Egyszerű RS-232 adapter - áramhurok

Adapter PC-számítógép és a vezérlők csatlakoztatásához az aktuális hurok-interfésszel. Nincs szükség szűk alkatrészekre, még otthon is gyártható.

1969-ben az American Electronic Industries Association kifejlesztette az RS-232C kommunikációs interfészt. Első célja kommunikációt biztosítani a távolságra lévő számítógépek között.

Ennek az interfésznek az oroszországi analógja „Joint S2”. A számítógépek közötti kommunikáció modemekkel zajlik, de ugyanakkor az olyan eszközöket, mint például egy „egér”, amelyet komovskaya néven is hívtak, valamint a szkennereket és nyomtatókat az RS-232C interfészen keresztül csatlakoztatták a számítógépekhez. Természetesen mindegyiknek képesnek kellett lennie arra, hogy csatlakozzon az RS-232C interfészen keresztül.

Jelenleg ezek az eszközök teljesen használaton kívül vannak, bár az RS-232C továbbra is igényes: még néhány új laptop modellnek is van ez a felülete. Ilyen laptopra példa a TS Strong @ Master 7020T sorozatú Core2Duo ipari laptop modell. Egy ilyen laptop a boltokban "otthoni számítógép", természetesen, nem adnak el.

Néhány ipari vezérlőnek van jelenlegi hurok interfésze. RS-232C interfésszel és hasonló vezérlővel rendelkező számítógép csatlakoztatásához különféle adaptereket kell használni. Ez a cikk az egyiket írja le.

Az RS-232 adaptert - a jelenlegi hurkot vállalkozásunk szakemberei fejlesztették ki, és működés közben nagy megbízhatóságot mutattak. Megkülönböztető tulajdonsága, hogy a számítógép és a vezérlő teljes galván izolációját biztosítja. Az ilyen áramköri felépítés jelentősen csökkenti mindkét eszköz meghibásodásának valószínűségét. Ezenkívül gyártási körülmények között is könnyű elkészíteni: a rendszer mérete nem nagy, nem tartalmaz szűk alkatrészeket, és általában nem kell módosítani.

Az áramkör működésének magyarázata érdekében legalább általános értelemben vissza kell emlékeztetni az RS-232C és az áramhurok interfészek működésére. Az egyetlen, ami egyesíti őket, a soros adatátvitel.

A különbség az, hogy a jelek fizikai szintje eltérő. Ezenkívül az RS-232C interfészen, a tényleges adatátviteli vonalakon kívül, számos további vezérlőjelet tartalmaz, amelyek a modemmel való együttműködésre vannak tervezve.

Az adatok TxD vonalon történő továbbításának folyamatát az 1. ábra szemlélteti (TxD az adó vonal. Az abból származó adatok egymást követően kerülnek kiadásra a számítógépről).

Először is meg kell jegyezni, hogy az adatokat bipoláris feszültséggel továbbítják: a vonal logikai nulla szintje + 3 ... + 12 V feszültségnek felel meg, és a logikai egység szintje -3 ... 12 V. A távíró technológiából származó terminológia szerint a logikai nulla állapotát SPASE vagy "depress" néven hívják, míg a logikai egységet MARK - "press" néven.

1. ábra

A CONTROL áramköröknél a pozitív feszültség logikai egységnek felel meg (be), a negatív feszültség pedig logikai nullának (ki). Minden mérést az SG érintkezővel (információs talaj) kell elvégezni.

A tényleges adatátvitelt start-stop módban, szekvenciális aszinkron módszerrel hajtják végre. Ennek a módszernek az alkalmazásához nincs szükség további szinkronizáló jelek és következésképpen további vonalak továbbítására.

Az információt bájtban továbbítják (nyolc bites bináris szám), amelyet kiegészítő információk egészítenek ki. Először is egy kezdő bit (egy bit egy bináris bit), amely után nyolc adatbit következik. Közvetlenül mögöttük jön a paritás bit, végül pedig a stop bit. Több stop bit is lehet. (Egy kicsit az angol bináris szám rövidítése - egy bináris szám).

