33_35.PDF

Sprzętowy terminal RS232

Sprzętowy terminal

RS232

AVT−5073

Interfejs komunikacji

szeregowej RS232 jest, ze

wzglÍdu na ³atwoúÊ

implementacji i wystarczaj¹c¹

w wiÍkszoúci

zastosowaÒ†szybkoúÊ

transmisji, stosowany w†wielu

urz¹dzeniach komunikuj¹cych

siÍ z†otoczeniem. Uk³ad

opisany w†artykule jest

prostym, dwukierunkowym

terminalem RS232

o†nietypowych moøliwoúciach.

Podczas pracy z†urz¹-

dzeniami wyposaøonymi w†in-

terfejs szeregowy czÍsto wystÍpuje

potrzeba sprawdzenia poprawnoú-

ci transmisji. Prezentowany w†ar-

tykule uk³ad umoøliwia odbiera-

nie oraz wysy³anie danych przez

interfejs RS232. Odbierane dane

s¹ kierowane do portu procesora,

ktÛry moøe na przyk³ad wystero-

waÊ diody úwiec¹ce w†celu po-

rÛwnania danych wys³anych przez

komputer lub procesor z†tymi,

ktÛre faktycznie pojawiaj¹ siÍ na

szeregowej linii danych. Do wyjúÊ

mikrokontrolera moøna rÛwnieø

do³¹czyÊ urz¹dzenia steruj¹ce od-

biornikami duøej mocy, umoøli-

wiaj¹c sterowanie za pomoc¹ kom-

putera rÛønymi urz¹dzeniami do-

mowymi. W†trybie nadajnika dane

pojawiaj¹ce siÍ na liniach portu

procesora s¹ wysy³ane do kompu-

tera szeregowo. Do portu tego

moøna do³¹czyÊ klawiaturÍ lub

dowolny czujnik, a†stan linii bÍ-

dzie wyúwietlany na ekranie mo-

nitora. Do sterowania przep³ywem

danych moøna uøyÊ dowolnego

programu terminalowego, na przy-

k³ad Hyper Terminal, w†ktÛry jest

wyposaøony kaødy system Win-

dows. PrÍdkoúÊ transmisji moøe

byÊ zmieniana w†zakresie od 300

do 19200 bd. Transmisja odbywa

siÍ w†sposÛb asynchroniczny,

z†jednym bitem startu i†jednym

bitem stopu, bez bitu parzystoúci.

Budowa i†dzia³anie

Na rys. 1 przedstawiono sche-

mat elektryczny sprzÍtowego ter-

minala. ìSercemî uk³adu jest

mikrokontroler firmy Atmel

AT89C2051, ktÛry zawiera w†swo-

jej strukturze 2†kB pamiÍci pro-

gramu typu Flash oraz - bardzo

istotny dla dzia³ania urz¹dzenia -

sprzÍtowy interfejs szeregowej

transmisji danych. DziÍki niemu

Rys. 1. Schemat elektryczny terminala z portem szeregowym

Elektronika Praktyczna 7/2002

P R O J E K T Y

Sprzętowy terminal RS232

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów

na płytce drukowanej terminala

w†standardzie TTL (0...5V), akcep-

towanych przez mikrokontroler.

Uk³ad MAX232 ma wbudowany

podwajacz napiÍcia (do uzyskania

napiÍcia na wyjúciach oko³o +10V)

oraz uk³ad generuj¹cy ujemne na-

piÍcie o†wartoúci rÛwnej oko³o -

10V. Komputery akceptuj¹ napiÍ-

cia wejúciowe dla dodatniego

w†przedziale +5V...+15V oraz

ujemnego -5V...-15V, wiÍc uk³ad

US2 spe³nia wymogi napiÍÊ stan-

dardu RS232 pod wzglÍdem na-

piÍciowym.

Do zasilania ca³ego uk³adu wy-

starczy tylko napiÍcie 5V, ktÛre

jest otrzymywane na wyjúciu sta-

bilizatora US3.

Dane odbierane przez terminal

z portem szeregowym s¹ przeka-

zywane do z³¹cza CON2. Jeúli

uk³ad pracuje jako nadajnik sze-

regowy, dane s¹ pobierane z†portu

P1. Na z³¹czu CON2, oprÛcz

wyprowadzeÒ portu P1, jest do-

stÍpne rÛwnieø jedno wyprowa-

dzenie portu P3. Wyprowadzenie

to jest wykorzystywane jedynie

wtedy, gdy dane s¹ pobierane

z†portu P1 i†maj¹ byÊ wys³ane

szeregowo.

Po ustawieniu odpowiednich

stanÛw na z³¹czu CON2 naleøy

podaÊ ujemny impuls na wypro-

wadzenie P3.7 portu P3. Spowo-

duje on wys³anie danych ze z³¹-

cza CON2 szeregowo do kompu-

tera. Na tym wejúciu wyzwalania

transmisji s¹ programowo elimi-

nowane drgania zestykÛw, co

umoøliwia wyzwalanie za pomoc¹

klawisza.

Prezentowany uk³ad umoøliwia

transmisjÍ przy jednej z†siedmiu

standardowych prÍdkoúci. Do wy-

boru prÍdkoúci s³uø¹ zworki

JP1...JP3. Wykorzystanie tych zwo-

rek i†ustawienia ø¹danej prÍdkoú-

ci transmisji zestawiono w† tab. 1

(1 - zwarcie, 0 - rozwarcie).

Poniewaø za pomoc¹ trzech zwo-

rek moøna wybraÊ osiem stanÛw,

a†mamy tylko siedem prÍdkoúci,

dlatego kombinacji pozycji siÛd-

mej i†Ûsmej odpowiada taka sama

prÍdkoúÊ.

Do prze³¹czania uk³adu miÍdzy

nadawaniem i†odbiorem s³uøy

zworka JP4 - jej zwarcie wprowa-

dza uk³ad w†tryb odbioru danych

z†portu szeregowego i†przes³anie

na z³¹cze CON2. Rozwarcie tej

zworki umoøliwia wys³anie da-

nych pobranych ze z³¹cza CON2

przez port szeregowy. Wszelkie

zmiany prÍdkoúci, czy trybu pracy

naleøy wykonywaÊ przy wy³¹czo-

nym zasilaniu, gdyø ustawienie

wszystkich zworek jest odczyty-

wane tylko raz, przy starcie pro-

cesora. Wszelkie zmiany ustawie-

nia zworek w†czasie pracy proce-

sora bÍd¹ uwzglÍdnione dopiero

po jego wyzerowaniu, czyli wy-

³¹czeniu i†ponownym w³¹czeniu

zasilania.

DziÍki sprzÍtowemu sterowni-

kowi transmisji szeregowej wbu-

dowanemu w†mikrokontroler, pro-

cedura nadawania i†odbioru da-

nych sprowadza siÍ jedynie do

odczytu lub zapisu danych do

odpowiedniego rejestru. Poniewaø

praca portu szeregowego jest asyn-

chroniczna, w†zaleønoúci od wy-

branej prÍdkoúci poszczegÛlne bi-

ty s¹ wysy³ane z†rÛøn¹ prÍdkoú-

ci¹. Do odliczania czasu pomiÍ-

dzy kolejnymi bitami wysy³anego

lub odbieranego bajtu danych naj-

wygodniej jest zastosowaÊ Timer .

W†mikrokontrolerze zastosowanym

w†terminalu do dyspozycji s¹ dwa

Timery , jednakøe do obs³ugi trans-

misji jest przypisany Timer1 . Sk³a-

da siÍ on z†dwÛch rejestrÛw (TH1

- starszy bajt i†TL1 - m³odszy

bajt). W†zaleønoúci od konfiguracji

Timera , rejestry moøna po³¹czyÊ

ze sob¹, dziÍki temu otrzymamy

licznik dwubajtowy, o†maksymal-

nej zliczanej wartoúci 65536. Do

wspÛ³pracy ze sterownikiem trans-

misji szeregowej wykorzystano

tryb pracy tego Timera , nazywany

trybem 2 . W†tym trybie Timer1

moøe odliczyÊ maksymalnie 256

cykli. Zliczanie odbywa siÍ w†re-

jestrze TH1, a†w†rejestrze TL1

przechowywana jest pocz¹tkowa

wartoúÊ, od ktÛrej licznik ma

rozpocz¹Ê zliczanie. Po uzyskaniu

maksymalnej wartoúci rejestru

procedura obs³ugi portu szerego-

wego jest bardzo uproszczona,

gdyø procesor nie musi programo-

wo odbieraÊ i†wysy³aÊ danych bit

po bicie. Jest to wykonywane

ca³kowicie sprzÍtowo. Wbudowa-

ny w†mikrokontroler nadajnik-od-

biornik samodzielnie przetwarza

dane i†po odebraniu lub wys³aniu

ich informuje procesor, øe ca³y

bajt zosta³ odebrany lub wys³any.

W†czasie wysy³ania lub odbiera-

nia danych z†portu szeregowego

procesor moøe zajmowaÊ siÍ in-

nymi procesami.

