Jste zde

HW server představuje - Sériová linka RS-232

Vít Olmr, 12. Prosinec 2005 - 0:00

Soubor všech potřebných informací, návody, tipy a triky, katalogové listy aj.

Obsah
Charakteristika
RS232 je rozhraní pro přenos informací vytvořené původně pro komunikaci dvou zařízení do vzdálenosti 20 m. Pro větší odolnost proti rušení je informace po propojovacích vodičích přenášena větším napětím, než je standardních 5 V. Přenos informací probíhá asynchronně, pomocí pevně nastavené přenosové rychlosti a synchronizace sestupnou hranou startovacího impulzu.

Zapojení konektorů pro RS-232

Cannon 25
 PIN  NÁZEV  SMĚR  POPIS
1 SHIELD --- Shield Ground
2 TXD --> Transmit Data
3 RXD <-- Receive Data
4 RTS --> Request to Send
5 CTS <-- Clear to Send
6 DSR <-- Data Set Ready
7 GND --- System Ground
8 CD <-- Carrier Detect
9-19 N/C - -
20 DTR --> Data Terminal Ready
21 N/C - -
22 RI <-- Ring Indicator
23-25 N/C - -

Cannon 9
 PIN  NÁZEV  SMĚR  POPIS
1 CD <-- Carrier Detect
2 RXD <-- Receive Data
3 TXD --> Transmit Data
4 DTR --> Data Terminal Ready
5 GND --- System Ground
6 DSR <-- Data Set Ready
7 RTS --> Request to Send
8 CTS <-- Clear to Send
9 RI <-- Ring Indicator

 

 
RJ45
 PIN  NÁZEV  SMĚR  POPIS
1 RI <-- Ring Indicator
2 CD <-- Carrier Detect
3 DTR --> Data Terminal Ready
4 GND --- System Ground
5 RxD <-- Receive Data
6 TxD --> Transmit Data
7 CTS <-- Clear to Send
8 RTS --> Request to Send

 

 
Popis signálů Poznámky
signál
popis
DCD - Data Carrier Detect Detekce nosné (někdy jen "CD). Modem oznamuje terminálu, že na telefonní lince detekoval nosný kmitočet.
RXD - Receive Data Tok dat z modemu (DCE) do terminálu (DTE).
TXD - Transmit Data Tok dat z terminálu (DTE) do modemu (DCE).
DTR - Data Terminal Ready Terminál tímto signálem oznamuje modemu, že je připraven komunikovat *).
SGND - Signal Ground Signálová zem
DSR - Data Set Ready Modem tímto signálem oznamuje terminálu, že je připraven komunikovat *).
RTS - Request to Send Terminál tímto signálem oznamuje modemu, že komunikační cesta je volná *).
CTS - Clear to Send Modem tímto signálem oznamuje terminálu, že komunikační cesta je volná *).
RI - Ring Indicator Indikátor zvonění. Modem oznamuje terminálu, že na telefonní lince detekoval signál zvonění.

* Dříve plnily řídící “handshakové” signály funkci jakýchsi “semaforů” pro řízení poloduplexní komunikace s modemy. V plně duplexních komunikačních zařízení ztrácejí řídící signály částečně svůj původní význam a programy je využívají spíše způsobem “zařízení DTE hlásí, že je momentálně připraveno (nepřipraveno) přijmout data” – k tomu může programátor využít jak signál DTR, tak signál RTS – a právě tak lze pro zařízení DCE obdobně použít signál DSR nebo CTS. Proto některé programy umožňují zvolit, které handshakové signály se pro řízení toku dat použijí – v nastavení takových programů můžete proto někdy najít více variant hardwarového řízení toku – “hardware (RTS/CTS)”, “hardware (DTR/DSR)” apod. Takto použitý řídící signál se pak podle nových definic nazývá správně Ready for receiving.

Podrobný popis signálů
 

Základní parametry RS-232

Napěťové úrovně Používané kabely Problém napájení propojovaných PC

RS 232 používá dvě napěťové úrovně. Logickou 1 a 0. Log. 1 je někdy označována jako marking state nebo také klidový stav, Log. 0 se přezdívá space state.

Log. 1 je indikována zápornou úrovní, zatímco logická 0 je přenášena kladnou úrovní výstupních vodičů.

Povolené napěťové úrovně jsou uvedeny v tabulce. 

Nejběžněji se pro generování napětí používá napěťový zdvojovač z 5 V a invertor. Logické úrovně jsou potom přenášeny napětím +10 V pro log. 0 a –10 V pro log. 1.
 

Všechny DTE-DCE kabely jsou přímé a vývody jsou propojeny 1:1. DTE-DTE a DCE-DCE kabely patří mezi kžížené.

  1. DTE - DCE se nazývá 'Straight Cable' (Přímý)
  2. DTE - DTE se nazývá 'Null-Modem'
  3. DCE - DCE se nazývá 'Tail Circuit'
 Pokud propojujete dva počítače pomocí RS 232 a každý z nich je připojen do jiné zásuvky, doporučujeme změřit napětí mezi jednotlivými zeměmi RS232 před jejich propojením. Pokud je každý počítač připojen na jinou větev i stejné fáze, může být vlivem různých spotřebičů na každé větvi rozdílové napětí až cca 100 V. To je hodnota, která jakýkoli RS 232 port spolehlivě zničí.
Datové signály
Úroveň Vysílač Přijímač
Log. L +5 V to +15 V +3 V to +25 V
Log. H -5 V to -15 V -3 V to -25 V
Nedefinovaný -3 V to +3 V

Řídící signály
Signál
 Driver Terminátor
"Off"
 -5 V to -15 V -3 V to -25 V
"On"
 5 V to 15 V 3 V to 25 V

Zapojení smyčky (LOOPBACK)

Smyčka pro testování sériového portu 25pinový konektor 9pinový konektor
Takto zapojené konektory lze použít ke zkoušení sériové rozhraní na vašem počítači. Jsou vzájemně propojeny signály pro přenos dat a řízení toku. Všechna data tak budou ihned posílána zpět. Tak je možné snadno ověřit činnost sériového portu pomocí standardního terminálového programu.

RS-232 monitor

Half Duplex
Monitor RS-232 sériové komunikace mezi dvěma zařízeními s PC. K této činnosti lze využít následující zapojení propojovacího kabelu. Dva konektory jsou spojené přímým kabelem. Kontrolní počítač je připojen k třetímu konektoru. Tento monitorovací kabel sleduje komunikaci z obou zdrojů na jediném RS-232 portu.
 

Spy (monitorovací) Software
Pro sledování provozu na sériové lince je navíc zapotřebí příslušný software

Zapojení nejčastěji používaných kabelů

3drátové propojení
7drátové propojení s úplným řízením toku
5drátové propojení s řízením toku

Vzájemné propojení sériových kabelů s plným řízením toku

9pin D-Sub to 9pin D-Sub
DB9-1 DB9-2
Receive Data
2
3
 Transmit Data
Transmit Data
3
2
 Receive Data
Data Terminal Ready
4
6+1
 Data Set Ready + Carrier Detect
System Ground
5
5
 System Ground
Data Set Ready + Carrier Detect
6+1
4
 Data Terminal Ready
Request to Send
7
8
 Clear to Send
Clear to Send
8
7
 Request to Send
25pin D-Sub to 25pin D-Sub
DB25-1 DB25-2
Receive Data
3
2
 Transmit Data
Transmit Data
2
3
 Receive Data
Data Terminal Ready
20
6+8
 Data Set Ready + Carrier Detect
System Ground
7
7
 System Ground
Data Set Ready + Carrier Detect
6+8
20
 Data Terminal Ready
Request to Send
4
5
 Clear to Send
Clear to Send
5
4
 Request to Send
9pin D-Sub to 25pin D-Sub
DB9 DB25
Receive Data
2
2
 Transmit Data
Transmit Data
3
3
 Receive Data
Data Terminal Ready
4
6+8
 Data Set Ready + Carrier Detect
System Ground
5
7
 System Ground
Data Set Ready + Carrier Detect
6+1
20
 Data Terminal Ready
Request to Send
7
5
 Clear to Send
Clear to Send
8
4
 Request to Send

Délka vedení RS 232

Co ovlivňuje přenosovou rychlost a délku vedení
Standard RS 232 uvádí jako maximální možnou délku vodičů 15 metrů, nebo délku vodiče o kapacitě 2500 pF. To znamená, že při použití kvalitních vodičů lze dodržet standard a při zachování jmenovité kapacity prodloužit vzdálenost až na cca 50 metrů.