Adatátvitel hiányában a vonal logikai egység állapotban van (feszültség a -3 ... 12 V vonalon). A kezdő bit megkezdi az átvitelt, és a vonalat logikai nullára állítja. Az ehhez a vonalhoz csatlakoztatott vevő, miután megkapta a kezdő bitet, elindít egy számlálót, amely kiszámítja az egyes bitek továbbításához tervezett időközöket. A megfelelő időben, általában, az intervallum közepén, a vevő megkapja a vonal állapotát és emlékszik annak állapotára. Ez a módszer leolvassa az információkat a sorból.

A kapott információ megbízhatóságának ellenőrzésére a paritásellenőrző bitet használjuk: ha a továbbított byte-ban lévő egységek száma páratlan, akkor újabb egységet adnak hozzájuk - a paritás-ellenőrző bit. (Ennek ellenére ez az egység bájtot adhat hozzá, amíg páratlan lesz. Minden az elfogadott adatátviteli protokolltól függ).

A vevő oldalon a paritást ellenőrzik, és ha páratlan számú egységet észlel, a program javítja a hibát, és intézkedéseket tesz annak kiküszöbölésére. Például kérheti a sikertelen byte újbóli továbbítását. Igaz, hogy a paritásellenőrzést nem mindig aktiválják, ezt az üzemmódot egyszerűen ki lehet kapcsolni, és ebben az esetben az ellenőrző bit nem kerül továbbításra.

Az egyes bájt átvitele stop bittel fejeződik be. Céljuk a vevő működésének leállítása, amely az első szerint a következő byte-ra vár, vagy inkább a kezdő bitjére. A stop bit szintje mindig logikus 1, csakúgy, mint a szóátvitel közötti szünetben lévő szint. Ezért a stop bitek számának megváltoztatásával beállíthatja ezen szünetek időtartamát, ami lehetővé teszi a megbízható kommunikáció elérését a minimális időtartammal.

A teljes soros interfész algoritmust a számítógépben speciális vezérlők végzik, központi processzor részvétele nélkül. Ez utóbbi csak egy bizonyos üzemmódra konfigurálja ezeket a vezérlőket, és adatokat küld fel átvitel céljából, vagy fogadja a kapott adatokat.

Amikor modemmel dolgozik, az RS-232C interfész nemcsak adatvonalakat, hanem további vezérlőjeleket is biztosít. Ebben a cikkben a részletekbe vétel egyszerűen nincs értelme, mivel csak kettőt használják a javasolt adapteráramkörben. Ezt az alábbiakban tárgyaljuk az áramköri leírásban.

Az RS-232C mellett az IRPS (Radial Interface with Serial Communication) soros interfész nagyon elterjedt. Második neve Current Loop. Ez a felület logikusan megfelel az RS-232C-nek: ugyanaz a soros adatátviteli elv és ugyanaz a formátum: kezdő bit, adat bájt, paritás bit és stop bit.

Az RS-232C-től való eltérés csak a kommunikációs csatorna fizikai megvalósításában mutatkozik meg. A logikai szinteket nem feszültségek, hanem áramok továbbítják. Egy hasonló séma lehetővé teszi a kommunikáció megszervezését másfél kilométer távolságra fekvő eszközök között.

Ezenkívül az „áram huroknak”, az RS-232C-vel ellentétben, nincs vezérlőjele: alapértelmezés szerint feltételezik, hogy mind aktív állapotban vannak.

Annak érdekében, hogy a hosszú kommunikációs vonalak ellenállása ne befolyásolja a jelszintet, a vonalakat az áramerősség-stabilizátorok táplálják.

Az alábbi ábra a jelenlegi hurok interfész nagyon egyszerűsített diagramját mutatja. Mint már említettük, a vonal áramellátását egy áramforrás hajtja, amely akár az adóbe, akár a vevőbe beszerelhető, az nem számít.

2. ábra

A vonal logikai egysége 12 ... 20 mA áramnak felel meg, a logikai nulla pedig az áramhiánynak, pontosabban legfeljebb 2 mA. Ezért az adó áramáramának kimeneti stádiuma egy egyszerű tranzisztor kapcsoló.

Vevőként tranzisztor optocsatolót használunk, amely galvanikus leválasztást biztosít a kommunikációs vonaltól. Annak érdekében, hogy a kommunikáció kétirányú legyen, szükség van még egy azonos hurokra (két kommunikációs vonal), bár az átviteli módszerek két irányban és egy sodrott páron ismertek.

