- •А.В. Попов последовательные интерфейсы периферийных устройств
- •Воронеж 2013
- •Введение
- •1. Интерфейсы периферийных устройств
- •Классификация и терминология
- •1.2. Интерфейсы периферийных устройств в микропроцессорных системах
- •1.3. Интерфейс лвс
- •2. Последовательные интерфейсы
- •2.1. Синхронный и асинхронный режимы работы
- •2.2. Виды кодирования информации в последовательных интерфейсах
- •2.3. Организация физического уровня и основные параметры последовательных интерфейсов
- •2.4. Последовательный интерфейс rs-232c
- •2.4.1. Формат кадра rs-232c
- •2.4.2. Сигналы интерфейса rs-232c
- •2.4.3. Физический уровень интерфейса rs-232c
- •2.4.4. Виды реализации последовательных интерфейсов
- •2.5. Последовательный периферийный интерфейс spi
- •2.5.1. Режимы работы spi
- •2.5.2. Протоколы связи spi
- •2.5.3. Системные ошибки spi
- •2.6. Синхронный последовательный интерфейс i2c
- •2.6.1. Протокол связи i2c
- •2.6.2. Адресация на шине i2с
- •2.6.3. Основные типы передачи данных
- •2.6.4. Инициализация и прекращение передачи данных
- •2.6.5. Режимы работы i2с-логики
- •2.7. Протоколы нижнего уровня can
- •2.7.1. Общая характеристика протокола can
- •2.7.2. Физический уровень протокола can
- •2.7.3. Форматы кадров протокола can
- •2.7.4. Обнаружение коллизий и арбитраж
- •2.7.5. Обнаружение ошибок и "живучесть" сети
- •3. Последовательные шины
- •Шина usb
- •3.1.1. Структура usb
- •3.1.2. Физический интерфейс usb
- •3.1.3. Модель передачи данных
- •3.1.4. Типы передачи данных
- •3.1.5. Протокол usb
- •3.1.6. Форматы пакетов usb
- •3.1.7. Системное конфигурирование usb
- •3.1.8. Устройства usb - функции и хабы
- •3.1.9. Хост-контроллер usb
- •3.2. Шина ieee 1394-FireWire
- •3.2.1. Структура и взаимодействие устройств шины ieee 1394
- •3.2.2. Протокол ieee 1394
- •3.2.3. Управление шиной FireWire
- •3.2.4. Изохронная транспортировка данных FireWire
- •3.2.5. Синонимы и дополнения стандарта ieee 1394
- •3.2.6. Сравнение FireWire и usb
- •3.3. Шина access.Bus
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
2.4.2. Сигналы интерфейса rs-232c
Сигналы интерфейса RS-232C делят на следующие классы:
1. Последовательные данные (например, TxD, RxD). Интерфейс RS-232C обеспечивает два независимых последовательных канала данных: первичный (главный) и вторичный (вспомогательный). Оба канала могут работать в дуплексном режиме, т.е. одновременно осуществлять передачу и прием информации.
2. Управляющие сигналы квитирования (например, RTS, CTS). Сигналы квитирования – это средство, с помощью которого обмен сигналами позволяет DTE начать диалог с DСЕ до фактических передачи или приема данных по последовательным линиям связи.
3. Сигналы синхронизации (например, ТС, RC). В синхронном режиме (в отличие от более распространенного асинхронного) между устройствами необходимо передавать сигналы синхронизации, которые осуществляют тактирование принимаемого сигнала в целях его декодирования.
На практике вспомогательный канал RS-232C применяется редко, и в асинхронном режиме из 25 сигнальных линий интерфейса обычно используются только девять.
2.4.3. Физический уровень интерфейса rs-232c
Стандарт RS-232C использует несимметричные передатчики и приемники - сигнал передается относительно общего провода - схемной земли. Интерфейс не обеспечивает гальванической развязки устройств. Логической единице соответствует напряжение на входе приемника в диапазоне -12...-3В. Для линий управляющих сигналов это состояние называется ON ("включено"), для линий последовательных данных - MARK. Логическому нулю соответствует диапазон +3...+12В. Для линий управляющих сигналов состояние называется OFF ("выключено"), а для линий последовательных данных - SPACE. Диапазон -3..+3В - зона нечувствительности, обусловливающая гистерезис приемника: состояние линии будет считаться измененным только после пересечения порога. Уровни сигналов на выходах передатчиков должны быть в диапазонах -12..-5В и +5...+12В для представления единицы и нуля соответственно. Разность потенциалов между схемными землями (SG) соединяемых устройств должна быть менее 2В, при более высокой разности потенциалов возможно неверное восприятие сигналов. Интерфейс предполагает наличие защитного заземления для соединяемых устройств, если они оба питаются от сети переменного тока и имеют сетевые фильтры.
Подключение и отключение интерфейсных кабелей устройств с автономным питанием должно производиться при отключенном питании. Иначе разность невыровненных потенциалов устройств в момент коммутации может оказаться приложенной к выходным или входным (что опаснее) цепям интерфейса и вывести из строя микросхемы.
2.4.4. Виды реализации последовательных интерфейсов
На физическом уровне последовательный интерфейс имеет различные реализации, различающиеся способом передачи электрических сигналов. Существует ряд родственных международных стандартов: RS-232C, RS-423A, RS-422A и RS-485. Несимметричные линии интерфейсов RS-232C и RS-423A имеют самую низкую защищенность от синфазной помехи, хотя дифференциальный вход приемника RS-423A несколько смягчает ситуацию. Лучшие параметры имеет двухточечный интерфейс RS-422A и его магистральный (шинный) аналог RS-485, работающие на симметричных линиях связи. В них для передачи каждого сигнала используются дифференциальные сигналы с отдельной (витой) парой проводов. Для связи на короткие расстояния приняты стандарты беспроводной инфракрасной связи. Наибольшее распространение в PC получил простейший из перечисленных - стандарт RS-232C, реализуемый СОМ-портами. В промышленной автоматике широко применяется RS-485, а также RS-422A, встречающийся и в некоторых принтерах. Существуют преобразователи сигналов для согласования этих родственных интерфейсов.