קטגוריות: מאמרים מוצגים » אלקטרוניקה מעשית
מספר צפיות: 71885
הערות לכתבה: 5

מתאם RS-232 פשוט - לולאה נוכחית

מתאם לחיבור מחשב PC ובקרים עם ממשק לולאה נוכחי. זה לא דורש חלקים נדירים, הוא זמין לייצור אפילו בבית.

בשנת 1969 פיתחה התאחדות התעשייה האלקטרונית האמריקאית את ממשק התקשורת RS-232C. מטרתו הראשונית היא לספק תקשורת בין מחשבים מרוחקים למרחקים ארוכים.

אנלוגי לממשק זה ברוסיה נקרא "Joint S2". התקשורת בין מחשבים מתבצעת באמצעות מודמים, אך במקביל, התקנים כמו "עכבר", שכונו גם "komovskaya", כמו גם סורקים ומדפסות, חוברו למחשבים באמצעות ממשק RS-232C. כמובן שכולם היו צריכים להיות מסוגלים להתחבר דרך הממשק RS-232C.

נכון לעכשיו, מכשירים כאלה לא נמצאים בשימוש לחלוטין, אם כי RS-232C עדיין מבוקש: אפילו לכמה דגמי מחשב נייד חדשים יש ממשק זה. דוגמה למחשב נייד כזה היא דגם הנייד התעשייתי TS Strong @ Master 7020T סדרת Core2Duo. מחשב נייד כזה בחנויות "מחשב ביתי", כמובן, לא מוכר.

לחלק מבקרי התעשייה יש ממשק לולאה נוכחי. כדי לחבר מחשב עם ממשק RS-232C ובקר דומה, משתמשים במתאמים שונים. מאמר זה מתאר את אחד מהם.

מתאם RS-232 - זרם לולאה פותח על ידי מומחי הארגון ובמהלך הפעילות גילה אמינות גבוהה. התכונה הייחודית שלו היא שהיא מספקת בידוד גלווני מלא של המחשב והבקר. תכנון מעגל כזה מצמצם מאוד את הסבירות לכישלון של שני המכשירים. בנוסף, קל להפוך אותה בעצמך בתנאי ייצור: התוכנית אינה גדולה בנפח, אינה מכילה חלקים נדירים, וככלל, אין צורך להתאים אותה.

כדי להסביר את פעולת מעגל זה, יש לזכור לפחות במונחים כלליים את פעולת ממשקי ה- RS-232C וה- Loop Current. הדבר היחיד שמאחד אותם זה העברת נתונים סדרתית.

ההבדל הוא שלאותות יש רמות פיזיות שונות. בנוסף, לממשק RS-232C, בנוסף לקווי העברת הנתונים בפועל, מספר אותות בקרה נוספים שנועדו לעבוד עם המודם.

תהליך העברת נתונים בקו TxD מוצג באיור 1. (TxD הוא קו המשדר. נתונים ממנו יוצאים ברצף מהמחשב).

ראשית יש לציין כי הנתונים מועברים באמצעות מתח דו קוטבי: רמת האפס הלוגי בקו תואמת מתח של + 3 ... + 12V, והרמה של יחידה לוגית של -3 ... 12V. על פי המינוח שהגיע מטכנולוגיה טלגרפית, המצב של אפס לוגי נקרא לעיתים SPASE או "דיכאון", ואילו היחידה הלוגית נקראת MARK - "הקש".

איור 1

עבור מעגלי בקרה מתח חיובי מתאים ליחידה לוגית (מופעלת), ומתח שלילי לאפס לוגי (כבוי). כל המדידות נעשות ביחס למגע SG (קרקע המידע).

העברת הנתונים בפועל מבוצעת במצב התחלה-עצירה בשיטה אסינכרונית רציפה. היישום של שיטה זו אינו מצריך העברת אותות סנכרון נוספים, וכתוצאה מכך גם קווים נוספים להעברתם.

מידע מועבר בתים (מספר בינארי של שמונה סיביות), המשלימים על ידי מידע על תקורה. ראשית, זהו סיבית ההתחלה (קצת זה ביט בינארי אחד), ואחריו עוקבים שמונה סיביות נתונים. ישירות מאחוריהם מגיע קצת הזוגיות ואחרי הכל, קצת עצירה. יכולות להיות כמה סיביות עצירה. (קצת זה קיצור לספרה בינארית אנגלית - ספרה בינארית).

בהיעדר העברת נתונים, הקו נמצא במצב של יחידה לוגית (המתח בקו הוא -3 ... 12V). ביט ההתחלה מתחיל להעביר, מכוון את הקו לרמת אפס לוגית. מקלט המחובר לקו זה, לאחר שקיבל את סיבית ההתחלה, מפעיל מונה שמונה את מרווחי הזמן המיועדים להעברת כל ביט. בזמן הנכון, ככלל, באמצע המרווח, מקלט השער את מצב הקו וזוכר את מצבו. בשיטה זו קוראים מידע מהשורה.

על מנת לאמת את אמינות המידע שהתקבל, נעשה שימוש בסיבית בדיקת הזוגיות: אם מספר היחידות הכלולות בבייט המשודר הוא מוזר, אז נוספה להן יחידה אחת נוספת - ביט בדיקת הזוגיות. (עם זאת, יחידה זו יכולה להוסיף בתים להפך עד שהיא מוזרה. הכל תלוי בפרוטוקול העברת הנתונים המקובל).

בצד המקלט, נבדקת הזוגיות ואם מתגלה מספר אי-זוגי של יחידות, התוכנית תתקן את השגיאה ותנקוט באמצעים בכדי לבטלה. לדוגמה, היא עשויה לבקש שידור חוזר של הבייט שנכשל. נכון, בדיקת הזוגיות לא תמיד מופעלת, ניתן פשוט לכבות מצב זה ואת ביט הסימון במקרה זה לא מועבר.

השידור של כל בתים מסתיים בקטעי עצירה. מטרתם היא להפסיק את פעולתו של השפופרת, שלדברי הראשון שבהם היא הולכת להמתין לקיבול הבא הבא, ליתר דיוק, סיבית ההתחלה שלו. רמת סיביות העצירה היא תמיד הגיונית 1, ממש כמו הרמה בהמתנות בין העברת מילים. לכן, על ידי שינוי מספר סיביות העצירה, באפשרותך להתאים את משך ההפסקות הללו, מה שמאפשר להשיג תקשורת אמינה עם משך מינימום.

כל האלגוריתם הממשק הטורי במחשב מבוצע על ידי בקרים מיוחדים ללא השתתפות מעבד מרכזי. האחרון רק מגדיר בקרים אלה למצב מסוים ומעלה אליו נתונים לשידור, או מקבל נתונים שהתקבלו.

כאשר עובדים עם מודם, ממשק ה- RS-232C מספק לא רק קווי נתונים, אלא גם אותות בקרה נוספים. במאמר זה, התחשבות בהם בפירוט פשוט לא הגיונית, מכיוון שרק שניים מהם משמשים במעגל המתאם המוצע. זה יידון להלן בתיאור תרשים המעגל.

בנוסף ל- RS-232C, הממשק הטורי IRPS (ממשק רדיאלי עם תקשורת טורית) נפוץ מאוד. שמו השני הוא Current Loop. ממשק זה תואם לוגית את ה- RS-232C: אותו עיקרון העברת נתונים טוריים ואותו פורמט: ביט התחל, בייט נתונים, ביט זוגיות וקטע עצירה.

ההבדל מ- RS-232C הוא רק ביישום הפיזי של ערוץ התקשורת. רמות לוגיות מועברות לא על ידי מתחים, אלא על ידי זרמים. תכנית דומה מאפשרת לכם לארגן תקשורת בין מכשירים שנמצאים במרחק של קילומטר וחצי.

בנוסף, ל"לולאה הנוכחית ", בניגוד ל- RS-232C, אין אותות בקרה: כברירת מחדל, ההנחה היא שכולם במצב פעיל.

כך שההתנגדות של קווי תקשורת ארוכים אינה משפיעה על רמות האות, הקווים מופעלים באמצעות מייצבי זרם.

באיור שלהלן מופיע תרשים מאוד פשוט של ממשק הלולאה הנוכחי. כאמור, הקו מופעל ממקור זרם, אותו ניתן להתקין משדר או במקלט, וזה לא משנה.

איור 2

יחידה לוגית בקו תואמת לזרם של 12 ... 20 mA, ואפס לוגי מתאים לחוסר זרם, ליתר דיוק, לא יותר מ- 2 mA. לכן שלב הפלט של המשדר "לולאה נוכחית" הוא מתג טרנזיסטור פשוט.

מצמד אופטי טרנזיסטור משמש ככונס נכסים, המספק בידוד גלווני מקו התקשורת. בכדי שהתקשורת תהיה דו כיוונית, יש צורך בלולאה אחת אחת נוספת (שני קווי תקשורת), אם כי שיטות העברה ידועות בשני כיוונים ועל זוג מעוות אחד.

יכולת השירות של ערוץ התקשורת מאוד פשוטה לבדוק אם אתה כולל מילימטרים בפער של שני משני החוטים, רצוי מד חיוג. בהיעדר העברת נתונים, עליו להציג זרם קרוב ל 20 mA, ואם מועברים נתונים, ניתן להבחין בעוויתות קלות של החץ. (אם מהירות ההעברה אינה גבוהה, אך השידור עצמו נמצא במנות).

תרשים המעגל של מתאם RS-232C - "לולאה נוכחית" מוצג באיור 3.

איור 3. תרשים סכמטי של מתאם RS-232C - "לולאה נוכחית" (לחיצה על התמונה תפתח את התרשים בפורמט גדול יותר)

במצב ההתחלתי, האות Rxd נמצא במצב של יחידה לוגית (ראו איור 1), כלומר המתח עליו הוא -12 V, מה שמוביל לפתיחתו של טרקטורור האופטי DA2, ואיתו הטרנזיסטור VT1, דרכו זורם זרם של 20 mA דרך המייצב הנוכחי וה- LED מצמד האופטי מקלט בקר, כפי שמוצג באיור 4. עבור "לולאה נוכחית" זהו מצב היחידה הלוגית.

כאשר האות Rxd לוקח ערך אפס הגיוני (מתח + 12V), מצמד האופטי DA2 נסגר והטרנזיסטור VT1 מחובר אליו, כך שהזרם הופך לאפס, העומד במלואו בדרישות הממשק "לולאה נוכחית". בדרך זו יועברו נתונים סדרתיים מהמחשב לבקר.

נתונים מהבקר למחשב מועברים דרך מצמד האופטי DA1 והטרנזיסטור VT2: כאשר קו הלולאה הנוכחי נמצא במצב של יחידה לוגית (זרם של 20 mA), מצמד האופטי פותח את הטרנזיסטור VT2 ומתח של -12 V מופיע בכניסה של מקלט RS-232C, שעל פי איור 1 הוא הרמה הלוגית. יחידות. זה תואם אתנחתא בין העברות נתונים.

כאשר הלולאה הנוכחית היא אפס (אפס לוגי) בקו התקשורת של הלולאה הנוכחית, מצמד האופטי DA1 והטרנזיסטור VT2 נסגרים בכניסה RxD, יהיה מתח של + 12V - מתאים לרמת האפס הלוגי.

על מנת לקבל מתח דו-קוטבי בכניסה RxD, נעשה שימוש באותות מסוף נתונים מוכנים ומסוף בקשת RTS לשלוח.

אותות אלה נועדו לעבוד עם המודם, אך במקרה זה הם משמשים כמקור כוח לקו RxD, כך שמקור נוסף אינו נדרש. מבחינה תכנית, האותות הללו מוגדרים בצורה זו: DTR = + 12V, RTS = -12V. מתחים אלה מבודדים זה מזה על ידי דיודות VD1 ו- VD2.

לייצור עצמאי של המתאם, אתה זקוק לפרטים הבאים.

רשימת פריטים.

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

אם במקום להשתמש במכני אופטי AOT128 מקומיים משתמשים ביבוא 4N35, שהוא ככל הנראה בשוק הרדיו הנוכחי, יש להגדיר את הנגדים R2, R4 על 820K ... 1M.

חיבור הבקר למחשב מוצג באיור 4. (מייצבי זרם ממוקמים בבקר).