Sygna³ zegarowy potrzebny do

pracy procesora jest wytwarzany

przez oscylator z† zewnÍtrznym

rezonatorem kwarcowym o†czÍs-

totliwoúci 11,059MHz. Taka czÍs-

totliwoúÊ pracy procesora umoø-

liwia uzyskanie standardowych

prÍdkoúci transmisji. Zerowanie

procesora po w³¹czeniu zasilania

zapewnia obwÛd rÛøniczkuj¹cy

z³oøony z†rezystora R1 i†konden-

satora C11. Zestaw rezystorÛw

RN1 zapewnia zewnÍtrzne podci¹-

ganie wyprowadzeÒ portu P1 do

poziomu wysokiego. Jest to ko-

nieczne, gdyø w†wewnÍtrzne re-

zystory podci¹gaj¹ce ( pull-up ) wy-

posaøone s¹ tylko wyprowadzenia

P1.2...P1.7, natomiast wyprowa-

dzenia P1.0 i†P1.1 s¹ typu otwarty

kolektor. Dla ujednolicenia wa-

runkÛw pracy portu, rezystory

zastosowano dla wszystkich jego

wyprowadzeÒ.

Uk³ad US2 jest konwerterem

dostosowuj¹cym napiÍcia standar-

du RS232 (-15V...+15V) do napiÍÊ

Tab. 1. Wykorzystanie zworek do

ustawienia prędkości transmisji

L.p. JP3 JP2 JP1

Prędkość

transmisji

[bd]

300

600

3 0

1200

4 0

2400

5 1

4800

6 1

9600

7 1

19200

8 1

19200

Elektronika Praktyczna 7/2002

Sprzętowy terminal RS232

List. 1. Procedura inicjalizacji

i obsługi portu szeregowego

;********* Ustawienie TIMERA *********

;TIMER 1

T1_G EQU0 ;GATE

T1_C EQU0 ;COUNTER/-TIMER

T1_M EQU2 ;MODE (0..3)

TIM1 EQUT1_M+T1_C*4+T1_G*8

TMOD_SET EQUTIM0+TIM1*16 ;

ustawienie trybu 2 dla timera1

TR_M EQU1 ;tryb transmisji (1..3)

TR_R EQU1 ;zezwolenie na odbiór

SCON_SET EQU TR_M*64+TR_R*16 ;ustawienie

;trans. asynchronicznej

MOV TH1,#TH1_SET ;wpisanie wartości

;początkowej Timera

MOV TL1,#TL1_SET ;wg. wzoru

;TH1=256-(57600/V)

zarÛwno do rejestru TH1, jak

rÛwnieø do TL1. Wpis ten wyko-

nujemy jednorazowo, na pocz¹tku

programu.

W†procedurze Start nastÍpuje

uruchomienie portu szeregowego

oraz start Timera1 . W†zaleønoúci

od stanu zworki TRYB (JP-4)

program przechodzi do procedury

odbioru lub nadawania znakÛw.

Jeúli zworka jest rozwarta, to

wykonywany jest podprogram na-

dawania (pÍtla LOOP ). W†pÍtli tej

sprawdzany jest stan bitu TI . Bit

ten informuje, czy sterownik por-

tu szeregowego skoÒczy³ nadawa-

nie poprzedniego znaku. Jeúli

TI=1, to sprawdzany jest stan

portu P3.7 (warunek odczytu por-

tu P1). Jeúli obydwa warunki s¹

spe³nione nastÍpuje odczyt sta-

nÛw portu P1 i†przepisanie tych

stanÛw do rejestru SBUF . Po

wpisaniu danych do tego rejestru

nastÍpuje automatyczne jego wy-

s³anie portem szeregowym. Na-

stÍpnie program oczekuje na stan

wysoki na wyprowadzeniu portu

P3.7, i†powraca do pocz¹tku pÍtli

LOOP .

Procedura wysy³ania danych

przez port szeregowy sprowadza

siÍ do sprawdzenia czy zosta³ juø

wys³any poprzedni znak oraz wpi-

sania odpowiedniej wartoúci do

rejestru nadawczego SBUF , a†ca³a

procedura wysy³ania poszczegÛl-

nych bitÛw jest wykonywana poza

programem. Podobnie jest dla od-

bioru transmisji szeregowej. Za-

pewnia go procedura zawarta

w†pÍtli LOOP1 . Jej zadaniem jest

sprawdzanie stanu flagi TI . Jeúli

TI=1, oznacza to, øe w†rejestrze

SBUF jest odebrany szeregowo

bajt danych i†nastÍpuje jego prze-

pisanie do portu P1. Rejestr SBUF

pe³ni podwÛjn¹ rolÍ - w†czasie

nadawania jest buforem nadaw-

czym, a†w czasie odbioru buforem

odbiorczym.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1: 10k

Kondensatory

C1, C2: 33pF

C3, C4: 100nF

C5: 100

F/16V

C7...C11: 10

F/16V

Półprzewodniki

D1: 1N4004

US1: AT89C2051 zaprogramowany

US2: MAX232

US3: 78L05

Różne

CON1: ARK2(3,5mm)

CON2: goldpin 5*2

CON3: DB9M do druku

JP1...JP4: goldpin 1*2

Q1: kwarc 11,059MHz

START:

MOV SCON,#SCON_SET ;konfiguracja portu

;szeregowego jako

ORL PCON,#80H ;asynchroniczny

MOV TMOD,#TMOD_SET ;konfiguracja Timera1

;do pracy w trybie 2

SETB TR1;start Timera 1

SETB TI

MOV P1,#255 ;port1=FF

MOV P3,#255 ;port3=FF

JNB TRYB,LOOP_1 ;jeżeli tryb=1,to nadajnik

;Praca jako nadajnik

LOOP:

JNB TI,$ ;czy można nadać znak

JB DIODA,LOOP ;jeżeli P3.7=0 nadaj znak

;z Portu1

CLR TI

;zeruj znacznik nadawania

LOOP_2:

MOV A,P1

;kopiuj port1 do ACC

MOV SBUF,A

;wyślij znak

LOOP_3:

JNB DIODA,LOOP_3;czekaj na 1 na P3.7

MOV A,#10

;czekaj 10ms

CALL WAIT_10

SJMP LOOP ;kolejny znak

;Praca jako odbiornik

LOOP_1:

SETB DIODA ;ustaw P3.7

JNB RI,$ ;czekaj na znak z portu

;szeregowego

CLR RI ;jeśli jest, to zeruj

;znacznik

MOV A,SBUF ;przepisz znak do ACC

MOV P1,A ;przepisz znak do portu P1

SJMP LOOP_1 ;następny znak

scalonych moøna sprawdziÊ, czy

napiÍcie zasilaj¹ce uk³ady wynosi

5V (uprzednio do z³¹cza CON1

naleøy do³¹czyÊ napiÍcie 9V). Po-

³¹czenie p³ytki z†komputerem wy-

konujemy kablem zakoÒczonym

z†obydwu stron z³¹czami DB9-

øeÒskimi. Kable takie s¹ wyko-

rzystywane do po³¹czenia dwÛch

komputerÛw. Waøne jest, aby po-

siada³ przeplot pomiÍdzy wypro-

wadzeniami ì2î i†ì3". Schemat

po³¹czeÒ umoøliwiaj¹cy samo-

dzielne wykonanie takiego kabla

jest przedstawiony na rys. 3 . Po

wykonaniu powyøszych czynnoúci

uk³ad jest gotowy do wspÛ³pracy

z†dowolnym komputerem.

Krzysztof P³awsiuk, AVT

krzysztof.plawsiuk@ep.com.pl

TH1 nastÍpuje automatyczne prze-

pisanie jego wartoúci pocz¹tkowej

z†rejestru TL1, dziÍki czemu nie

trzeba za kaødym razem wpisy-

waÊ jego wartoúci pocz¹tkowej.

Na list. 1 przedstawiono procedu-

rÍ obs³ugi portu szeregowego.

Na pocz¹tku programu ustala-

my tryb pracy Timera (wspÛ³czyn-

nik podzia³u czÍstotliwoúci sygna-

³u zegarowego). Wyliczona z†za-

leønoúci: T1_M+T1_C*4+T1_G*8

wartoúÊ jest przechowywana

w† TIM1 . NastÍpnie ustalamy tryb

pracy sterownika transmisji szerego-

wej (w przyk³adzie: praca asynchro-

niczna oraz zezwolenie na odbiÛr)

i†wstÍpnie zapisujemy wyliczon¹

z†zaleønoúci TR_M*64+TR_R*16

wartoúÊ w† SCON_SET . Pocz¹tko-

wa wartoúÊ wpisana do rejestru

Timera , dla rezonatora kwarcowe-

go o†czÍstotliwoúci 11,059MHz,

jest obliczana ze wzoru TH1=256-

(57600/V), gdzie V†oznacza prÍd-

koúÊ transmisji. Dla przyk³adu,

dla prÍdkoúci 9600 wzÛr ma po-

staÊ TH1=256-(57600/9600), czyli

TH1=250. WartoúÊ tÍ wpisujemy

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

pod adresem: http://www.ep.com.pl/

?pdf/lipiec02.htm oraz na p³ycie

CD-EP07/2002B w katalogu PCB .

Montaø i†uruchomienie

Montaø wed³ug schematu mon-

taøowego pokazanego na rys. 2

wykonujemy rozpoczynaj¹c od†ele-

mentÛw o†najmniejszych gabary-

tach (rezystory, diody, podstawki

pod uk³ady scalone), a nastÍpnie

montujemy kondensatory i†z³¹cza

CON1...CON3. Po zmontowaniu

ze sprawnych elementÛw uk³ad

jest gotowy do pracy. Dla pew-

noúci przed w³oøeniem uk³adÛw

Rys. 3. Sposób wykonania kabla

Elektronika Praktyczna 7/2002

Ω

RN1: R−pack − 10k

C6: 220

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: