Sériová komunikace,sériové rozhraní,obvod 8250,modem

Sériové rozhraní

Prostředkem pro styk počítače s jiným počítačem nebo zařízením s obousměrnou komunikací je rozhraní označované podle americké normy RS232 (evropská V.24). Spojíme-li dvě místa dvojbodovým datovým spojem a bude-li se přenos údajů mezi těmito body vést sériově, tzn. Budou se jednotlivé informační elementy přenášet postupně, pak hovoříme o sériovém datovém okruhu. Skládá se z koncových zařízení přenosu dat DTE (Date Terminal Equipment) tj.počítače a z DCE (Data Communication Equipment) což je modem.

Sériový přenos

Aktivně se využívá jeden drát na přenos a jeden drát na zem. Při stejném taktu hodin je pomalejší než paralelní. Základním prvkem pro převedení sériového přenosu na paralelní a naopak slouží posuvný registr. Základní pojmy jsou stav-definovaná úroveň, vyjadřující logickou hodnotu, jednotkový interval-doba trvání jednoho stavu, modulační rychlost-počet jednotkových intervalů za sekundu, jednotky Baud [Bd], přenosová rychlost-počet bitů za sekundu [bit/s], přenosový výkon-bajty/znaky za sekundu. Rozlišujeme též dle směru, jakým se informace přepravuje: simplex (z jednoho na druhý), poloduplex (nastřídačku), duplex (komunikace současně oběma směry)

Asynchronní přenos:

Přenos každého znaku je zahájen vysláním startbitu, který je nulový (v klidu jen na vedení 1) a trvá jednu dobu. Pak se každou dobu vyšle jeden bit znaku a poslední znak je následován stopbitem, který je jedničkový. Hodinová frekvence vysílače a přijímače musí být stejné, ale nemusí být synchronizované (přenos se synchronizuje) na začátku každého znaku spádovou hranou stopbitu)

Synchronní přenos:

Je mnohem rychlejší než asynchronní. Nemá start- a stopbit a proto musí obvody přijímače i vysílače pracovat naprosto synchronně. Toho dosáhneme buď přenášením synchronizační frekvence po druhém drátu, což je nepraktické (zbytečný drát), nebo se použije modulace, při níž je v přenášeném signálu jak synchronizace, tak data.

Provoz duplexního provozu je zajištěn přítomností alespoň jednostupňových vyrovnávací registrů v přijímací i vysílací cestě. Jsou schopny vyvolat přerušení (když přijde znak apod.). Přijímají a generují všechny signály pro spolupráci z modemem. Jsou schopny detekce chyb (v registru SW

Řídící postupy

Určují v jakém pořadí se aktivují jednotlivé signály, aby se navázalo mezi zařízeními spojení a aby se uskutečnil přenos dat.  Signály TxD a RxD patří datovému kanálu, signály DSR (Data Set Ready) a DTR (Terminal) mají za úkol propojená zařízení informovat o tom, že existují a že jsou napájena. Na RTS a CTS se zajišťuje přenos jednoho znaku. DCD indikuje, že zařízení zachytilo nosný kmitočet od protistanice a počítač může na RD začít přijímat data.

Adaptér

Je obvod 8250, UART (Universal Asynchrone Reciever Transmitter), který zajišťuje základní funkce asynchronního komunikačního obvodu, jako jsou druh provozu, serializace a  deserializace dat, doplnění datových bitů o asynchronní rámec (start, stop bity, parita)., verifikace, volba kolik bitů ve znaku (5,6,7,8). Komunikace však probíhá vždy po 8bitech.

Modem

Pro spojování odlehlejších míst (víc než 15m, kde nám postačoval obyčejný sériový kabel, též nulový modem) používáme přístroj, kterému se říká Modem (MOdulator-DEModulator). Jeho úkolem je převod dat z koncového zařízení na takovou formu, které vyhovuje datovému okruhu. Modulace znamená převod dvouhodnotového číslicového signálu na signál přenosný po telefonních linkách. Signál se tedy převede na střídavý analogový, jehož kmitočty spadají do telefonního pásma 300Hz až 3400Hz. Pro 1směr využíváme pásmo kolem 1kHz, pro směr opačný je to pásmo kolem 2,5kHz. Demodulace je proces opačný. Modem tedy přizpůsobí výstup z počítače tak, aby se z hlediska telefonní sítě jevil jako telefonní přístroj. Měl by vyhovovat telefonní síti a být schválen správou komunikační sítě, tzv. homologován. Jazyk pro ovládání modemu se nazývá AT jazykem.

UART 8250:

Existuje více verzí 16450, 165C50,16C550)

Nevýhodou obvodu 8250 je, že si dokáže zapamatovat pouze jeden přijatý znak, a proto při vyšších rychlostech dochází k tomu, že si jej mikroprocesor nedokáže přečíst před příchodem dalšího. (dojde ke ztrátě dat). Pro tento nedostatek byl vyvinut 16550, který má 14 znakovou vyrovnávací paměť.

Umožňuje pouze asynchronní provoz. Vyskytuje se u každého PC. Dnes zaintegrován spolu v čipu s dalšími obvody. Použití pro COM1 a COM2.

Obsahuje osm 8-bitových registrů. (porty 3F8h – 3FEh)

Nultý registr se týká dat, další se týkají dělících poměrů a spolupráce s modemem.

Činnost:

Po naprogramování pracuje USART v součinnosti s CPU na základě signálů TxRDY resp. RxRDY, které značí požadavek vysílače na příjem dalšího znaku z CPU pro vysílání resp. oznámení přijímače, že přijal znak a má ho připravený k předání do CPU; tyto signály se obvykle používají jako požadavky na přerušení. Sériový přenos probíhá automaticky, tj. posuvné (shift) registry se automaticky plní resp. vyprazdňují při příjmu resp. vysílání a současně lze přenášet znak (již přijatý nebo další určený k vyslání) mezi CPU a vyrovnávacím registrem (latch). Rychlost sériového přenosu je určena signály, TxC a RxC které jsou obvykle totožné.