A kommunikációs csatorna szervizelhetőségét nagyon egyszerű ellenőrizni, ha a két vezeték egyik résében milliméter van-e, lehetőleg egy tárcsamérő. Adatátvitel hiányában a mA-nak kb. 20 mA-os áramot kell mutatnia, és ha az adatátvitel folyamatban van, akkor észreveheti a nyíl kissé megrándulását. (Ha az átviteli sebesség nem magas, de maga az átvitel csomagban van).

Az RS-232C adapter - „áramkör” - kapcsolási rajzát a 3. ábra mutatja.

3. ábra: Az RS-232C adapter sematikus rajza - „Aktuális hurok” (a képre kattintva a diagram nagyobb formátumban nyílik meg)

A kiindulási állapotban az Rxd jel egy logikai egység állapotában van (lásd az 1. ábrát), vagyis a rajta lévő feszültség -12 V, ami a DA2 tranzisztor optocsatoló és ezzel együtt a VT1 tranzisztor kinyílásához vezet, amelyen keresztül a stabilizátoron és az optocsatoló LED-en keresztül 20 mA-es áram áramlik át. vezérlő vevő, a 4. ábra szerint. Az "aktuális hurok" esetében ez a logikai egység állapota.

Amikor az Rxd jel logikai nulla értéket vesz fel (feszültség + 12 V), akkor a DA2 optocsatoló bezáródik, és a VT1 tranzisztor csatlakozik hozzá, tehát az áram nullává válik, amely teljes mértékben megfelel az "Aktuális hurok" interfész követelményeinek. Ilyen módon a soros adatokat továbbítják a számítógépről a vezérlőre.

Az adatokat a vezérlőről a számítógépre továbbítják a DA1 optocsatolón és a VT2 tranzisztoron keresztül: amikor az aktuális hurok vonal logikai egység állapotban van (áram 20 mA), az optocsatoló kinyitja a VT2 tranzisztort és -12 V feszültség jelenik meg az RS-232C vevő bemenetén, amely az 1. ábra szerint a logikai szint egységet. Ez megfelel az adatátvitel közötti szünetnek.

Ha az áram hurok nulla (logikai nulla) az áram hurok kommunikációs vonalán, az DA1 optocsatoló és a VT2 tranzisztor az RxD bemeneten zárva van, akkor + 12 V feszültség lesz - megfelel a logikai nulla szintjének.

A bipoláris feszültség RxD bemeneten történő fogadásához a DTR adatkapocs kész és az RTS küldési kérelem jeleket kell használni.

Ezeket a jeleket úgy tervezték, hogy a modemmel működjenek, de ebben az esetben az RxD vonal áramforrásaként használják őket, így nincs szükség további forrásra. Programozási szempontból ezeket a jeleket így lehet beállítani: DTR = + 12 V, RTS = -12 V. Ezeket a feszültségeket a VD1 és VD2 diódák választják el egymástól.

Az adapter független gyártásához a következő részletekre van szükség.

Elemek listája.

DA, DA = 2xAOT128

R1 = 1x4,7K

R2, R4 = 2x100K

R3 = 1x200

R6, R7 = 2x680

R8, R9, R10 = 3x1 M

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

VT1, VT2 = 2xKT814G

Ha a hazai AOT128 optocsatolók helyett 4N35 importot használnak, ami valószínűleg a jelenlegi rádiópiacon van, akkor az R2, R4 ellenállásokat 820K ... 1M értékre kell állítani.

A vezérlő csatlakoztatását a számítógéphez a 4. ábra mutatja. (Az áram stabilizátorok a vezérlőben vannak).

4. ábra

Az 5. ábra a kész adapterkártyát mutatja.

5. ábra Dalaplap adapter

A számítógéphez történő csatlakoztatáshoz egy szabványos DB-9 típusú csatlakozót ((belső rész)) kell használni, egy szabványos soros port kábel segítségével.

Időnként hasonló megjelenésű UPS-kábelek maradnak (szünetmentes). Speciális vezetékeik vannak, és nem alkalmasak adapter csatlakoztatására.

Az aktuális hurok interfész vonalakat kapocskapcsokkal kell összekötni.

Boris Aladyshkin