Enkel RS-232-adapter - Strömslinga

En adapter för att ansluta en PC-dator och styrenheter med ett aktuellt slinga-gränssnitt. Det kräver inte knappa delar, det är tillgängligt för tillverkning även hemma.

1969 utvecklade American Electronic Industries Association RS-232C kommunikationsgränssnitt. Det ursprungliga syftet är att tillhandahålla kommunikation mellan datorer som är fjärröver långt.

En analog till detta gränssnitt i Ryssland kallas "Joint S2". Kommunikation mellan datorer utförs med hjälp av modem, men samtidigt anslutes enheter som en "mus", som också kallades "komovskaya", såväl som skannrar och skrivare, till datorerna via gränssnittet RS-232C. Naturligtvis borde alla ha kunnat ansluta via RS-232C-gränssnittet.

För närvarande är sådana enheter helt ur bruk, även om RS-232C fortfarande är efterfrågad: även vissa nya bärbara modeller har detta gränssnitt. Ett exempel på en sådan bärbar dator är den industriella bärbara datormodellen TS Strong @ Master 7020T-serien Core2Duo. En sådan bärbar dator i butikerna "Hemdator" säljer naturligtvis inte.

Vissa industriella styrenheter har ett aktuellt loopgränssnitt. För att ansluta en dator med ett RS-232C-gränssnitt och en liknande styrenhet används olika adaptrar. Den här artikeln beskriver en av dem.

RS-232-adaptern - Current Loop utvecklades av våra företags specialister och visade hög driftsäkerhet under drift. Dess kännetecken är att det ger en fullständig galvanisk isolering av datorn och styrenheten. En sådan kretskonstruktion minskar i hög grad sannolikheten för fel på båda enheterna. Dessutom är det lätt att göra det själv under produktionsförhållanden: schemat är inte stort i volym, innehåller inte knappa delar och behöver som regel inte justeras.

För att förklara driften av denna krets är det nödvändigt att åtminstone i allmänna termer återkalla driften av gränssnitten RS-232C och Current Loop. Det enda som förenar dem är seriell dataöverföring.

Skillnaden är att signalerna har olika fysiska nivåer. Dessutom har RS-232C-gränssnittet, förutom de faktiska datatransmissionslinjerna, flera ytterligare styrsignaler utformade för att fungera med modemet.

Processen att överföra data på TxD-linjen visas i figur 1. (TxD är sändarlinjen. Data från den matas ut i sekvens från datorn).

Först och främst bör det noteras att data överförs med hjälp av bipolär spänning: nivån på den logiska noll i linjen motsvarar en spänning på + 3 ... + 12V, och nivån för en logisk enhet på -3 ... 12V. Enligt terminologin som kommer från telegrafisk teknik kallas tillståndet för en logisk noll ibland SPASE eller "depress", medan den logiska enheten kallas MARK - "press".

Figur 1

För CONTROL-kretsar motsvarar en positiv spänning en logisk enhet (på) och en negativ spänning till en logisk noll (av). Alla mätningar görs med avseende på SG-kontakten (informationsgrund).

Den faktiska dataöverföringen utförs i start-stop-läge med en sekventiell asynkron metod. Tillämpningen av denna metod kräver inte överföring av ytterligare synkroniseringssignaler, och följaktligen ytterligare linjer för deras överföring.

Information överförs i byte (åtta bitars binära tal), som kompletteras med overheadinformation. För det första är det en startbit (lite är en binär bit), varefter åtta databitar följer. Direkt bakom dem kommer paritetsbiten och trots allt stoppbiten. Det kan finnas flera stoppbitar. (En bit är en förkortning för engelska binära siffror - en binär siffra).

I frånvaro av dataöverföring är linjen i tillståndet för en logisk enhet (spänningen i linjen är -3 ... 12V). Startbiten startar överföringen och ställer in linjen till en logisk nollnivå. En mottagare ansluten till denna linje, efter att ha mottagit startbiten, startar en räknare som räknar tidsintervallen avsedda för överföringen av varje bit. Vid rätt tidpunkt, som regel, i mitten av intervallet, grindar mottagaren linjen och minns dess tillstånd. Denna metod läser information från raden.

För att verifiera tillförlitligheten för den mottagna informationen används paritetskontrollbiten: om antalet enheter i den överförda byten är udda, läggs ytterligare en enhet till dem - paritetskontrollbiten. (Men den här enheten kan lägga till byte tvärtom tills den är udda. Det beror på det accepterade dataöverföringsprotokollet).

På mottagarsidan kontrolleras pariteten och om ett udda antal enheter detekteras kommer programmet att fixa felet och vidta åtgärder för att eliminera det. Till exempel kan den begära en vidarebefordran av den misslyckade byten. Det är sant att paritetskontrollen inte alltid är aktiverad, detta läge kan helt enkelt stängas av och kontrollbiten i detta fall överförs inte.

Överföringen av varje byte slutar med stoppbitar. Deras syfte är att stoppa driften av mottagaren, som enligt den första av dem väntar på att nästa byte ska tas emot, mer exakt, dess startbit. Stopbitnivån är alltid logisk 1, precis som nivån i pauserna mellan ordöverföringar. Genom att ändra antalet stoppbitar kan du därför justera varaktigheten för dessa pauser, vilket gör det möjligt att uppnå tillförlitlig kommunikation med en minimilängd.

Hela seriella gränssnittsalgoritmen i datorn utförs av specialkontroller utan deltagande av en central processor. Den senare konfigurerar endast dessa styrenheter för ett visst läge och laddar upp data till det för överföring eller tar emot mottagen data.

När du arbetar med ett modem tillhandahåller RS-232C-gränssnittet inte bara datalinjer, utan också ytterligare styrsignaler. I den här artikeln är det helt enkelt meningsfullt att ta hänsyn till dem, eftersom bara två av dem används i den föreslagna adapterkretsen. Detta kommer att diskuteras nedan i beskrivningen av kretsschemat.

Förutom RS-232C är det seriella gränssnittet IRPS (Radial Interface with Serial Communication) mycket utbredd. Hans andra namn är Current Loop. Detta gränssnitt motsvarar logiskt RS-232C: samma seriella dataöverföringsprincip och samma format: startbit, databyt, paritetsbit och stoppbit.

Skillnaden från RS-232C är bara i den fysiska implementeringen av kommunikationskanalen. Logiska nivåer överförs inte med spänningar, utan med strömmar. Ett liknande schema låter dig organisera kommunikation mellan enheter som ligger på en och en halv kilometer avstånd.

Dessutom har "strömslingan", till skillnad från RS-232C, inga styrsignaler: som standard antas de att alla är i aktivt tillstånd.

Så att motståndet för långa kommunikationslinjer inte påverkar signalnivåerna, drivs ledningarna genom strömstabilisatorer.

Figuren nedan visar ett mycket förenklat diagram över det nuvarande slingan. Som redan nämnts drivs linjen från en strömkälla, som kan installeras antingen i sändaren eller i mottagaren, vilket inte spelar någon roll.

Figur 2

En logisk enhet i linjen motsvarar en ström på 12 ... 20 mA, och en logisk noll motsvarar en brist på ström, mer exakt, inte mer än 2 mA. Därför är utgångssteget från "strömslingan" -sändaren en enkel transistoromkopplare.

En transistoroptokopplare används som mottagare, vilket ger galvanisk isolering från kommunikationslinjen. För att kommunikationen ska vara tvåvägs krävs ytterligare en slinga (två kommunikationslinjer), även om överföringsmetoder är kända i två riktningar och på ett tvinnat par.

Kommunikationskanalens användbarhet är mycket enkel att kontrollera om du inkluderar en milliammeter i mellanrummet på någon av de två trådarna, helst en mätare. I avsaknad av dataöverföring bör den visa en ström nära 20 mA, och om data överförs, kan en liten ryckning av pilen märkas. (Om överföringshastigheten inte är hög, men själva överföringen är i paket).

Kretsschemat för RS-232C-adaptern - "Aktuell slinga" visas i figur 3.

Bild 3. Schematiskt diagram över RS-232C-adaptern - "Aktuell slinga" (klicka på bilden öppnar diagrammet i ett större format)

I det initiala tillståndet är signalen Rxd i tillståndet för en logisk enhet (se figur 1), det vill säga spänningen på den är -12 V, vilket leder till öppningen av transistorns optokopplare DA2, och med den transistorn VT1, genom vilken en ström på 20 mA strömmar genom strömstabilisatorn och optokopplarens LED styrenhetsmottagare, som visas i figur 4. För "strömslingan" är detta tillståndet för den logiska enheten.

När signalen Rxd tar ett logiskt nollvärde (spänning + 12V) stängs optokopplaren DA2 och transistorn VT1 är ansluten till den, så strömmen blir noll, vilket helt uppfyller kraven i gränssnittet "Strömslinga". På detta sätt kommer seriedata att överföras från datorn till styrenheten.

Data från styrenheten till datorn överförs via optokopplaren DA1 och transistorn VT2: när strömslingan är i tillståndet för en logisk enhet (ström 20 mA), öppnar optokopplaren transistorn VT2 och en spänning på -12 V visas vid ingången till RS-232C-mottagaren, som enligt figur 1 är den logiska nivån enhet. Detta motsvarar en paus mellan dataöverföringar.

När strömslingan är noll (logisk noll) på kommunikationslinjen för strömslingan, optokopplaren DA1 och transistorn VT2 är stängda vid ingången RxD kommer det att finnas en spänning på + 12V - motsvarar nivån på logisk noll.

För att ta emot bipolär spänning vid RxD-ingången används signalerna DTR Data Terminal Ready och RTS Request to Send.

Dessa signaler är utformade för att fungera med modemet, men i det här fallet används de som en strömkälla för RxD-linjen, så det behövs ingen ytterligare källa. Programmatiskt ställs dessa signaler på detta sätt: DTR = + 12V, RTS = -12V. Dessa spänningar isoleras från varandra med dioderna VD1 och VD2.

För den oberoende tillverkningen av adaptern behöver du följande information.

Lista över artiklar.

DA, DA = 2xAOT128

R1 = 1x4,7K

R2, R4 = 2x100K

R3 = 1x200

R6, R7 = 2x680

R8, R9, R10 = 3x1M

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

VT1, VT2 = 2xKT814G

Om istället för inhemska AOT128-optokopplare används import 4N35, vilket troligen är på den nuvarande radiomarknaden, bör motstånden R2, R4 ställas in på 820K ... 1M.

Anslutningen av regulatorn till datorn visas i figur 4. (Strömstabilisatorer finns i styrenheten).

Figur 4

Figur 5 visar det färdiga adapterkortet.

Figur 5 Dmoderkortadapter

Anslutning till en dator görs med en standardkontakt av DB-9-typ (hondel) med en standard seriekabel.

Ibland kvarstår liknande utseendeskablar från UPS (oavbruten). De har en specifik ledning och är inte lämpliga för anslutning av en adapter.

De aktuella loopgränssnittslinjerna är anslutna med terminalklämmor.

Boris Aladyshkin