера приведена на рис. 4.1 и обсуждается ниже.

Адрес ввода-вывода. Когда фирма IBM выпустила свой последовательный адаптер, она определила две области адресов ввода-вывода для использования этим устройством. При конфигурировании в качестве первого последовательного порта (С0М1) адаптеру назначалось в ПК восемь последовательных адресов ввода-вывода, начинающихся с базового адреса 3F8h. Для второго последовательного порта (COM2) был установлен базовый адрес 2F8h. Для обоих последовательных портов три младших разряда адреса определяют номер адресуемого УАПП-регистра. Например, УАПП-регистр 4 последовательного порта COM2 имеет адрес ввода-вывода 2F8h + 4 = 2FCh.

a

Й

sa Ii

о

к

m O-

л A A

V У У ¥

Примечание. Фактически, С0М1 и COM2 - это имена устройств, присваиваемые операционной системой MS DOS двум последовательным портам в системе. Поскольку большинство программ непосредственно обращаются к аппаратным средствам, эти имена стали трактоваться как названия соответствующих адаптеров.

Когда устройства с последовательным интерфейсом стали более популярными, многие пользователи пожелали иметь более двух последовательных портов. Фирма IBM, однако, не предусмотрела никаких возможностей для адресации более чем двух последовательных портов на своих PC (XT или AT). Чтобы заполнить этот пробел, другие фирмы выпустили адаптеры, которые допускают конфигурацию с базовыми адресами, отличными от 3F8h и 2F8h. В конце концов были стандартизованы адреса 3E8h для третьего последовательного порта (COM3) и 2Е8Ь для четвертого последовательного порта (COM4). Рассмотренные последовательные порты с их адресами перечислены в табл. 4.5.

Интерфейс с шиной ПК. Для того чтобы считать информацию из какого-либо УАПП-регистра или записать в него информацию, адрес ввода-вывода этого регистра выдается на адресную шину ПК. В соответствии с требуемой операцией - записи или считывания - ПК стробирует линию IOW (запись) или линию IOR (считывание). Когда логическгия схема дешифрации адреса (обычно логический элемент И) на плате последовательного адаптера определяет, что на шине находится адрес этого адаптера, она активизирует линию CS2 выбора данной УАПП-микросхемы. В результате инициируется доступ к тому регистру УАПП, адрес которого задается состояниями линий Аг - Ао адресной шины ПК - тремя младшими разрядами адреса ввода-вывода.