Kabel lze také prodlužovat při snížení přenosové rychlosti, protože potom bude přenos odolnější vůči velké kapacitě vedení. Uvedené parametry počítají s přenosovou rychlostí 19200 Bd.

Texas Instruments uvádí jako výsledek pokusných měření následující délky vodičů v závislosti na přenosové rychlosti. Vzhledem k „laboratorním“ podmínkách tohoto měření je třeba brát tyto údaje pouze jako orientační. V praxi je třeba počítat s rušením atd.
Maximální délka vedení
Baud rate [Bd] Max length [ft] Max length [m]
19 200 50 15
9 600 500 150
4 800 1 000 300
2 400 3 000 900

Pro přenos dat na větší vzdálenosti je výhodnější používat rozhraní RS-422, RS-485, či proudovou smyčku.

Více o přenosu na větší vzdálenost

Co je Baud?

Baud je jednotka používaná pro měření rychlosti přenosu dat. Přenosová rychlost definuje rychlost přenosu dat z datového média na jiné datové médium. Baud rate udává počet změn signálu za sekundu. Počet změn se pak vyjadřuje v baudech. Jako základní jednotka informace v moderních počítačových systémech se bere jeden bit (nabývá hodnoty 0 nebo 1). Do jedné signálové změny lze zakódovat i více než jeden bit. A proto nelze slučovat pojem bps (bits per second = bity za sekundu) s pojmem baud.

Jednotka baud je pojmenována po Jean-Maurice-Émile Baudotovi (*1845 - †1903).

Parametry datového přenosu

Parita 7bitový / 8bitový formát STOP bit / bity
Parita je nejjednodušší způsob jak bez nároků na výpočetní výkon zabezpečit přenos dat. Ve vysílacím zařízení se sečte počet jedničkových bitů a doplní se paritním bitem tak, aby byla zachována předem dohodnutá podmínka sudého nebo lichého počtu jedničkových bitů.
  • SUDÁ PARITA – Počet jedničkových bitů + paritní bit = SUDÉ ČÍSLO
  • LICHÁ PARITA – Počet jedničkových bitů + paritní bit = LICHÉ ČÍSLO
  • SPACE PARITY – Tzv. nulová parita – paritní bit je vždy v log. 0, používá se například při komunikaci s 7bitového zařízení s 8bitovým, kdy paritní bit nahrazuje tvrdou log. 0 poslední bit v byte, tím je zachována kompatibilita s 8bitovým přenosem.
  • MARK PARITY - Paritní bit je nastaven tvrdě na log. 1, při kompenzaci 7bitového provozu je třeba jej na přijímací straně nulovat, jinak není kompatibilní s ASCII.
 Na starých terminálech IBM, které se používaly pouze jako textové konzole, ušetřili návrháři jeden bit přenosu a používali pouze 7bitový přenos, který umožňoval 128 kombinací. Dnes se v praxi prakticky nepoužívá, ale stal se standardem.
 

STOP BIT – Definuje ukončení rámce. Zároveň zajišťuje určitou prodlevu pro přijímač. Právě v době příjmu STOP bitu většina zařízení zpracovává přijatý BYTE.

ZDVOJENÝ STOP BIT – Používá se u pomalejších zařízení pro doběh zpracování přijatého znaku. Jedná se o standard na 110 Bd .

Řízení toku dat (HANDSHAKING)

Co je handshaking Hardwarový handshaking Softwarový handshaking :
Řízení toku dat (HANDSHAKING) představuje potvrzení příjmu dat či připravenost k přenosu a jeho zahájení na úrovni hardwarového nebo softwarového rozhraní.

Přenos od vysílače k přijímači, že vysílač má připravena platná data k odeslání.

Přenos od přijímače k vysílači, že přijímač je schopen data zpracovávat.

 Probíhá na úrovni komunikačních protokolů (ZMODEM, KERMIT...), pomocí běžného datového kanálu přijímač vysílači sdělí, zda je schopen data přijímat a zpracovávat. Dos/BIOS v počítačích PC používá pro SW handshaking znaky v Ascii tabulce XON/XOF. Je-li však potřeba v toku dat znaky XON/XOF vyslat, je nutné vyslat speciální sekvenci znaků, což samozřejmě přenos dat obsahujících převážně tyto znaky značně zpomalí.

SYCHRONNÍ x ASYNCHRONNÍ přenos dat

Co je handshaking Hardwarový handshaking
SYCHRONNÍ přenos informací znamená, že na nějakém vodiči nebo vodičích se nastaví určitá úroveň, která přenáší informaci a validita informace se potvrdí impulzem, nebo změnou úrovně synchronizačního signálu. Synchronizačním signálem se tedy informace kvantují.

Základní vlastnosti SYCHRONNÍHO přenosu :

  • Výhodné pro velké objemy dat, přenášené po více vodičích.
  • Nutno jednoznačně určit, kdo vysílá synchronizační impulzy.
  • Možno použít spojitě proměnnou rychlost přenosu, například podle poměru chybovosti.
  • Nutnost synchronizačního vodiče „navíc“ – v podstatě „nepřenáší žádnou informaci“.
  • Na straně zařízení nepotřebuje nijak složitou elektroniku.

ASYNCHRONNÍ přenos dat přenáší data v určitých sekvencích. Data jsou přenášena přesně danou rychlostí a uvozena startovací sekvencí, na kterou se synchronizují všechna přijímací zařízení. Všechny strany obsahují vlastní přesný oscilátor, díky kterému odečítají data v přesně definovaných intervalech. Po ukončení sekvence je další příjem opět synchronizován startovní sekvencí.

Základní vlastnosti ASYNCHRONNÍHO přenosu :

  • Nevýhodné pro velké objemy dat, ale vhodné pro dlouhá vedení, na nichž by synchronizační vodič činil nezanedbatelné finanční náklady.
  • Lze použít pro komunikaci mezi mnoha zařízeními.
  • Nutno definovat jednoznačně přenosové rychlosti, změnu rychlosti je třeba ošetřit softwarovou sekvencí, která přiměje počítač změnit hardwarově přenosovou rychlost.
  • Celkem složitá a drahá elektronika, nutno použít krystalové oscilátory.
  • Až o 20% menší přenosová rychlost užitečných dat při stejné rychlosti komunikace, vzhledem k nutnosti startovacích a paritních bitů.

 
Asynchronous Serial Data Frame (8E1) Synchronizace RS 232 RÁMEC – Přenosový rámec
RS232 Používá asynchronní přenos informací. Každý přenesený byte konstantní rychlostí je proto třeba synchronizovat. K synchronizaci se používá sestupná hrana tzv. Start bitu. Za ní již následují posílaná data.
 

RS232 Používá asynchronní přenos informací. Každý přenesený byte konstantní rychlostí je proto třeba synchronizovat. K synchronizaci se používá sestupná hrana tzv. Start bitu. Za ní již následují posílaná data.

 Kompletní přenosová skupina = přenášená DATA (7/8 bitová) doplněná o START BIT, STOP BIT a PARITU. Přenosový rámec je tedy minimální přenášená skupina dat.
Dočasné zastavení datového přenosu

Pokud je třeba upozornit zařízení na dočasné zastavení vysílání, vygeneruje vysílač nepřetržitý impulz v log. 0 po dobu 100 – 600 ms (maximální doba linky v nepřerušené log. 0 je na nejnižší rychlosti, kdy se vysílá 8 x log. 0 je 66,6 ms).

Hardware

Obsluha portů BIOSem Řadiče portů 3f8H - Obsluha UARTu
INT 14H ROM-BIOSu bude fungovat se všemi čtyřmi porty, jestliže uložíte bázové adresy těchto portů do tabulky COM portů začínající na adrese 0:0400. Je třeba, aby žádné dva adaptéry nesdílely tutéž adresu, nebo ani jeden z nich nebude fungovat. BIOS ale podporuje jen poměrně primitivní komunikaci využívající stavové dotazy (polling), což je pro složitější aplikace téměř nepoužitelné. Adaptér je však schopen vyvolat hardwarové přerušení na základě mnoha různých podmínek v závislosti na hodnotách registru povolení přerušení (3f9H nebo 2f9H).
 
Port I/O adresa  IRQ   INT vektor 
 COM1   3f8H až 3ffH  4 0ch
COM2 2f8H až 2ffH 3 0bh
COM3 3e8H až 3efH 4 0ch
COM4 2e8H až 2ef8H 3 0bh

Seznam v BIOSu obsahuje seznam až čtyř bázových adres COM portů. Během POST BIOS testuje a inicializuje COM1 a COM2. Tyto porty jsou tvořeny obvody 8250 u PC/XT nebo 16450 u PC/AT (zcela programově i vývodově kompatibilní verze). Nevýhodou těchto obvodů je, že jsou schopny si zapamatovat pouze jeden přijatý znak, takže může hlavně při vyšších přenosových rychlostech dojít ke ztrátě dat (overrun), když počítač nestihne včas odebrat přijatý znak před příchodem dalšího. Z tohoto důvodu byl vyvinut obvod 16550, opět vývodově i programově kompatibilní, který však má 14znakovou přijímací vyrovnávací paměť. Tato paměť však musí být programově zapnuta, jinak se obvod chová jako zcela standardní 16450. Je tedy možno jej v komunikačních kartách vyměnit, standardně je použit v systémech PS/2 a v portech osazených na MB. Umí jej obsluhovat např. známý komunikační program Telix nebo Terminate, stejně jako WINDOWS (možno vypnout).

 Používá se pro běžné čtení a příjem znaků ze sériového kanálu.
Pokud je nastaven port 3FB, bit 7=1 (OUT 3fbH,80H), přečtete na tomto portu dolní byte dělitele, který společně s horním bytem (port 3f9H) tvoří 16bitovou hodnotu, která určuje přenosovou rychlost podle tabulky.
 
 Rychlost   konstanta   3F9   3F8 
110 1040 04 17
150 768 03 00
300 384 01 80
600 192 00 c0
1200 96 00 60
2400 48 00 30
4800 24 00 18
9600 12 00 0c
19200 6 00 6
115200 0 00 00
3fcH - Řízení modemu 3feH - Registr stavu modemu Myš a její parametry
 
7
MSB		 6 5 4 3 2 1 0
LSB

SET - nastaví do log. 1
CLR - nastaví do log. 0
Log. 1 = -3..15V na pinu
Log. 0 = -3..15V na pinu

  • Bit 0:1 = SET DTR (data terminal ready),
  • Bit 1:1 = SET RTS (request to send),
  • Bit 2:1 = SET OUT1 (uživatelský výstup)
  • Bit 3:1 = SET OUT2
  • Bit 4:1 = aktivace zpětné vazby pro diagnostické účely
Bity OUT1 a OUT2 jsou z hlediska výrobce příslušného integrovaného obvodu vývody na pouzdře, jejichž funkce je k dispozici návrháři systému (prostě dva programem snadno ovladatelné bity pro libovolné upotřebení). Ovšem návrháři IBM PC využili bit OUT2, který přivedli na vstup povolení přerušení obvodu. Jelikož v klidovém stavu je v bitu OUT2 zapsána 0, je přerušení ZAKÁZÁNO (blokováním na úrovni hardware), i když správně naprogramujete registr povolení přerušení a všechno ostatní.
Pokud chcete používat přerušení, musíte OUT2 nastavit na 1.

Tahle zmínečka je jen v některých manuálech drobnými písmeny a kdyby se spočítaly všechny hodiny, po které si vývojáři lámali hlavy, proč jim to ne a ne přerušovat. Skóre autorů SYSMANu je 14 dní.

 
7
MSB		 6 5 4 3 2 1 0
LSB

BIT zkratka popis
0
DCTS
Delta Clear To Send - CTS změnil stav.
1
DDSR
Delta Data Set Ready - DSR změnil stav.
2
TERI
Trailing Edge Ring Indicator - vzestupná hrana indikátoru vyzvánění.
3
DDCD
Delta Data Carrier Detect - DCD změnil stav.
4
CTS
Clear To Send (CTS) je aktivní.
5
DSR
Data Set Ready (DSR) je aktivní.
6
RI
Ring Indicator (RI) je aktivní.
7
DCD
Data Carrier Detect (DCD) je aktivní.

Klasická sériová myš se připojuje na RS232. Hardwarový protokol však není úplně standardní a liší se podle toho, jestli používáte 3tlačítkovou myš - Mouse System Mouse nebo myš Microsoft, která umí obsluhovat pouze 2 tlačítka a používá 3bytový přenos dat, zatímco 3tlačítková myš používá obecný 5bytový.

Bližší článek a popis myší..

Připojení RS 232 na TTL

Trochu z historie

Používáte-li v zařízení TTL nebo CMOS obvody, budete muset jejich logickou RS232 linku napěťově upravit před připojením do PC, protože napěťové úrovně RS-232 nejsou přímo slučitelné z žádnou logikou.

Pro toto upravení se standardně používaly obvody 1488 a 1489, které ale potřebovaly + 12 V a –12 V pro vytvoření výstupních úrovní. To bylo mimochodem jedním z důvodů, proč je v klasickém PC ze zdroje vyvedeno i –12 V a –5 V (dalším důvodem byla potřeba většího rozdílového napětí u historických dynamických pamětí pro zvýšení jejich rychlosti).
MAXIM

Průlom v tomto směru udělala firma MAXIM svým obvodem MAX232. Využila totiž svých znalostí ve vývoji spínaných nábojových měničů napětí a vyvinula obvod, který vystačil s +5 V a potřebné napětí si samostatně vyrobil pomocí 4 externích kondenzátorů.
Obvod samozřejmě konvertuje log. 0 na +3,15 V a log. 1 na –3,15 V, jak je popsáno výše.

MAX232 se stal neuvěřitelným šlágrem a dnes jeho obdobu najdete téměř ve všech komerčních zařízeních připojovaných k RS 232.
Katalogové listy

 

MAX 232 - Převodník RS-232/TTL MAX 232

MAX 232 - Převodník RS-232/TTL MAX 232

Jedná se o převodník TTL na RS232. Obsahuje dvě dvojice oddělovačů konvertujících napěťové úrovně. Napětí pro RS 232 se získává pomocí nábojové pumpy, a výstupní napětí proto značně závisí na kvalitě použitých kondenzátorů, která u elektrolytických kondenzátorů časem značně klesá. Napětí je možno získat na pinech 2 a 6 a použít pro další obvody.

Obvod funguje vždy na první zapojení. Maxim vyrábí i verze s minimální externí kapacitou – (MAX 232A – 0,1 µF) nebo verze pracující v rozsahu 7,5 – 13 V (určeno pro bateriové aplikace) – MAX 201 a MAX 231. Specialitou firmy MAXIM jsou obvody MAX203 a MAX 233, které dokáží pracovat úplně bez potřeby vnějších kondenzátorů.

UPOZORNĚNÍ : Vzhledem k úspěšnosti MAX232 začalo mnoho firem vyrábět obvody pinově kompatibilní v nižší cenové hladině. U jednoho z těchto výrobců (tuším AD232), které u nás svého času prodávalo GM, je potřeba opačně polarizovat jeden z elektrolytů, tak uvádí firemní katalogový list. Vzhledem k předpokládané kompatibilitě to však mnoho vývojářů neověřuje, a potom vznikají časem velmi komplikované závady. Doporučujeme proto používat buď originální obvody MAXIM, nebo dobře prostudovat “substituční“ obvody vzhledem k předpokládaným odlišnostem.
MAX 232 - Zapojení vývodů
MAX 232 - Aplikační schéma

MAX3325 - převodník pro LCD displeje

MAX3325 - převodník pro LCD displeje

Tento IO MAX3325 funguje jako speciální převodník RS-232 / TTL 5V pro LCD displeje. Klasické LCD více znakové dipleje s řadičem podporují na svém rozhraní nejen datovou komunikaci pomocí TTL 5V signálů, ale i řízení jasu displeje, který často vyžaduje teplotní regulaci, protože s měnící se teplotou se mění samovolně i jas displeje. Tento integrovaný obvod obsahuje nejen dva převodníky RS-232/TTL, ale i 6bitový D/A převodník pro digitální řízení řízení jasu spolu uvnitř (na chipu) řešenou automatickou teplotní kompenzací. I když je obvod napájen napětím DC 3V, vnitřní na chipu integrovaná nábojová pumpa poskytuje na jednom z výstupních pinů napájecí napětí +5V pro odběr až 11mA. To lze použít pro napájení samotného dipleje, v případě, že řazení pracuje se zdrojem DC 3V (bateriové napájení).

Hlavní vlastnosti

  • Napájení: +3.0 až +3.6V
  • Spotřeba v shutdown módu : 1µA
  • Poskytuje na pinu výstupní napětí +5V (až 11mA) např. pro napájení dipleje
  • 6-bitový D/A převodník s Up/Down intefacem pro digitální řízení jasu displeje
  • Volitelný pozitivní nebo negativní LCD Bias
  • 2x vysílač a příjímač
  • 4 externí kondenzátory nábojové pumpy
  • Pouzdro: 28-pin PDIP nebo 28-pin SSOP

web odkaz: http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2117
MAX3325 - Zapojení vývodů
MAX3325- Aplikační schéma

Download katalogového listu MAX3325

MAX3233, MAX3235 - převodníky s integrovanými kondenzátory

MAX3233, MAX3235 - převodníky s integrovanými kondenzátory

Tyto obvody pracují jako převodníky TTL (CMOS) / RS-232 podle normy EIA/TIA-232 (IO MAX3233E), resp. podle normy V.28/V.24 (IO MAX3235E). Mají však od ostatních integrované i kondenzátory nábojové pumpy přímo na chipu společně s ostatními bloky. To dále zjednodušuje implementaci převodníku. Obvod obsahuje blok AutoShutdown Plus™ (automatic shutdown/ wake-up). Tyto obvody tak automaticky spustí nízkopříkonový mód v závislosti na dvou stavech: když není připojen komunikační RS-232 kabel nebo se nekomunikuje po dobu delší než 30 sekund. Obvod se sám uvede do plného funkčního stavu okamžitě, jak dostane signál pro vysílání či příjem na libovolném vstupu vysílače nebo přijímače. Oba obvody nabízejí i vynikající ochranu proti různým druhům přepětí (výbojům). Od dotekového přepětí a výboje přes vzduchovou mezeru až 15kV, přes konstakní výboj až 8kV po rychlou tranzientu (EFT) až 4kV.

Hlavní vlastnosti

  • Napájení:
    • +3.0V až +3.6V (MAX3233)
    • +4.5V až +5.5V (MAX3235)
  • Spotřeba v AutoShutdown módu : 1µA
  • Datový přenos až 250 kbps
  • 2x přijímač a vysílač
  • Žádné externí kondenzátory nábojové pumpy (jsou integrované)
  • ESD přepěťová ochrana pinů:
    • Human body Model: 15kV
    • IEC 1000-4-2 Contact Discharge: 8kV
    • IEC 1000-4-2 Air-Gap Discharge: 15kV
    • IEC 1000-4-4 EFT (Electrical Fast Transient): 4kV
  • Rychlost přeběhu (Slew Rate): 6V/µs
  • Pouzdro: 20pin PDIP nebo 20pin SO

web odkaz:http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2008
MAX3233, MAX3235 - Zapojení vývodů
MAX3233, MAX3235 - Aplikační schéma

Download katalogového listu MAX3233

MAX221E - miniaturní převodník

MAX221E - miniaturní převodník

Tento obvod jednoduchý RS-232 Transceiver (převodník), jehož výhodou je umístění v malém pouzdru 16-pin TSSOP, které je o polovinů menší než pouzdro 16-pin SO. Ostatní parametry odpovídají předchozímu obvodu s tím, že je nutné použít externí kondenzátory pro nábojovou pumpu.

Hlavní vlastnosti

  • Napájení: +5V
  • Spotřeba v AutoShutdown módu : 1µA
  • Datový přenos až 250 kbps
  • 1x přijímač a vysílač
  • 4 externí kondenzátory nábojové pumpy
  • ESD přepěťová ochrana pinů:
    • Human body Model: 15kV
    • IEC 1000-4-2 Contact Discharge: 8kV
    • IEC 1000-4-2 Air-Gap Discharge: 15kV
    • IEC 1000-4-4 EFT (Electrical Fast Transient): 4kV
  • Pouzdro: 16 pin TSSOP

web odkaz:http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2060
MAX221E - Zapojení vývodů
MAX221E - Aplikační schéma

Download katalogového listu MAX221E

MAX3386 - převodník s měnitelnou úrovní TTL logiky

MAX3386 - převodník s měnitelnou úrovní TTL logiky

Tento obvod je přizpůsobený zařízením typu mobilní telefon, PDA, Palmtop počítače, které potřebují převodník pro plnohodnotný RS-232, tedy i se signály RTS, CTS, RI/SYNC. Navíc tento obvod má přepínání hladinové úrovně TTL signálu pomocí jediného vodiče a pinu VL. Napětí na tomto pinu se může měnit od +1.8V až po +5.5V a jaké napětí na něm objeví, takovou hladinu bude mít TTL signál. Například jestliže komunikující zařízení pracuje s logikou TTL 3.3V, tak stačí na pin VL přivést logickou úrověň high (3.3V) a výstup a vstup IO bude převádět RS-232 na TTL 3.3V.

S zaměřením integrovaného obvodu MAX3386 souvisí i malé pouzdro 20-pin TSSOP, ve kterém se obvod dodává.

Hlavní vlastnosti

  • Napájení: +3.0 až +5.5V
  • Volitelná úroveň TTL logiky jedním pinem (+1.8V až +5.5V)
  • Spotřeba : 300µA (shutdown mód: 1µA)
  • Datový přenos až 250 kbps
  • 3x vysílač RS-232 a 2x přijímač RS-232
  • 4 externí kondenzátory nábojové pumpy
  • ESD přepěťová ochrana:
    • Human body Model: 15kV
    • IEC 1000-4-2 Contact Discharge: 8kV
    • IEC 1000-4-2 Air-Gap Discharge: 25kV
  • Rychlost přeběhu (Slew Rate): 6V/µs
  • Pouzdro: 20pin TSSOP

web odkaz:http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2059
MAX3386 - Zapojení vývodů
MAX3386 - Aplikační schéma

Download katalogového listu MAX3386

MAX3180 až MAX3183 - Pouze RS-232 přijímače

MAX3180 až MAX3183 - Pouze RS-232 přijímače

Skupina MAX318x zahrnuje obvody 3180, 3181, 3182 až 3183. Obvody obsahují jen RS-232 přijímač a vysílač TTL signálu. Obvody jsou primárně určeny pro zařízení , které data pouze přijímají a není tedy nutné implementovat RS-232 vysílače se složitou nábojovou pumpou s kondenzátory. Tím lze minimalizovat rozměry zařízení a počet součástek. Obvody MAX3180 a MAX3182 třístavový TTL (CMOS) výstup. Obvod MAX3183 zase RS-232 neinvertující výstup.

Hlavní vlastnosti

  • Napájení: +3,3 až +5V
  • Spotřeba v AutoShutdown módu : 0,5µA
  • Příjímá data až 1,5 Mbps
  • 1x RS-232 přijímač
  • Pouzdro: 5pin SOT23

web odkaz:http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2009
MAX3182 - MAX3183 - Zapojení vývodů
MAX3180 až MAX3181 - Zapojení vývodů

Download katalogového listu MAX221E

MAX3188/MAX3189 - Pouze RS-232 vysílače

MAX3188/MAX3189 - Pouze RS-232 vysílače

Tyto obvody obsahují RS-232 pouze vysílače, resp. jeden vysílač v jednom malém pouzdru 6-pin SOT23. Obvod má velmi malou spotřebu pouhých 215 mikroA při plné funkci, ale toho je dosaženo nutností externě implementovat nábojovou pumpu ( využít lze některý z DC-DC konbertorů Maxim ) nebo použít symetrický zdroj napětí. Obvod MAX 3189 poskytuje přenosovou rychlost tzv. MegaBaud, což je patentovaná značka firmy MAX. Takto označené obvody umožňují přenos až přes 1Mbps, což není již v definici RS-232. Proto pro úspěšný přenos je nutnou na straně vysílací i přijímací použít takto označené obvody.

Hlavní vlastnosti

  • Napájení: ± 4.5V až ± 6V
  • Spotřeba v AutoShutdown módu : 1µA
  • Datový přenos 250 kbps (MAX3188) až 1Mbps (MAX3189)
  • 1x vysílač
  • ESD přepěťová ochrana pinů:
    • Human body Model: 15kV
    • IEC 1000-4-2 Contact Discharge: 8kV
    • IEC 1000-4-2 Air-Gap Discharge: 15kV
    • IEC 1000-4-4 EFT (Electrical Fast Transient): 4kV
  • Pouzdro: 16 pin TSSOP

web odkaz:http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/2189
MAX3188 - Zapojení vývodů

MAX3188 - Aplikační schéma

Download katalogového listu MAX3188, MAX3189

MAX3110/MAX3111 - UART / SPI / MICROWIRE - RS- 232 převodník

MAX3110/MAX3111 - UART / SPI / MICROWIRE - RS- 232 převodník

Tyto obvody jsou flexibilní integrací převodníku RS-232 / UART ( a sběrnice s UART kompatibilní - SPI, QSPI, MICROWIRE) do jednoho integrovaného obvodu. IO v pouzdru 28-pin SO obsahuje plný UART (Universal Asynchronnous Receiver Transmiter), tzn. včetně hodinového signálu SCLK. RS-232 blok obasuje plně integrovanou nábojovou pumpu i s integrovanými kondenzátory přímo na chipu. Tím se ještě více zjednodušuje použítí a zvyšuje spolehlivost. Obvod obsahuje dvojci přímačů a vysílačů a může být napájen napětím +3V (MAX3111) nebo +4,5V (MAX3110). Stejně tak, jako většina předchozích obvodů obasují i ESD ochranu proti přepětí 4 až 15 kV.

Hlavní vlastnosti

  • Napájení: +3.0 (MAX3111), +4.5V (MAX3110)
  • Volitelná úroveň TTL logiky jedním pinem (+1.8V až +5.5V)
  • Spotřeba : 600µA (shutdown mód: 10µA)
  • Datový přenos až 230 kbps
  • 2x vysílač RS-232 a 2x přijímač RS-232
  • Žádné externí kondenzátory nábojové pumpy - vše integrováno
  • ESD přepěťová ochrana:
    • Human body Model: 15kV
    • IEC 1000-4-2 Contact Discharge: 8kV
    • IEC 1000-4-2 Air-Gap Discharge: 15kV
    • IEC 1000-4-4 EFT (Electrical Fast Transient): 4kV
  • Rychlost přeběhu (Slew Rate): 6V/µs
  • Pouzdro: 28pin SO

web odkaz:http://dbserv.maxim-ic.com/quick_view2.cfm?pdf_num=2052
MAX3110/MAX3111 - Zapojení vývodů
MAX3110/MAX3111 - Aplikační schéma

Download katalogového listu MAX3110, MAX3111

MAX3238 - Plný RS-232 (9 linek)

MAX3238 - Plný RS-232 (9 linek)

Tento obvod obsahuje 5 budičů a 3 přijímače pro RS-232. Tím umožňuje převod plné sériové linky RS-232 v 9linkovém provedení pro konektor 9-pin D-SUB v pouze jedním integrovaným obvodem. Obvod obsahuje i Maximův AutoShutdown Plus™ blok, který při odpojených linkách nebo době bez komunikace delší než 30 sekund, uvede onvod do stavu nízké spotřeby typicky 1µA. Přepnutí do klasického aktivního stavu dochází při požadavku na příjem či vysílání. Stejně jako většina zde uvedených obvodů, i tento obsahuje ochranu přo přepětí až 15 kV

Hlavní vlastnosti

  • Napájení: +3.0 až +5.5V
  • Spotřeba : 150µA (shutdown mód: 1µA)
  • Datový přenos až 250 kbps
  • 5x vysílač RS-232 a 3x přijímač RS-232 (plný 9-pin RS-232)
  • 4 externí kondenzátory nábojové pumpy
  • ESD přepěťová ochrana:
    • Human body Model: 15kV
    • IEC 1000-4-2 Contact Discharge: 8kV
    • IEC 1000-4-2 Air-Gap Discharge: 15kV
  • Garantovaná rychlost přeběhu (Slew Rate): 6V/ µs
  • Pouzdro: 28pin SSOP

web odkaz:http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/1517
MAX3238 - Zapojení vývodů
MAX3238 - Aplikační schéma

Download katalogového listu MAX3238

 

 

Převodníky rozhraní RS232 - Přenos dat na větší vzdálenost

Proč používat převodníky

Rozhraní RS232 je oficiálně (podle specifikace) možné použít pro propojení dvou zařízení mezi sebou, a to jen do vzdálenosti 15 metrů při přenosové rychlosti do 20 kb/s, což vyplývá z povolené kapacity kabelu 2500 pF.

V praxi jsou dosahovány výsledky mnohem lepší (115200 b/s při vzdálenosti až 50 metrů) díky použití kabelů s kapacitou pod 1000 pF.

Rozhraní RS232 je relativně málo odolné proti rušení, neboť přenos dat je realizován napěťovou úrovní na vodičích (vůči GND) na zatěžovacím odporu 3,7 kΩ při šumové imunitě 3 V. Mnoho zařízení má ale vstupní impedanci mnohem vyšší (až 30 kΩ) a šumovou imunitu nižší (1 V), takže dochází ke zvýšenému rušení, a tím ke zmenšenému možnému dosahu linky. V každém případě se doporučuje použít stíněný kabel a věnovat pozornost způsobu provedení signálové země a země zařízení (v plné specifikaci RS232 jsou to dva samostatné vodiče).
Přenos dat na větší vzdálenost

Pro propojení dvou zařízení s rozhraním RS232 v minimální konfiguraci stačí tři vodiče (RxD, TxD, Gnd - tzv. null modem kabel), pak se ale nevyužívá řídících signálů (RTS, CTS, DSR, DTR a další). Při propojení řídících signálů počet vodičů roste podle požadavků na způsob řízení toku dat. Pro přenos dat na větší vzdálenosti se používá rozhraní RS422 nebo RS485, případně proudová smyčka.

Více o konvertorech rozhraní RS-232
Přenos dat pomocí RS-422 a RS-485

Fakticky se jedná o diferenciální proudovou smyčku, kde datové stavy vyjadřuje směr tekoucího proudu v samostatném páru vodičů pro každý komunikační směr.

Podle specifikace je dosah těchto rozhraní 1200 metrů a přenosová rychlost 10 Mb/s. Toho lze dosáhnout na vedení stíněnou kroucenou dvojlinkou (u RS422 na dvojpáru) a ukončením vedení zakončovacími odpory 120 Ω na obou koncích vedení.

 

Proudová smyčka

Co je proudová smyčka

Pro komunikaci na větší vzdálenosti se občas používá také proudová smyčka 0/20 mA (pozor, nezaměňovat se smyčkou 0(4) až 20 mA pro přenos analogových veličin).

Proudová smyčka je vysoce odolná proti rušení, neboť smyčkou buď teče, nebo neteče proud 20 mA. Převod je relativně jednoduchý a dosah se řádově zvýší na stovky metrů, zatímco komunikační rychlost zůstane zachována. Z ekonomických důvodů se na proudovou smyčku převádějí pouze signály RxD a TxD z plného rozhraní RS232. Pokud potřebujete přenášet ještě nějaké signály (RTS, CTS / DTR, DSR), použijte 2kanálovou verzi převodníku.
Délka vedení a galvanické oddělení

Délka vedení je omezena kapacitou a ohmickým odporem vedení. V praxi je rozhodujícím faktorem jen odpor. U běžně užívaných proudových smyček bývá povolený odpor vedení do 200 Ω. Proudové smyčky se od sebe liší provedením vysílačů a přijímačů. Mohou být aktivní nebo pasivní, přímé nebo galvanicky oddělené.

Galvanické oddělení může být i tím hlavním důvodem, který vede k použití proudové smyčky. Vedení proudové smyčky se realizuje velmi jednoduše, v minimálním případě stačí čtyři vodiče, které ani nemusí být zkrouceny (ve většině případů stejně budou, použijeme-li sériově vyráběný kabel).
Použití proudové smyčky

Propojuje se vzájemně vždy jeden vysílač s jedním přijímačem, a to v kombinaci aktivní vysílač - pasivní přijímač nebo pasivní vysílač - aktivní přijímač.

Více o konvertorech rozhraní RS-232
Zapojení proudové smyčky

Rozhraní RS-422

Co je RS-422

Linka RS422 používá jeden pár vodičů pro signál RxD a druhý pro signál TxD. Z toho vyplývá, že použijeme-li linku RS422 k prodloužení přenosové vzdálenosti místo “třídrátové” RS232 (RxD, TxD, GND), nic se nemusí na způsobu komunikace měnit a není tedy třeba ani zásah do software.

Každý ze signálů linky je přenášen po dvojici vodičů, nejlépe v provedení twistový pár. Vodiče označované a a b jsou vysílačem buzeny v protifázi a přijímač vyhodnocuje jejich napěťový rozdíl. Tímto principem se odstraní součtové (aditivní) rušení.

Linky mohou být vedeny až na vzdálenost 1600m (vodiče s kapacitou do 65pF/m) a lze je větvit.
 
Schéma zapojení linky RS-422

Rozhraní RS-485

Co je RS-485

Narozdíl od linky RS-422 používá rozhraní RS-485 jen jeden pár vodičů pro oba směry toku dat. Je tedy třeba směr komunikace přepínat a to může být problém zvláště v případech, kdy s touto možností software nepočítá.

Přepínání směru komunikace jistě bude vyřešeno u zařízení, které obsahuje už standardně linku RS-485. Pokud však používáme zařízení s vyvedenou linkou RS-232 (například počítač PC) a následným převodníkem RS-232/RS-485, je třeba přepínání směru zajistit. Nejvhodnější způsob je použít pro přepnutí některý volný řídící signál linky RS-232 (například DTR nebo RTS), jeho ovládání však musí umožňit použitý program (pozor při psaní takového programu pro PC – díky různým bufferům na nových motherboardech to není úplně jednoduché).
Schéma zapojení linky RS-485

Rozhraní IrDA

Co je IrDA

IrDA je standard vytvořený IrDA konzorciem (Infrared Data Association), který definuje jak bezdrátově přenášet digitální data pomocí infračerveného záření. IrDA ve svých specifikacích definuje standardy jak fyzických koncových zařízení, tak protokolů, jimiž komunikují IrDA zařízení. IrDA standard vznikl z potřeby mobilně propojit různá zařízení mezi sebou (hlavni využití IrDA je pro spojení notebooku či různých personálních komunikátorů, v poslední době pak hlavně mobilních telefonů).

Více o IrDA

Optická specifikace

IrDA zařízení komunikují pomocí infračervených LED diod s vlnovými délkami vyzařovaného světla 875 nm +- tolerance výroby (asi 30nm). Na tuto vlnovou délku jsou citlivé i mnohé CCD kamery. Přijímačem jsou PIN fotodiody, které pracují v generačním režimu (při dopadu světla na přijímač "vyrazí" světlo elektrony, které se odvádějí do filtru (elektrického), který propustí jen ty frekvence, které jsou povolené pro daný typ IrDA modulace).

Normy pro IR datový přenos

Dosah IrDA

IrDA zařízení dle normy IrDA 1.0 a 1.1 pracují do vzdálenosti 1.0 m při bitové chybovosti BER (bit error ratio, poměr chybně přenesených bitů ku správně přeneseným) 10-9 a maximální úrovní okolního osvětlení 10 klux (denní svit slunce). Tyto hodnoty jsou definovány pro nesouosost vysílače a přijímače 15 stupňů, pro jednotlivé optické prvky se měří výkon do 30 stupňů. Jsou směrové vysílače (IR LEDky) pro větší vzdálenosti, které nedodržují předepsaný úhel 30 stupňů od osy, pro který má vysílač útlum 3 dB.

Teorie IR datového přenosu a jeho dosah

Používané rychlosti

Rychlosti jsou pro IrDA v. 1.0 od 2400 do 115200 bps, používá se pulzní modulace 3/16 délky původní doby trvání bitu. Formát dat je stejný jako na sériovém portu, tedy asynchronně vysílané slovo uvozené startbitem.

Vysílací strana může používat buď 3/16 délky trvání bitu, nebo používat fixní délku optického impulzu 1.63 µs, což by odpovídalo rychlosti 115 kbps - při fixní délce a rychlosti 38400 bps by vyšly na 1 vysílaný bit 3 světelné impulzy (bliknutí).

IrDA v. 1.1 definuje navíc rychlosti 0.576 a 1.152 Mbps s pulzním kódováním 1/4 délky doby trvání původního bitu (střída 1/4). Při těchto rychlostech je již základní jednotka - paket vysílán synchronně a uvozen startovní sekvencí. Signál NRZ v obrázku je původní datový tok bez modulace.
Formát datového přenosu
IrDA kodér/dekodér HSDL-7000

Integrovaný kodér/dekodér IrDA modulace 115 kbps lze koupit pod typovým označením HSDL-7000. Je to integrovaný obvod s 8 vývody, kterému se kromě napájení a přívodu/vývodu sériového portu a vstupu/výstupu modulovaného signálu přivádí ještě 16bitové frekvence sériového portu (pro 115 kbps je to frekvence 115200*16=1.8432 MHz).

Kodér/dekodér HSDL-7001 nabízí navíc pouze některé funkce (jako např. integrovaný dělič kmitočtu či možnost připojení pasivního krystalu přímo na svoje vývody). Navíc integrovaný dělič kmitočtu na něm funguje pouze pro Ir vstup, nikoli pro výstup.
Schéma zapojení modulátoru HSDL-7000
Zapojení vývodů modulátoru HSDL-7000

Download katalogového listu
IrDA vysílač/přijímač HSDL-1001

HSDL-1001 je IrDA vysílač přijímač pro rychlosti do 115 kbps (IrDA 1.0), který pracuje v poloduplexním režimu. Jeho zapojení je velice jednoduché, vedle pouzdra samotného transceiveru je pouze pár kondenzátorů pro potlačení rušení a filtraci signálu. Tyto kondenzátory musí být umístěny co nejblíže transceiveru, nejlépe do vzdálenosti 0,7 cm. Protože HSDL-1001 je SMD součástka, je nejlepší ji umístit na plošný spoj s druhou stranou pokovenou a přizemněnou (kvůli odstínění rušení). HSDL-1001 se však již přestala vyrábět a byla nahrazena modelem HSDL-3612

Rychlejši verze transceiveru má typové označení HSDL-1100 a umí i rychlosti FIR (až 4 Mbit/sec). S touto součástkou však mohou být problémy, protože při nevhodném zapojení se z FIR výstupu stane oscilátor. Součástka je mnohem náchylnější k rušení a nežádoucí zpětné vazbě než HSDL-1001 (pouze na FIR výstupu).
Schéma zapojení vysílače/přijímače HSDL-1001

Download katalogového listu
Zapojení vývodů vysílače/přijímače HSDL-1001
IrDA vysílač/přijímač HSDL-3612

HSDL-3612 je nástupcem velmi populárního HSDL-1001, který má výrazně menší pouzdro a prostřednictvím dvojice vývodů MODE umožňuje omezovat vysílací výkon diody a tím i spotřebu.

Na rozdíl od HSDL-1001 si pro svoji funkci vystačí pouze s omezovacím rezistorem před vysílací diodou a filtrací napájení.

Download katalogového listu

 
Schéma zapojení vysílače/přijímače HSDL-3612
Zapojení vývodů vysílače/přijímače HSDL-3612

Rozhraní USB

Co je USB

Rozhraní USB (Universal Serial Bus) představuje nejnovější standard pro sériový přenos dat, který během posledních pár let pomalu vytěsňuje klasické sériové porty počítače založené na RS-232 a v řadě případů nahrazuje také paralelní port a SCSI rozhraní pro připojení periférií.

Oproti RS-232 má celou řadu výhod počínaje vyšší rychlostí (1,5 Mbit/s do 480 Mbit/s dle specifikace), možnost připojení až 127 zařízení na jediný kořenový rozbočovač a v neposlední řadě 5V napájení pro připojení zařízení umožňující odběr až 0,5 A. USB rovněž zajišťuje správné přidělení prostředků (IRQ, DMA).

Více o USB

Používané standardy

V současné době se používají dvě verze USB rozhraní lišící se maximální přenosovou rychlostí:

  • USB1.0, resp. 1.1 - 12 Mbit/s (Full Speed) a 1,5 Mbit/s (Low Speed)
  • USB2.0 - 480 Mbit/s (High Speed)
Jednotlivé standardy jsou vzájemně kompatibilní, a lze tedy bez problémů připojovat zařízení s rozhraním USB1.1 k rozbočovači USB2.0 a naopak. Přenosová rychlost pochopitelně odpovídá pomalejšímu řadiči. Uvedené verze se od sebe liší jak provedením kabelu, tak elektrickými parametry rozhraní připojeného zařízení.

Elektrické parametry USB

Rozhraní USB využívá čtyřvodičového připojení, přičemž dva vodiče slouží pro napájení spotřebiče a dva tvoří datový pár.

Napěťové úrovně jsou přibližně TTL - logická nula je 0,3 V se zatížením do 1,5 kΩ proti napájení, logická jednička 2,8 V se zatížením do 15 kΩ proti zemi. Pro využití maximální přenosové rychlosti (12 Mbps) může být kabel dlouhý max. 5 metrů, přičemž musí být stíněný a kroucený, pro nízkorychlostní přenosy (do 1,5 Mbps) může být použit nestíněný a nekroucený kabel s max. délkou 3 metry. Terminátory s impedancí 90 Ω jsou součástí hubů.

Při rychlostech "Full Speed" a "High Speed" je log. 1 přenášena diferenciálně uvedením D+ přes 2.8 V s připojeným 15 KΩ odporem na GND a D- je pod 0,3 V s 1,5 KΩ odporem připojeným na 3,6 V. Log. 0 je řešena opačně = D- přes 2,8 V a D+ pod 0,3 V se stejnými hodnotami odporů.
Napájení z USB

USB zařízení mohou být napájena přímo z USB sběrnice, pokud jejich odběr nepřekročí 100 mA , příp. 500 mA (max. jedno zařízení na celé USB sběrnici. Napájecí napětí je 5 V.

Pokud mají USB zařízení vlastní zdroj (např. počítač má vlastní systém pro distribuci napájení nezávislý na USB), je řízen USB sběrnicí (zapínání, vypínání, SUSPEND mód atd.) Každý segment USB umožňuje omezený přenos výkonu pro napájení USB zařízení, přičemž zařízení může být současně napájeno z vlastního zdroje.

  • HUB dodává pomocí napájecích pinů do USB zařízení napětí 4,75 V až 5,25 V. Maximální pokles napětí z HUBu je 0.35 V.
  • Každý HUB musí být schpen poslat konfigurační data na napětí 4,4 V, ale jen "low-power" funkce musejí fungovat.
  • HUB napájený po sběrnici : Odběr max 100 mA při zapnutí a 500 mA průběžně.
  • HUB napájený ext. zdrojem : Odběr max 100 mA, musí dodávat 500 mA na každý port.
  • Zařízení "Low power" : Odběr max 100 mA.
  • Běžná zařízení : Odběr max 100 mA.
  • "Spící" zařízení : Max 0.5 mA
Elektrické zapojení USB rozhraní
Převodníky USB/RS-232 FTDI

FT232BM / FT8U232AM jsou konvertory USB - UART s přenosovou rychlostí 300 Bd až 3 MBd (platí pro FT232BM). K dispozici je i plně hardwarové řízení přenosu - signály RTS, CTS, DTR, DSR, DCD a RI, a navíc signál TXDEN pro spolupráci s konvertory úrovní RS485. V obvodu je zabudována dvouportová vyrovnávací paměť o velikosti 128 B ve směru od PC k aplikaci a 384 B ve směru k PC.

Převodníky podporují protokol USB 1.1 (resp. USB 2.0 s rychlostí 12 Mbit/s), možnost připojení externí EEPROM obsahující uživatelské sériové číslo nebo identifikační řetězec, možnost napájení 4,4 V až 5,25 V přímo z USB (zabudovaný 3,3V regulátor), integrovaný násobič kmitočtu 6 MHz - 48 MHz pro časování USB operací. Proudová spotřeba je max. 50 mA při normálním provozu a max. 200 µA v režimu USB Suspend (250 µA u verze FT8U232AM). Obvody se vyrábějí v kompaktním pouzdře MQFP (velikost 7×7 mm) s 32 vývody o rozteči 0,8 mm. Uživatel snadno přistupuje ke koncovému UARTu nebo FIFO portu prostřednictvím ovladačů VCP (Virtual COM Port) dodáváných pro platformy Windows 98SE/ME/NT4/2K/XP, Apple OS8/OS9 a Linux, tak jako by obsluhoval standardní COM porty (např. pomocí Win API). K dispozici jsou také přímé ovladače a příklady pro Borland C++ Builder a Delphi a Microsoft Visual C++ a Visual Basic. Ovladače jsou volně dostupné na Internetu. Použití uvedených integrovaných obvodů tedy není zatíženo žádnými dalšími skrytými náklady (nákup návrhového systému, placení licenčních poplatků apod.).

FT232BM má oproti verzi AM vestavěný resetovací obvod, isochronní přenosový mód, BitBang mód, nové dělící poměry (FT232).

FT2232C je dvoukanálový konvertor USB na sériový či paralelní port s přenosovou rychlostí 300 Bd až 3 MBd. Obsahuje vše, co FT2xxBM, a navíc přináší mnoho nových funkcí včetně rozhraní Multi-Protocol Synchronous Serial Engine, které podporuje synchronní sériové protokoly jako SPI, JTAG, konfigurace FPGA.
Blokové schéma FT232BM
CP2101 - Převodník USB/RS-232

CP2101je integrovaný obvod s funkcí převodníku USB/RS232. Tento obvod o velikosti 5x5 mm transformuje USB 2.0 Full Speed na 921,6 kBaud UART bez nutnosti dalších externích obvodů a součástek. CP2101 je ideálním prostředkem jak vybavit stávající zařízení s UART, RS-232 nebo RS485 novým rozhraním USB 2.0. Je určen pro přestavby stávajících zařízení vybavených UARTem na USB2.0 a je výhodný zejména pro práci s mobilními telefony, PDA a podobně.

CP2101 je vybaven 512B EEPROM pro Vendor ID atd., integrovaným přijímačem/vysílačem, integrovaným oscilátorem, 512B přijímacím a vysílacím bufferem. Podporuje hardwarové řízení toku (X-On / X-Off), USB Spec 2.0 Full-Speed (12 Mbps), odpojení USB ovládané přes vývod SUSPEND.

Více o CP2101
Blokové schéma CP2101
Hotové převodníky USB/RS-232

UCAB232 slouží k přidání rozhraní RS232 na počítačích s rozhraním USB. Jako součást dodávky jsou k dispozici ovladače VCP (Virtual Com Port) pro operační systémy Windows 98SE/ME/2K/XP, Mac OS8/OS9/OS X a Linux, po jejichž nainstalování bude do operačního systému přidán nový COM port, na který již software může přistupovat standardním způsobem (např. ve Windows pomocí Win32 API funkcí). Mechanicky je proveden jako kabel o délce 1 m zakončený na jedné straně konektorem USB typu A, který se zasune do příslušného portu v počítači, a na straně druhé krytkou, která obsahuje elektroniku a ze které je vyveden 9pinový konektor Sub-D (Cannon).

Verze Standard je vybavena převodníkem s garantovanou rychlostí 120 kBaud a hardwarovým řízením toku dat RTS/CTS. Signály DTR/DSR/DCD na straně PC a DSR/DCD na straně aplikace RS232 jsou vzájemně propojeny tak, jak to vyžaduje většina aplikací (možnost provozu kabelu v zapojení nulového modemu).

Verze Enhanced je vybavena velmi rychlým převodníkem TTL/RS232 - MAX3245E s garantovanou rychlostí 1 MBaud a podporou všech signálů RS232.

Více o převodníku UCAB232

 
UCAB232

  • Vyrovnávací paměť pro příjem dat do PC 384 byte
  • Vyrovnávací paměť pro vysílání dat z PC 128 byte
  • Plně hardwarové řízení toku dat (RTS/CTS, DTR/DSR/DCD, RI) (verze "S" RTS/CTS), hardwarová podpora XON/XOFF
  • Protokol USB 1.1, USB 2.0 kompatibilní
  • Funkce režimu s nízkou spotřebou (USB suspend mode)
  • Napájení převodníku ze sběrnice USB, nepoužívá se žádné další napájení
  • Ovladače pro Linux release 2.40 jsou přímo součástí systému
  • Maximální p řenosová rychlost 120 kbps (verze S) nebo 1Mbps (verze E)
Konvertor USB-RS232

  • Napájeno z USB
  • Vytváří plnou RS232
  • Konektor CANNON 9M
  • USB Specifikace rev. 1.1
  • Podpora POWER Managementu
  • Ovladače pro: Win98/ME a Win2000
  • Obsahuje ovladače i pro Mac

Software

SAL 232 - RS-232 Serial Loger & Analyzer

SAL232 je jednoduchý volný prográmek, který loguje data přijatá ze sériového portu RS-232. Přijatá data jsou uložena včetně časových značek, ze kterých lze vyčíst časové souvislosti přijatých dat. Nahraná data lze uložit do souboru v RTF formátu.

SAL232 je to pravé pokuď potřebujete jednoduše a efektivně logovat komunikaci, včetně časových souvislostí, se sériovým portem a později ji analyzovat. Aplikace je rozdělena do dvou částí.

V horní části se nacházejí scrolovací pole s jejichž pomocí snadno nastavíte parametry spojení, např. port, rychlost spojení.paritu atd. Vedle těchto parametrů se nachází tři tlačítka a to Connect/Disconnect pro navázání respektive ukončení spojení, Save file pro uložení přijatých dat do souboru .RTF a tlačítko Clear, které slouží pro smazání obsahu okna.

Ve spodní vetší část okna se zobrazují  přijatá data. Pomocí barev jsou zde zvýrazněny různé údaje:

Základní vlastnosti SAL232

  • Loguje načtená data do standardního .RTF
  • Logování časových sousledností
  • Přehledný výpis přijatých dat
  • Snadné nastavení parametrů spojení
  • Program není třeba nijak instalovat, jedná se o jediný .EXE soubor.
Download:
RFID checker

RFID checker je utilita určená pro jednoduchou práci s RFID čtečkou v prostředí bez firem bez informačních systémů umožňující logování přijatých dat, jejich odeslání na HTTP pro zpracování webovým serverem či vypsání na kurzor pro zápis do Excelu a podobně.

Základní vlastnosti RFID Checker

  • Čtení dat ze sériového portu
  • Výpis přečtených dat na kurzor - RFID čtečka se chová jako čtečka čárového kódu
  • Odeslání dat na WWW
  • Volitelný znak pro odřádkování
Download:

 

Terminály

Hercules SETUP utility

Hercules SETUP utility je uživatelský terminál pro sériovou linku (RS-232 nebo RS-485), UDP/IP a TCP/IP (klient nebo server). S originálním HW Ethernet zařízením (Serial/Ethernet Converter, RS-232/Ethernet Buffer nebo I/O Controller) může být používan i pro nastavení parametrů těchto zařízení pomocí UDP. Ačkoli byl Hercules původně vytvořen jen pro interní potřeby HWGroup, je dnes šířen jako freeware.

General useful parts:
  • Serial port terminal - podpora COM5 a vyšších
  • TCP/IP Client terminal
  • TCP/IP Server "terminal"
  • UDP "terminal"

 

Download:

Terminal
Terminal je jednoduchý terminálový program pro sériový port (COM). Může být použit pro komunikaci různých zařízení, jako jsou modemy, routery, embedded µC systemy, GSM telefony.

 

Download:

 
Tera Term

Tera Term (Pro) je terminálový program pro MS-Windows. Podporuje VT100, telnet, serial port, a další.

Download:
  • Tera Term Pro ver. 2.3 for Windows 95/NT - ttermp23.zip; 943,376 bytes

 

Ovladače, utility, programování

Ovládání RS 232 pomocí PPP.exe Ovladače na sériový port pod WINDOWS Sériová komunikaceRS232 - programový model
K pokusům se sériovým portem, hledání závad, jednoduchému ladění RS 485 a podobným účelům je určen program PPP.EXE (Papouchův Pomocný Program), který usnadní jednoduché pokusy se sériovou linkou. Programem lze vysílat a přijímat jednotlivé znaky, měnit stavy signálů linky RS232 a ovládat přepínání směru komunikace.

Download programu a kompletní článek

Pokud programujete ovládací software pod Windows (95, 98, NT) k jakémukoli zařízení, máte velký problém s přístupem na porty, neboť Microsoft konečně začal používat definici operačního systému z roku 1960, a u Windows NT operační systém opravdu hlídá, aby uživatelský SW nedělal, co nemá na HW vrstvě. Proto je při programování jakýchkoli HW zařízení potřeba přistupovat k těmto zařízením korektně přes Windows API.

Download rutiny a kompletní článek

Zde si můžete stáhnout .PDF dokument, který na jedné stránce shrnuje vše, co potřebujete vědět k programování sériového rozhraní. Popis všech registrů, postup vyvolávání přerušení atd.
Vše v jediném souboru s délkou cca 13 kB.

Download - RS232_prog_model.pdf

Virtuální porty

HW Virtual Serial Port

Virtuální driver sériového portu pro Windows je softwarový prostředek, který přidá do operačního systému zdánlivý sériový port, například COM 5, a data z tohoto portu přesměruje na jiné hardwarové rozhraní. V dnešní době se virtuální port využívá hlavně pro připojení sériového rozhraní RS-232 přes USB nebo po síti Ethernet.

HW Virtual Seriál Driver je primárně určen pro naše zařízení, ale lze jej zdarma použít jako univerzální driver pro vytvoření vzdáleného virtuálního sériového portu, který data přesměruje na definovanou TCP/IP adresu a port.

PC s nainstalovaným driverem se navíc umí chovat i jako server, takže spojení může inicializovat i zařízení zasláním jakýchkoliv dat do vzdáleného portu. Konvertor na základě dat z RS-232 otevře spojení s PC a předá je virtuálnímu comu. Celá situace se tak maximálně blíží standardnímu řešení s klasickým sériovým portem.

Tento virtuální driver umí fungovat jako client i jako server !

DOWNLOAD :

 

SPY (monitoring)

Listen

Listen je program fungující jako monitor datového spojení navržení k odstraňování chyb a problémů na sériové lince. Využívá standardní sériový port počítače (COM) pro snímání obousměrné komunikace mezi dvěma zařízeními.

Základní vlastnosti:
  • Data jsou zachycována a zobrazována v reálném čase. Lze snadno definovat uživatelské druhy písma a barvy prostředí.
  • Na datový přenos lze aplikovat filtry umožňující izolovat chybový stav.
  • Velkou výhodou Listenu je jeho schopnost zobrazit netisknutelné znaky v různých formátech nastavených uživatelem.
  • Vysoce přizpůsobivý program je ideálním řešením pro práci v "terénu" ve spojení s například notebookem.
DOWNLOAD :

 

 
Advanced Serial Port Monitor

Advanced Serial Port Monitor je program, který může být použit ke kontrole datového toku pomocí sériovího portu počítače.

Základní vlastnosti :
  • Plně duplexní provoz
  • Pružné nastavování parametrů
  • Ukládání přijímaných dat do souboru
  • Automatický a manuální režim provozu
  • Špionážní (spy) režim
DOWNLOAD :

 

 

Ladění (Debuging)

Look RS232

Look RS232 je nástroj pro ladění komunikace počítače s perifériemi připojenými na sériový port jako jsou modemy, mini-ATS, projektory a podobně. Jednoduché grafické rozhraní umožňuje snadnou práci se sériovým portem. Look RS232 podporuje spojení při standardních rychlostech komunikace (110…115200 kbit/s). Jsou podporovány různé datové formáty jako ASCII, BIN, HEX, OCT a zaznamenává průběh komunikace spolu s časem.

Základní vlastnosti :
  • Záznam příchozího i odchozího datového toku s možností ukládání do souboru
  • Trasování, přerušení a ladění krok za krokem
  • Zobrazení stavu komunikačního portu
  • Užívání maker k automatizování často prováděných operací
  • Úplná historie příchozích a odchozích dat a příkazů
  • Časová informace pro příchozí i odchozí data a události
  • Přenosy dat ze souborů
  • Plně duplexní
  • Podpora virtuálních sériových portů přes USB nebo Ethernet
DOWNLOAD :

DOWNLOAD & Související odkazy

Katalogové listy
Konvertory RS-232 / RS-422 / RS-485 / Ethernet / USB
Ovladače a další dokumentace

 

 

Odkazy na související cizojazyčné stránky

Hodnocení článku: