RS-232. Рекомендованный стандарт 232.Интерфейс между терминалом данных и передающим оборудованием линии связи, применяющий последовательный обмен двоичными данными.

    RS-232 (Recommended Standard 232) - стандарт описывающий интерфейс для последовательной двунаправленной передачи данных между терминалом (DTE, Data Terminal Equipment) и конечным устройством (DCE,Data Circuit-Terminating Equipment ). Это легендарный стандарт, который появился в 60-х годах 20 века, и стал основой для всех последующих интерфейсов последовательного обмена данными. Интерфейс RS-232C был применен в первых персональных компьютерах фирмы IBM и до сегодняшнего дня входит в структуру любого персонального компьютера в аппаратном или программном виде. Решения, которые заложены в этот стандарт, используются практически повсеместно. Невозможно считать себя промышленным программистом не зная этого стандарта. Интерфейс RS-232 полностью аппаратно реализован на персональных компьютерах в виде микросхем и разъемов . В PC его называют COM-портом(Communication port). Аппаратная реализация означает то, что он работает всегда, не зависимо, какая операционная система установлена на PC (он работает и без ОС). Программы могут взаимодействовать с СОМ-портами всеми доступными средствами: прямым кодом микропроцессора, аппаратными прерываниями, функциями BIOS, средствами ОС, компонентами языков высокого уровня. СОМ порт реализованный по стандарту RS-232- универсален. Он обеспечивал работу PC с периферийными устройствами (чем сейчас занят USB), взаимодействие с локальной сетью через модем (Ethernet), обмен данными между PC и промышленным оборудованием ( ModBus и др.), чтобы разбираться как работают эти протоколы необходимо понимать какую функцию СОМ порта они взяли на себя.

§2.Описание стандарта RS-232

Обозначение стандарта:RS-232(Recommended Standard 232). Рекомендованный стандарт 232.

Название: Interface Between Data Terminal Equipment and Data Circuit-Terminating Equipment Employing Serial Binary Data Interchange. Интерфейс между терминалом данных и передающим оборудованием линии связи, применяющий последовательный обмен двоичными данными.

Разработчики: Electronics Industries Association (EIA). до 1997 года. Ассоциация промышленной электроники. Electronics Industries Alliance (EIA)..  после 1997 года. Альянс отраслей промышленной электроники. Telecommunications Industry Association (TIA).  совместно EIA c 1988 года. Ассоциация телекоммуникационной промышленности.

Выпуски стандарта: RS-232A (Recommended Standard 232 Edition: A) год выпуска 1962. RS-232B (Recommended Standard 232 Edition: B) год выпуска . RS-232C (Recommended Standard 232 Edition: C) год выпуска 1969. EIA 232-D (RS-232D - не официально) год выпуска 1986. TIA/EIA 232-E (RS-232E - не официально) год выпуска 1991. TIA/EIA 232-F (RS-232F - не официально) год выпуска 1997.

    В 60-х годах прошлого века началось бурное развитие телекоммуникационных технологий. Многочисленные фирмы США и других стран, выпускавшие оборудования связи, использовали собственные стандарты передачи данных. Использование этого оборудования вызывало проблемы их совместимости. Разъёмы, электрические характеристики сигналов, сервисные сигналы, способы синхронизации были различны у разных фирм. Одни протоколы кодировали символы 4 битами, другие 5 битами и т.д. до 8 бит. Отсутствие международного стандарта по последовательной передачи данных тормозило развитие телекоммуникационной отрасли.

    В 1962 году Electronics Industries Association (EIA) разработало рекомендации для производителей оборудования, назвав их "Рекомендованный стандарт 232". Интерфейс RS-232 был разработан максимально универсальным , что позволяло многим производителям легко переделать своё оборудование под этот стандарт. Кодировать символы допускалось от 5 до 8 бит, напряжение сигнала могло быть от ±3 до ±25 В и т.д. Было предусмотрено 16 сервисных сигналов, использование которых было не обязательно. Допускалась работа, как в синхронном, так и асинхронном режиме передачи данных. Такая лояльность стандарта устраивала производителей телекоммуникационного оборудования.

    В 1969 году EIA выпустила редакцию стандарта RS-232C, в котором был учтен семилетний опыт применения стандарта RS-232A/В. Окончательно был узаконен 25 штырьковый разъем DB25 и электрические характеристики сигнала. Эта редакция стала основным интерфейсом передачи данных по последовательным каналам связи на многие годы вперед. Международные и национальные стандарты стали включать части стандарта RS-232C в свои структуры. В 1983 году фирма IBM выпустила персональные компьютеры IBM XT и 1984 году IBM AT с встроенными универсальными приемопередатчиками UART. UART разрабатывались по стандарту RS-232C, он поддерживал передачу данных только в асинхронном режиме. IBM XT поддерживал до 4-х независимых UART, которые назывались COM-портами (Communication port). Первоначально разъемы СОМ-портов соответствовали стандарту RS-232C, т.е. использовали 25 штырьковый разъем DB25p. Большая часть сервисных сигналов RS-232C в UART не использовалась. Поэтому фирма IBM стала использовать в своих компьютерах 9-ти штырьковые разъемы DE9p, в которых использовались шесть сервисных сигналов стандарта RS-232C. Чтобы узаконить использование этого разъема TIA выпустила новый стандарт TIA-574. Стандарт TIA-574 разрешал использовать 9 штырьковый разъем в телекоммуникационном оборудовании, работающем по стандарту RS-232C.

    С развитием международных и национальных стандартов в области телекоммуникаций, роль EIA стала уменьшаться. В 1986 году EIA для подержания своего имиджа заменило название стандартов с RS на EIA. Роль ассоциации продолжала падать и её обязанности перешли к родственной ассоциации TIA. Ассоциация TIA выпустила ещё две редакции стандарта RS-232C с наименованием TIA/EIA 232-E (1991) и TIA/EIA 232-F(1997). Ничего нового в последовательной передаче данных эти стандарты не привнесли, они практически полностью повторяют стандарт RS-232C. В 1997 году ассоциация EIA перестала существовать, её наследником стал альянс производителей промышленной электроники. Сегодня EIA и TIA торговые организации.

Стандарт RS-232 стал основоположником целого ряда международных и национальных стандартов. Ниже показаны некоторые из этих стандартов:

ITU-T v.24.  (2000г. действующий) Издатель: TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR OF ITU Название: LIST OF DEFINITIONS FOR INTERCHANGE CIRCUITS BETWEEN DATA TERMINAL EQUIPMENT (DTE) AND DATA CIRCUIT-TERMINATING EQUIPMENT (DCE) Старые редакции: ITU-T v.24.  (1996г. не действующий) ITU-T v.24.  (1993г. не действующий) CCIT v.24.  (1988г. не действующий)

ITU-T v.28 .  (1993г. действующий) Издатель: TELECOMMUNICATION STANDARDIZATION SECTOR OF ITU Название: ELECTRICAL CHARACTERISTICS FOR UNBALANCED DOUBLE-CURRENT INTERCHANGE CIRCUITS. Старые редакции: CCIT v.28   (1988г. не действующий)

ГОСТ 23675-79  (1979г.) Издатель: СССР. Государственный комитет по стандартам. Название: Цепи стыка С2 системы передачи данных.

ГОСТ 18145-81  (1981г.) Издатель: СССР. Государственный комитет по стандартам. Название: Цепи на стыке С2 аппаратуры передачи данных с оконечным оборудованием при последовательном вводе-выводе данных.

ГОСТ Р 50668-94 (1994г.) Издатель: НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РФ Название: Цепи стыка С2 системы передачи данных.

ANSI/TIA/EIA-232-F  (1997) Издатель: США. Американский национальный институт стандартов. Название: Интерфейс между терминалом данных и передающим оборудованием линии связи, применяющий последовательный обмен двоичными данными.

Здесь указаны некоторые стандарты которые расширяют содержание стандарта RS-232:
• EIA/TIA-334-B, Signal Quality at Interface Between Data Processing Terminal Equipment and Synchronous Data Communication Equipment for Serial Data Transmission. Качество сигнала в интерфейсе при обмене данных между терминальным оборудованием и оконечным оборудованием линии связи при синхронной последовательной передаче данных
• EIA-363, Standard for Specifying Signal Quality for Transmitting and Receiving Data Processing Terminal Equipment Using Serial Data Transmission at the Interface with Non-Synchronous Communication Equipment. Стандарт для определения качества сигнала в процессе передачи и приёме данных терминальным оборудованием, использующим асинхронное коммуникационное оборудования связи.
• EIA-366-A, Interface Between Data Terminal Equipment and Automatic Calling Equipment for Data Communication. Интерфейс между терминальным оборудованием ввода данных и автоматическим оборудованием определения номера в системах передачи данных.
• EIA/TIA-404-A, Standard for Start-Stop Signal Quality for Non-Synchronous Data Communication Equipment. Стандарт определяющий качество сигнала для старт-стопового асинхронного оборудования передачи данных.
• EIA/TIA-422-B, Electrical Characteristics of Balanced Voltage Digital Interface Circuits. Электрические характеристики для потенциальных балансных цифровых интерфейсных систем.
• EIA/TIA-530-A, High Speed 25-Position Interface for Data Terminal Equipment and Data Circuit-Terminating Equipment, Including Alternative 26-Postion Connector. Высокоскоростной 25 контактный интерфейс для терминального оборудования ввода данных (DTE) и оконечных устройств линии связи (DCE), включая альтернативный соединитель с 26 контактами.
• EIA/TIA-561, Simple 8-Position Non-Synchronous Interface Between Data Terminal Equipment and Data Circuit-Terminating Equipment Employing Serial Binary Data Interchange. Простой 8-ми контактный асинхронный интерфейс между терминальным оборудованием ввода данных (DTE) и оконечным оборудованием линии связи, использующим последовательный обмен двоичных данных.
• EIA/TIA-574, 9-Position Non-Synchronous Interface Between Data Terminal Equipment and Data Circuit-Terminating Equipment Employing Serial Binary Data Interchange. 9-контактный асинхронный интерфейс между терминальным оборудованием ввода данных (DTE) и оконечным оборудованием линии связи (DCE), использующим последовательный обмен двоичных данных.
• TIA/EIA-602, Data Transmission Systems and Equipment - Serial Asynchronous Automatic Dialing and Control. Системы передачи данных и оборудование - последовательного асинхронного автоматического вызова и управления.
• TIA/EIA-687, Medium Speed Interface for Data Terminal Equipment and Data Circuit-Terminating Equipment. Средне скоростной интерфейс для терминального оборудования ввода данных (DTE) и оконечного оборудования линии связи (DCE).
• ITU-T V.24, List Of Definitions For Interchange Circuits Between Data Terminal Equipment (DTE) And Data Circuit-Terminating Equipment (DCE). Лист определений для интерфейсных схем между терминальным оборудованием ввода данных (DTE) и оконечным оборудованием линии связи (DCE).
• ITU-T V.28, Electrical Characteristics For Unbalanced Double-Current Interchange Circuits. Электрические характеристики для неуравновешенных двух-токовых интерфейсных схем.
• ISO/IEC2110, 25-pole DTE/DCE Interface Connector and Contact Number Assignments. 25-ти контактный интерфейсный соединитель и назначение номеров контактов.
• ISO/IEC11560, Information Technology - Telecommunications and information exchange between systems - 26 pole interface connector mateability dimensions and contact number assignments. Информационная технология - Передача данных и информационный обмен между системами - 26-ти контактный интерфейсный соединитель с размерами и назначением контактов.

Оригинальная часть стандарта RS-232 содержит шесть секций.

1. Область применения. 2. Характеристики сигнала. 3. Механические характеристики интерфейса. 4. Функциональное описание сигналов обмена. 5. Стандартные интерфейсы для выбранных конфигураций системы связи. 6. Рекомендации и приложения.

Cтандарт RS-232 определяет взаимосвязи терминального оборудования ввода данных (DTE) и оконечного оборудования линии связи (DCE), использующих последовательный обмен двоичных данных.

Стандарт RS-232 включает тринадцать определенных конфигураций интерфейса, обозначенных латинскими буквами A-M. И одной пользовательской конфигурацией, обозначаемой Z. Конфигурация интерфейса должна указываться производителем коммуникационного оборудования. Конфигурация интерфейса определяет состав сигналов, синхронность, порядок выставления сигналов, скорость и др.

Стандарт RS-232 предназначен для использования на скоростях не превышающих 20 000 бит/сек.

Стандарт RS-232 применяется в системах с общими электрическими проводами и не может применяться в системах где требуется гальваническая развязка цепей.

Стандарт RS-232 может применяться в синхронных и асинхронных системах последовательной передачи двоичных данных.

На рис.1 показана эквивалентная электрическая схема при обмене последовательными данными по стандарту RS-232C. Эта эквивалентная схема независима от того, где расположен генератор в DTE или DCE. Характеристики сигнала обмена данными по стандарту RS-232C включены в международный стандарт ITU-T v.28.

• V0- напряжение генератора при разомкнутой схеме
• R0- общее сопротивление генератора
• C0- общая ёмкость генератора
• V1- напряжение между сигнальной линией и общим проводом в месте стыка.
• CL- общая ёмкость приёмника
• RL- общее сопротивление приёмника
• EL- ЭДС приёмника при разомкнутой схеме

Стыком интерфейса RS-232C считается линия соединения DTE плюс кабель с DCE. То есть, соединительный кабель интерфейса входит в состав DTE.

Электрические характеристики приёмника сигналов.
• RL- общее сопротивление приёмника должно находиться в пределах 3000. 7000 Ом.
• V1- напряжение на входе приёмника должно быть в пределах ±3. ±15 В.
• EL- ЭДС приёмника при разомкнутой схеме должно быть не более ±2 В.
• CL- общая ёмкость цепей приёмника должна быть не более 2500 пФ.
• Входной импеданс приёмника не должен быть индуктивным.

Электрические характеристики генератора сигналов.
• Допускается короткое замыкание сигналов.
• Допускается оставлять выход генератора без нагрузки.
• V0- напряжение генератора при разомкнутой схеме должно быть не более ±25В/±15 В (RS-232/ITU-T v.28)
• R0 и C0 для генератора не нормируются.
• Короткое замыкание цепей генератора не должно вызывать токи величиной более 0,5А.
• Если EL=0, то напряжение на входе приёмника должно быть V1=±5. ±15 В, для любого диапазона нагрузки генератора RL=3000. 7000 Ом.
• Генератор должен быть способен работать на ёмкостную нагрузку C0 плюс 2500 пФ.

Уровни сигналов для стандарта RS-232C.
• Логической "1" считается информационный сигнал с напряжением V1 менее -3 В.
• Логическим "0" считается информационный сигнал с напряжением V1 более +3 В.
• Сервисный или синхронизирующий сигнал считается включенным "ON"("MARK") если V1 более +3 В.
• Сервисный или синхронизирующий сигнал считается выключенным "OFF"("SPACE") если V1 менее -3 В.
• Напряжение в диапазоне V1=-3 В. +3 В считается переходной областью.

Характеристики сигналов.
• Все сигналы вошедшие в область перехода V1=-3В. +3В должны выйти в противоположный сигнал без повторного захода в эту область (т.е. монотонно).
• Не допускается колебания сигнала в области перехода.
• Сервисные и синхронизирующие сигналы должны проходить область перехода за время не более 1мс.
• Сигналы данных должны проходить область перехода за время не более 3% от времени одиночного элемента, но не более чем за 1 мс.
• Скорость нарастания фронта сигнала не должна превышать величины 30В за миллисекунду.
• Ограничения первых двух пунктов не относятся к электромеханическим устройствам размыкания и замыкания цепи.

В качестве разъема для интерфейса RS-232C выбран миниатюрный разъем D-типа (D-subminiature).         Для терминалов (DTE) - DB25p         Для оконечных устройств (DCE) -DB25s При использовании стандарта TIA/EIA 574 можно применять 9-ти штырьковые разъемы:         Для терминалов (DTE) - DE9p         Для оконечных устройств (DCE) -DE9s

Обозначение разъемов D-subminiature:
• Буква- тип разъема. D-тип
• Буква- типоразмер обоймы. A,B,C,D,E
• Число- количество контактов в обойме
• Буква- тип контакта. P=plug(штырь), S=socket(гнездо).

Сейчас эти разъемы выпускаются многими фирмами по всему миру и указанную маркировку не соблюдают. Часто вместо DB25p (plug-"штырь") указывают DB25m (male -"папа"), DB25s(socket-"гнездо")- DB25f(femini-"мама"). Также, вместо DE9p (COM-порт) могут указать: DB9p, DB9m.(хотя обоймы "В" и "Е" различны по размеру)

Рис.3 Цоколевка разъема DB25 по стандарту RS-232C

Можно напрямую соединить разъемы приборов DTE и DCE, так как их сигналы подобраны нужным образом. То есть, выходные сигналы DTE попадают на входные сигналы DCE, и наоборот выходные сигналы DCE попадают на входные сигналы DTE. Поэтому для соединения устройства DTE с устройствами DCE используют прямой (модемный) кабель. Для соединения устройств DTE между собой или устройств DCE между собой, используют перекрестный (кроссовер) кабель.

В интерфейсе RS-232 используются:         16 сервисных сигналов         4 информационных сигнала         2 общих сигнала Использование сигналов не обязательно и зависит от приложения, где их используют. Например, минимальный набор сигналов TD и GND, позволяет передавать данные от DTE к DCE по стандарту RS-232c по двум проводам.

        Международный стандарт ITU-T v.24 включает в себя описание 37 сигналов, которые используются для передачи двоичных данных между терминалом (DTE) и оконечным устройством связи (DCE). Все сигналы RS-232C включены в состав сигналов стандарта ITU-T v.24 под другими названиями. Соответствие сигналов стандарта RS-232C сигналам стандарта ITU-T v.24, а также их популярное название показаны в следующей таблице.

Так как интерфейс RS-232C универсален, то подразумевается использование его в различных приложениях и режимах. Для каждого приложения могут использоваться различные сочетания сигналов интерфейса, которые называются конфигурациями. Стандарт RS-232C предусматривает 13 стандартных конфигураций A-M и одну пользовательскую конфигурацию Z.

Стандартные конфигурации: A - первый канал только передача базовые сигналы: AB(GND), BA(TxD), CB(CTS), CC(DSR) опционально для коммутируемых служб: CD(DTR), CE(RI) опционально для синхронных каналов: DA(TST), DB(TST) опционально для тестирования: TM(TM) B - первый канал только передача со стробом(RTS) базовые сигналы: AB(GND), BA(TxD), CA(RTS), CB(CTS), CC(DSR) опционально для коммутируемых служб: CD(DTR), CE(RI) опционально для синхронных каналов: DA(TST), DB(TST) опционально для тестирования: TM(TM) C - первый канал только приём базовые сигналы: AB(GND), BB(RxD), CC(DSR), CF(DCD) опционально для коммутируемых служб: CD(DTR), CE(RI) опционально для синхронных каналов: DD(RST) опционально для тестирования: TM(TM) D - первый канал дуплекс со стробом(RTS) базовые сигналы: AB(GND), BA(TxD), BB(RxD), CA(RTS), CB(CTS), CC(DSR), CF(DCD) опционально для коммутируемых служб: CD(DTR), CE(RI) опционально для синхронных каналов: DA(TST), DB(TST), DD(RST) опционально для тестирования: TM(TM) E - первый канал дуплекс базовые сигналы: AB(GND), BA(TxD), BB(RxD), CB(CTS), CC(DSR), CF(DCD) опционально для коммутируемых служб: CD(DTR), CE(RI) опционально для синхронных каналов: DA(TST), DB(TST), DD(RST) опционально для тестирования: TM(TM) F - первый канал только передача со стробом(RTS), второй канал только приём базовые сигналы: AB(GND), BA(TxD), CA(RTS), CB(CTS), CC(DSR), SBB(SRD), SCF(SDCD) опционально для коммутируемых служб: CD(DTR), CE(RI) опционально для синхронных каналов: DA(TST), DB(TST) опционально для тестирования: TM(TM) G - первый канал только приём, второй канал только передача со стробом(SRTS) базовые сигналы: AB(GND), BB(RxD), CA(RTS) CC(DSR), CF(DCD), SBA(STD), SCA(SRTS), SCB(SCTS) опционально для коммутируемых служб: CD(DTR), CE(RI) опционально для синхронных каналов: DD(RST) опционально для тестирования: TM(TM) H - первый канал только передача, второй канал только приём базовые сигналы: AB(GND), BA(TxD), CB(CTS), CC(DSR),SBB(SRD), SCF(SDCD) опционально для коммутируемых служб: CD(DTR), CE(RI) опционально для синхронных каналов: DA(TST), DB(TST) опционально для тестирования: TM(TM) I - первый канал только приём, второй канал только передача базовые сигналы: AB(GND), BB(RxD), CC(DSR), CF(DCD), SBA(STD), SCB(SCTS) опционально для коммутируемых служб: CD(DTR), CE(RI) опционально для синхронных каналов: DD(RST) опционально для тестирования: TM(TM) J - первый канал только передача со стробом(RTS), второй канал полудуплекс базовые сигналы: AB(GND), BA(TxD), CA(RTS), CB(CTS), CC(DSR), SBA(STD), SBB(SRD), SCA(SRTS), SCB(SCTS), SCF(SDCD) опционально для коммутируемых служб: CD(DTR), CE(RI) опционально для синхронных каналов: DA(TST), DB(TST) опционально для тестирования: TM(TM) K - первый канал только приём, второй канал полудуплекс базовые сигналы: AB(GND), BB(RxD), CC(DSR), CF(DCD), SBA(STD), SBB(SRD), SCA(SRTS), SCB(SCTS), SCF(SDCD) опционально для коммутируемых служб: CD(DTR), CE(RI) опционально для синхронных каналов: DA(TST), DB(TST), DD(RST) опционально для тестирования: TM(TM) L - первый канал дуплекс со стробом(RTS), второй канал дуплекс со стробом(SRTS) базовые сигналы: AB(GND), BA(TxD), BB(RxD), CA(RTS), CB(CTS), CC(DSR), CF(DCD), SBA(STD), SBB(SRD), SCA(SRTS), SCB(SCTS), SCF(SDCD) опционально для коммутируемых служб: CD(DTR), CE(RI) опционально для синхронных каналов: DA(TST), DB(TST), DD(RST) опционально для тестирования: TM(TM) M - первый канал дуплекс, второй канал дуплекс базовые сигналы: AB(GND), BA(TxD), BB(RxD), CA(RTS), CB(CTS), CC(DSR), CF(DCD), SBA(STD), SBB(SRD), SCB(SCTS), SCF(SDCD) опционально для коммутируемых служб: CD(DTR), CE(RI) опционально для синхронных каналов: DA(TST), DB(TST), DD(RST) опционально для тестирования: TM(TM) Z - конфигурация производителя, допускает любые сочетания сигналов. Например, COM порт ПК использует конфигурацию D с опцией коммутируемых служб.

§3.Описание COM портов персонального компьютера IBM XT.

Работа коммуникационных портов реализована на универсальных асинхронных приемопередатчиках UART. UART- это микросхемы, которые работают по стандарту RS-232C в конфигурации D с опцией коммутируемых служб(см.п.2.5.5) Для СОМ порта компьютера используется 25-ти штырьковый разъем DB25p согласно стандарта RS-232C или 9-ти штырьковый разъем DE9p согласно стандарта TIA-574. В этом разъеме используется шесть сервисных сигналов и один дуплексный канал связи.

Основные свойства СОМ портов: 1.Полнодуплексный обмен данными. Означает, что можно одновременно передавать и принимать поток данных. Существуют два аппаратно и программно независимых канала передачи данных. Один канал для передачи данных, другой канал для приема данных. Причем COM-портам безразлично, чем занят процессор в это время, у них присутствуют собственные буферы приема и передачи данных. В этих буферах данные выстраиваться в очередь на передачу и очередь на прочтение данных процессором. Любая программа может обратиться к СОМ-порту и получить данные из его буфера, тем самым очистив его. Естественно буферы не безграничны, их размер задается при конфигурировании портов. Интерфейсы RS-485, Modbus, USB и др. (за исключением сетевых протоколов) являются полудуплексными и физически не способны вести обмен данными в обоих направлениях одновременно. 2.Набор сервисных сигналов Сервисные сигналы, предусмотренные стандартом RS-232c, позволяют организовать обмен данными между двумя устройствами одновременно в обоих направлениях. Сервисные сигналы представлены отдельными цифровыми входами и выходами с памятью. Например, кода по телефону на модем поступал звонок со станции, модем по 9-му контакту (RI) сообщал РС, что ему позвонили, и начиналась процедура обмена данных. Причем с помощью сервисных сигналов РС и модем могли приостановить обмен данных или заставить повторить их. Вариантов использования сервисных сигналов большое множество. Разработчик может использовать их по своему усмотрению. Например, с помощью этих сигналов удобно опрашивать контакты концевых выключателей или фотодатчиков, а также можно включать/выключать различные устройства или запитывать слаботочное устройство. 3.Программная независимость UART полностью реализован аппаратно и не зависит от программного обеспечения и ОС. 4. Асинхронная передача данных по каналу связи Означает то, что РС может послать данные на конечное устройство, не заботясь о синхронности их поступления. Конечное устройство само подстраивается под полученные данные. В синхронных протоколах для этого служит специальный сигнал, передающийся по отдельному проводу. В коммуникационных портах синхросигнал встроен в каждый передаваемый символ, в виде стартового и стопового бита. Метод, которым синхронизируются данные по стандарту RS-232С, стал общеупотребительным для всех асинхронных протоколов обмена данными.

Рис.4 Вид разъёмов СОМ1 и СОМ2 на материнской плате.

• Тип разъема:DE9p(DB9P) или DB25P male (папа), ответная часть DE9s(DB9s) или DB25s femini (мама)
• Аппаратная реализация: микросхемы UART intel8250/16450/16550
• Уровень сигнала для TxD, RxD: 1 = -3. -12 в; 0=+3. +12 в (сигналы инвертированы)
• Уровень сигналов RTS, DTR, CTS, DSR, DCD, RI: 1 (True)=+3. +12в ; 0 (False)= -3. -12в
• Зона нечувствительности: -3. +3 в
• Количество портов IBM XT: четыре COM1, COM2, COM3, COM4
• Адреса в пространстве ввода/вывода: COM1=3F8h, COM2=2F8h, COM3=3E8h, COM4=2E8h
• Аппаратные прерывания: COM1,COM3= IRQ4(IQ11) COM2,COM4= IRQ3(IQ10)
• Функции BIOS: 14h (инициализация, запись, чтение, опрос состояния, настройка)
• Стандартная скорость, бит/сек: 50,75,110,150,300,600,1200,1800,2000,2400,3600,4800,7200,9600,14400,19200,28800,38400,57600,115200
• Максимальная скорость, бит/сек: 1 500 000
• Количество бит данных в переданном символе: 5,6,7,8
• Длина стопового бита: 1, 1.5, 2
• Режимы контрольного бита(Parity): N(None), E(Even), M(Mark), O(Odd), S(Space)
• Режимы синхронизации обмена (Handshaking): 0-None, 1-XOnXoff, 2-RTS, 3-RTSXOnXoff
• Канал передачи данных (инверсный) : TxD (3)-GND(5)
• Канал приёма данных (инверсный): RxD(2)-GND(5)
• Выходные сервисные сигналы: RTS(7)-CND(5); DTR(6)-GND(5)
• Входные сервисные сигналы: CTS(8)-GND(5); DSR(6)-GND(5); DCD(1)-GND(5); RI(9)-GND(5)
• Расстояния связи: стандартное - 25ft( 7.62м), максимальное (определено многими факторами)

• GND- Ground, (общий) второй провод для всех сигналов.(Сигналы передаются всегда по двум проводам!)
• TxD- Transmited Data, асинхронный канал для передачи данных.
• RxD- Received Data, асинхронный канал для приема данных.
• RTS- Request To Send (запрос на передачу), Выход который говорит о том, что у компьютера есть данные для передачи по каналу TxD для конечного устройства.
• DTR- Data Terminal Ready(готовность терминала данных), Выход который говорит о том, что компьютер(терминал) готов к обмену данными с конечным устройством
• CTS- Clear To Send (очищен для передачи) Вход, который говорит о том, что конечное устройство готово принимать данные от терминала по каналу TxD. Обычно этот сигнал выставляет конечное устройство после того, как оно получит от компьютера сигнал RTS=True(запрос на передачу) и будет готово принять данные от компьютера. Если конечное устройство не выставит сигнал CTS=True, то передача по каналу TxD не начнется. Данный сигнал используется для аппаратного управления потоками данных
• DSR- Data Set Ready(установка данных готова), Вход который говорит о том, что конечное устройство выполнило все установки и готово начать передавать и принимать данные от компьютера. Если конечное устройство модем, то установка DSR=True воспринимается компьютером(терминалом) так, что модем уже установил связь с другим модемом и готов начать процедуру обмена между двумя компьютерами оснащенных модемами.
• DCD- Data Carrier Detected(обнаружен носитель информации), Вход который информирует компьютер(терминал) об обнаружении другого терминала, то есть конечное устройство , например модем, обнаружил другой модем, который хочет инициализировать обмен данных между терминалами. Модем выставляет сигнал DCD=True, который обнаруживается на входе компьютера(терминала). Если терминал готов к обмену данными, то он на сигнал DCD=True должен выставить сигнал готовности терминала к обмену данными DTR=True, после чего начинается обмен данными между двумя терминалами.
• RI- Ring Indicator(индикатор звонка), Вход который говорит компьютеру(терминалу) что на конечное устройство поступает сигнал вызова. Например, на модем поступил сигнал вызова с телефонной станции, совсем не обязательно, что этот вызов закончится обменом данных.
• PG - Protective Ground. Защитное заземление.

UART использует уровни сигналов -12в. +12в . Зона нечувствительности, то есть отсутствие сигналов считается напряжение -3в. +3в. При этом обратите внимания, что принимаемые/передаваемые данные инвертированы.

Рис.6 Уровни сигналов UART по стандарту RS-232c

Исходные состояния
• порт не инициализирован - на всех линиях напряжения находятся в диапазоне -3в. +3в
• режим ожидания - на всех линиях напряжение находится в диапазоне -3в. -12в

При передаче данных символы передаются из буфера передатчика последовательно (первым пришел- первым вышел). Специально назвал символами , а не байтами, так как символы могут иметь размер от 5 до 8 бит. Каждый переданный символ снабжается стартовым и стоповым битами, предназначенным для синхронизации на приемной стороне. После стартового бита следуют биты данных, начиная с младшего бита и заканчивая старшим. За последним битом данных символа может следовать бит паритета, служащий для обнаружения ошибки передачи битов данных. Последним передается стоповый бит, который необходим для временного разделения переданных символов.

Рис.7 Показана передача символов "0" "0" без паритета, с одним стоповым битом

На рисунке 7 хорошо видно, что стоповый бит разделяет два переданных символа. При необходимости можно увеличить этот интервал до 2 стоповых битов, если конечное устройство не успевает разделять символы.

Рис.8 Показана передача символов "0" "0" с проверкой на четность (EVEN), с одним стоповым битом

Нуль-модемное соединение двух COM портов.

При таком соединении компьютеры(терминалы) соединяются между собой непосредственно через СОМ-порты, без использования модемов. Так как компьютеры обладают большой скоростью обработки данных, то синхронизировать их работу не нужно. Поэтому предполагается, что режим синхронизации обмена (Handshaking): 0-None, то есть сервисные сигналы не влияют на процедуры обмена данными. Для этого используется нуль-модемный кабель.

Рис.9 Нуль-модемный кабель для Handshaking = 0 (None)

Так как режим синхронизации обмена на СОМ портах может быть включен, то часто сервисные сигналы СОМ портов замыкают самих на себя, тем самым исключая их влияния на процедуру обмена.

Рис.10 Нуль-модемный кабель для любых режимов Handshaking

Если необходимо можно использовать полный кабель, но при этом СОМ-порты должны быть настроены на аппаратную синхронизацию обмена.

Рис. 11 Нуль-модемный кабель для аппаратного режима синхронизации Handshaking=2

Модемное соединение подразумевает соединение двух компьютеров(DTE) через модемы(DCE). Модемы (модуляторы-демодуляторы) - специальные устройства, позволяющие вести обмен данными практически на неограниченное расстояния, используя для этого модуляцию и демодуляцию информационных сигналов. Поэтому модемное соединение подразумевает подключение СОМ-порта компьютера(DTE) к конечному устройству (DCE). Обычно в таком соединении используют аппаратный режим синхронизации Handshaking =2. Этот режим позволяет модемам управлять процессом передачи данных.

Рис. 12 Типичный модемный кабель.

Аппаратный режим синхронизации обмена данными RTS/CTS (hardware flow control) Handshaking =2, использует сервисные сигналы RS-232C для управления потоком данных.

Рис.13 Организация обмена при аппаратной синхронизации.

Порядок выставления сервисных сигналов при обмене через модем:
• DTR=True компьютер указывает на желание использовать модем
• В ответ модем сигнализирует о установлении соединения с другим модемом и своей готовности выставив DSR=True.
• Сигналом RTS=True компьютер запрашивает разрешение на передачу и заявляет о своей готовности принимать данные от модема.
• Сигналом CTS=True модем уведомляет о своей готовности к приему данных от компьютера и передаче их в линию. По этому сигналу начинается обмен данными между терминалами через модемы.
• Установкой CTS=False модем сигнализирует о невозможности дальнейшего приема, компьютер должен приостановить передачу данных.
• Установкой CTS=True, модем сообщает, что он может продолжать обмен данными.
• Установкой RTS=False компьютер сообщает модему о временной приостановке обмена.
• Модем получив сигнал остановки обмена RTS=False, сообщает о приостановки обмена сигналом CTS=False
• Компьютер вновь готов принимать данные и он выставляет сигнал RTS=True
• Модем получив сигнал от компьютера о готовности к обмену выставляет свою готовность CTS=True. После чего возобновляется обмен данных.
• Компьютер указывает на завершение обмена выставив RTS=False
• Модем подтверждает завершение обмена сигналом CTS=False
• Компьютер снимает сигнал DTR, что является сообщением для модема разорвать соединение и повесить трубку.
• Модем подтверждает разрыв соединения установкой сигнала DSR=False

Как видно из рис.13 модем использует сигнал CTS, который позволяет остановить передачу данных, если приемник не готов к их приему. Передатчик «выпускает» очередной байт только при включенной линии CTS. Байт, который уже начал передаваться, задержать сигналом CTS невозможно (это гарантирует целостность посылки). Аппаратный протокол обеспечивает самую быструю реакцию передатчика на состояние приемника.

Программный протокол управления потоком XON/XOFF( Handshaking =1). Работает протокол следующим образом: если устройство, принимающее данные, обнаруживает причины, по которым оно не может их дальше принимать, оно по обратному последовательному каналу посылает байт-символ XOFF (13hex). Противоположное устройство, приняв этот символ, приостанавливает передачу. Когда принимающее устройство снова становится готовым к приему данных, оно посылает символ XON (11hex), приняв который противоположное устройство возобновляет передачу. Время реакции передатчика на изменение состояния приемника по сравнению с аппаратным протоколом увеличивается, по крайней мере, на время передачи символа (XON или XOFF) плюс время реакции программы передатчика на прием символа. Преимущество программного протокола заключается в отсутствии необходимости передачи управляющих сигналов интерфейса — минимальный кабель для двустороннего обмена может иметь только 3 провода. Недостатком данного метода является большее время реагирования и исключения из передаваемого потока двух символов (13hex, 11hex).

Существует смешанный метод синхронизации обмена данными RTS/XOn/Xoff (Handshaking =3), который представляет собой объединение двух предыдущих методов.

Режимы контрольного бита (Parity Control Bit)
• N(None) - проверка на паритет не используется и бит не выставляется;
• E(EVEN) - проверка на четность, дополняет передаваемый символ так, чтобы количество единиц в передаваемом символе было четным;
• O(Odd)- проверка на нечетность, дополняет передаваемый символ так, чтобы количество единиц в передаваемом символе было нечетным;
• M(MARK) - бит паритета всегда равен единице;
• S(SPACE)- бит паритета всегда равен нулю.

Для кодирования символов передаваемых по RS-232С используется таблица, кодирующая использованные символы и управляющие знаки.

Рис.14 Стандартная кодовая таблица ASCII

Первые 32 символа этой кодовой страницы представляют собой управляющие символы, которые предназначены для управления модемом. Например, использование символов 17(11hex) и 19(13hex) были изложены выше, в программном способе управления обменом. Эти символы были разработаны в основном для управления печатающими устройствами и модемами

Для аппаратной реализации СОМ портов по стандарту RS-232 используется специализированная микросхема UART. UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter )- универсальный асинхронный приёмо-передатчик. Микросхема i8250 установленная в IBM XT послужила началом целой серии микросхем UART, которые устанавливались на материнские платы PC.

Микросхемы UART:
• 8250 - буфер 1 байт
• 16450 - буфер 8 байт
• 16550 - буфер 16 байт
• 16650 - буфер 32 байт
• 16750 - буфер 64 байт
• 16850 - буфер 128 байт
• 16950 - буфер 512 байт
• Hayes ESP - буфер 1024 байт

Микросхемы выпускались разными фирмами производителями: Intel, National Semiconductor, Maxim и др.

Микросхема представляет собой управляемую логическую схему с буферными регистрами для приёма и передачи последовательных данных. Буферные регистры позволяют вести передачу и приём данных без участия CPU. Соответственно чем больше ёмкость буферных регистров, тем реже микросхема прерывает работу CPU. Буферные регистры устроены по принципу "очереди" (FIFO) - первым пришел, первым вышел. Получив порцию данных в передающий буферный регистр, UART начинает передавать её в сеть RS-232, одновременно он может принимать данные из сети RS-232 в приёмный буферный регистр. Программное обеспечение в любой момент может обратиться к приёмному буферу UART, тем самым освободив его для приёма следующих данных. При заполнении приёмного буфера UART может прервать работу CPU, сообщив ему о заполнении буфера. Заполнение приёмного буфера вызовет остановку приёма данных из сети RS-232, до тех пор пока он не будет прочитан. Рассмотрим работу UART на примере микросхемы PC16550D

Рис.15 Стандартная схема включения UART PC16550D с микропроцессором Intel 8088   [5]

Обращение к микросхеме осуществляется через адресное пространство портов ввода-вывода CPU. Микросхема подключается к системной шине при активизации сигнала CS0, который вырабатывается при обращении CPU к заданному диапазону адресов порта. Адреса портов ввода-вывода заданы в BIOS. Обычно они имеют значения: COM1=3F8h, COM2=2F8h, COM3=3E8h, COM4=2E8h . На входы UART A0,A1,A2 подаются три младших разряда адресной шины CPU. Адрес заданный в BIOS является начальным адресом диапазона адресов (A2A1A0=000). Следовательно полный диапазон адресов для каждого порта равен 8 адресам (от A2A1A0=000 до A2A1A0=111). Например, для СОМ4 2E8h,2E9h,2EAh,2EBh,2ECh,2EDh,2EEh,2EFh. Расстояние между начальными адресами портов равно 16, что допускает в дальнейшем использования микросхем с четырьмя начальными адресными линиями. Обращение к микросхеме по определённому адресу открывает доступ к группе регистров управления или буферных регистров приёма и передачи. CPU может записать данные в регистры UART выставив сигнал WR=0, или прочитать данные, выставив сигнал RD=0.

UART состоит из 12 регистров, к которым можно обратиться по восьми адресам портов ввода-вывода. Так как индивидуального адреса для каждого регистра не хватает, то используют расщепление адресного пространства с помощью следующих методов:     1.Разделение одного адресного пространства на два регистра по записи/чтению.         По сигналу чтения RD=0 читается один регистр, по сигналу записи WR=0 записывается второй регистр.         То есть данные по одинаковому адресу записываются или читаются с разных регистров.         Таких регистров четыре:                 THR, RBR - по адресу UART 00h(A2A1A0=000)                 IIR, FOR - по адресу UART 02h(A2A1A0=010)         Эти регистры односторонние, то есть в одни можно только записывать, в другие только читать данные.     2.Использование дополнительного адресного бита         Используют 7-ой бит регистра LCR-находящегося по адресу UART 03h(A2A1A0=011).         Этот бит называют DLAB, если DLAB=0, то для чтения/записи используется один регистр,         если DLAB=1, то для чтения/записи используется второй регистр.         Таких регистров пять:                 (THR & RBR),DLL - по адресу UART 00h(A2A1A0=000)                 DIM, IER - по адресу UART 01h(A2A1A0=001)

Рис.16 Функциональная схема UART PC16550.   [5]

THR-регистр данных ожидающих передачи(только для записи) (Transmit Holding Register)

Рис.17 Регистр THR (Адрес=00h, DLAB=0, WR)

        В этот регистр записывают байт данных, определённый как символ (от 5 до 8 бит) который будет передан в линию связи. Символ, принятый в THR передаётся далее в сдвигающий регистр младшем битом вперед (см. рис.7). В начало символа добавляется стартовый бит, в конец символа добавляется стоповый бит. Перед стоповым битом может находиться бит паритета. Если символ короче 8 бит, то старшие биты регистра THR игнорируются (не используются, хотя записываются в этот регистр). Регистр THR может принять всего один байт данных и передать его в регистр последовательного сдвига. В большинстве UART имеется режим FIFO, в котором данные загружаются не в THR, а в регистр FIFO. Например, UART PC16550 имеет регистр FIFO, который может принять 16 байт данных. Кроме этого у некоторых UART существует режим DMA, в этом режиме сдвигающий регистр заполняется байтами данных непосредственно из оперативной памяти без участия микропроцессора.

Для указания того, что регистр THR пуст и в него можно загрузить очередной байт данных используют бит 5 регистра LSR. Этот бит называется THRE(Transmitter Holding Register Empty) -"регистр данных ожидающих передачи пуст". Если THRE=1, то в регистр THR можно посылать очередной байт данных, в режиме FIFO этот бит говорит о том, что регистр FIFO пуст и можно посылать следующий пакет байтов данных. Бит THRE может быть источником прерывания CPU.

RBR- буферный регистр приемника(только для чтения) (Receiver Buffer Register)

Рис.18 Регистр RBR (Адрес=00h, DLAB=0, RD)

        В этот регистр байты(символы) принимаются из приемного сдвигающегося регистра. Регистр RBR может принять только один байт из сдвигающего приемного регистра. Аналогично передающей части UART здесь есть регистр FIFO, который может принимать больше одного байта данных минуя регистр RBR. К моменту заполнения сдвигающего приёмного регистра регистр RBR должен быть освобожден для приема очередного байта, иначе произойдет ошибка переполнения. Освобождение регистра RBR происходит, когда данные из него читаются микропроцессором. О том, что символ потерян в результате переполнения сообщает бит 1 регистра LSR. Этот бит называется ОЕ (Overrun Error)-"ошибка переполнения", OE=1 означает что один из переданных символов потерян. О том, что байт готов к прочтению микропроцессором (т.е. полностью выгрузился из приемного сдвигающегося регистра или FIFO) сообщает бит 0 регистра LSR. Этот бит называется DR (Receiver Data Ready) -"Данные приёмника готовы". DR=1 говорит о том, что регистр RBR(или FIFO) содержит принятый байт и его необходимо прочитать, DR сбрасывается в ноль после прочтения регистра RBR микропроцессором. Это бит также может инициировать прерывание микропроцессора.

DLL-младший байт делителя частоты :16 (чтение/запись) (Divisor Latch LSB)

Рис.19 Регистр RBR (Адрес=00h, DLAB=1, RD/WR)

        В это регистре находится младший байт делителя частоты деленного на 16.

DIM-старший байт делителя частоты :16 (чтение/запись) (Divisor Latch MSB)

Рис.19 Регистр RBR (Адрес=01h, DLAB=1, RD/WR)

        В этом регистре находится старший байт делителя частоты деленного на 16. В микросхеме UART частота задающего кварца делится на делитель частоты(Decimal Divisor),который получается из двухбайтового числа (DIM,DLL) умноженного на 16. Таким образом делитель частоты задает скорость обмена данных через UART. Записью в регистры DIM и DLL старшего и младшего байта этого двухбайтового числа вы зададите скорость обмена СОМ-порта в бит/сек. Для кварца UART частотой f=1,8432 МГц, делитель частоты:16 считается по формуле:

D=115200/V, где V-скорость в бит/сек, D=делитель частоты:16

Для кварца UART частотой f=24 МГц, делитель частоты:16 считается по формуле:

D=1 500 000/V, где V-скорость в бит/сек, D=делитель частоты:16

IER-регистр разрешения прерывания(чтение/запись) (Interrupt Enable Register)

Рис.20 Регистр IER (Адрес=01h, DLAB=0, RD/WR)

        Регистр разрешения прерываний дает разрешения определённым событиям вызывать прерывание микропроцессора. Бит 0. RxD_IЕ — если RxD_IЕ=1,то разрешено прерывание для приема данных,это прерывание возникает когда необходимо принять символ из регистра RBR (в режиме FIFO — прерывание по тайм-ауту).

Бит 1. TxD_IE — если TxD_IEЕ=1,то разрешено прерывание для передачи данных, это прерывание возникает когда передающий буфер пуст и необходимо загрузить байт в регистр THR.

Бит 2. RxL_IЕ — если RxL_IЕ=1,то разрешено прерывание при обрыве линии связи или ошибке в приёме данных, это прерывание возникает когда в регистре состояния линии связи LSR будут выставлены биты этих ошибок.

Бит 3. Mod_IЕ — если Mod_IЕ =1,то разрешено прерывание при изменении состояния любого из входных сигналов RST,CTS,DCD,RI, это прерывание возникает когда состояние входных сигналов COM-порта изменились.

Бит 4..7. Не используются и всегда равны 0.

IIR-регистр идентифицирующий прерывания (чтение) (Interrupt Identification Register)

Рис.21 Регистр IIR (Адрес=02h, RD)

        Чтобы минимизировать программное обеспечение, UART располагает по приоритетам прерывания в четыре уровня и делает запись этих прерываний в IIR. Четыре уровня прерывания располагаются в порядке приоритета условий прерывания заданных регистрами - RLS; RDR; THR; и MSR. Когда CPU обращается к IIR, UART замораживает все прерывания и указывает самое высокое приоритетное отложенное прерывание для CPU. Во время обработки прерывания, UART делает запись новых прерываний, но не изменяет их текущий признак, до полной обработки.

Бит 0. IP(Interrupt Pending)— если IP=1, то все прерывания обработаны. Если IP=0,то есть необработанные прерывания.

FCR-регистр управления режимом FIFO (запись) (FIFO Control Register)

Рис.22 Регистр FCR (Адрес=02h, WR)

        Это регистр используется только для записи, его данные расположены как в регистре IIR. Этот регистр используется, чтобы разрешить режимы FIFO, очистить буферы FIFO, задать уровень заполнения буферов FIFO, и выбрать тип DMA(прямого обращения к памяти).

Бит 0. TRFIFOE(Transmit And Receive FIFO Enable)— Запись 1 в этот бит допускает оба режима FIFO передатчика(XMIT) и приемника(RCVR). Сброс бита в 0 очистит все байты в обоих буферов FIFO. При изменении режима FIFO к 16450 и наоборот, буферы FIFO автоматически очищаются. Этот бит должен быть в 1, когда производится запись других битов регистра FCR, иначе они не будут запрограммированы.

Бит 1. RESETRF(Reset Receiver FIFO)-Запись 1 в этот бит очищает все байты в приемном буфере FIFO и сбрасывает его счетчик в 0. Сдвиговый регистр при этом не очищается. После этого 1 в этом бите сбрасывается в 0.

Бит 2. RESETTF(Reset Transmitter FIFO)- Запись 1 в этот бит очищает все байты в передающем буфере FIFO и сбрасывает его счетчик в 0. Сдвиговый регистр при этом не очищается. После этого 1 в этом бите сбрасывается в 0.

Бит 3. DMAE(DMA Enabled)- Запись 1 в этот бит приводит к изменению сигналов UART RxRDY и TxRDY с 0 к 1,при условии что FCR(bit0)=1. Эти аппаратные сигналы используются для организации правильной работы режима DMA в микропроцессорной системе.

LCR-регистр управления линией связи(запись/чтение) (Line Control Register)

Рис.23 Регистр LCR (Адрес=03h, RD/WR)

        Данный регистр служит для определения(задания) формата асинхронного обмена передачи данных. Также в этом режиме устанавливается бит DLAB, который позволяет программисту записывать и читать данные из нужных регистров. Программист может не только записывать, но и читать содержимое регистра LCR. Способность чтения упрощает системное программирование и устраняет потребность в отдельной области в системной памяти для хранения характеристик линии.

Бит 0. SDB_ID0(Serial Data Bits ID0)- нулевой бит идентификатора количества бит в передаваемом символе. Бит 1. SDB_ID1(Serial Data Bits ID1)- первый бит идентификатора количества бит в передаваемом символе. С помощью этих битов задают количество бит в передаваемом или принимаемом символе.

Бит 3. PAREN(Parity Enable) -Если PAREN=1, то разрешено использование бита паритета и данный бит вставляется между последним битом данных и стоповым битом. Если PAREN=0, то бит паритета не выставляется и не входит в состав передаваемого символа.

Бит 4. EVENPAR(Even Parity Select) - Бит выбора типа контроля паритета. Если EVENPAR=1, то происходит проверка на четность. Если EVENPAR=0, то происходит проверка на нечетность.

Бит 5. STICPAR (Sticky Parity)- Если STICPAR=0, то бит паритета бит генерируется в соответствии с паритетом выводимого символа. Если STICPAR=1, то постоянное значение контрольного бита: при EVENPAR=1 — нулевое, при EVENPAR=0 — единичное.

Бит 6. BRCON(Break Control)- Управляющий бит обрыва связи. Если BRCON=1, то вслучае возникновения перерыва в приеме данных, передатчик UART начнёт передавать в линию нули.

Бит 7. DLAB(Divisor Latch Access Bit)- Этот бит доступа к делителю частоты. Если DLAB=1, то можно обратиться к регистрам DIM, DLL в которых хранятся младший и старший байт делителя частоты :16.Если DLAB=0, то можно обратиться к регистрам THR,RBR,IER.

MCR-регистр управления модемом (запись/чтение) (Modem Control Register)

Рис.24 Регистр MCR (Адрес=04h, RD/WR)

        Этот регистр управляет интерфейсом модема или периферийным устройством.

Бит 0. DTR(Serial Data Bits ID0)(Data Terminal Ready)- Этот бит управляет выходным сигналом DTR (Готовность терминала данных). Когда бит DTR=1, вывод DTR UART устанавливается в логический 0, в IBM XT этот сигнал инвертируется буферным инвертором DS1488(см.рис.15) в логическую 1 т.е. U= +12в (сигнал DTR COM-порта считается включенным) Соответственно когда бит DTR=0, сигнал DTR COM-порта U= -12в логический 0 (сигнал DTR считается выключенным)

Бит 1. RTS(Request To Send )- Этот бит управляет выходным сигналом RTS (Запрос на передачу). Когда бит RTS=1, вывод RTS UART устанавливается в логический 0, в IBM XT этот сигнал инвертируется буферным инвертором DS1488(см.рис.15) в логическую 1 т.е. U= +12в (сигнал RTS COM-порта считается включенным) Соответственно когда бит RTS=0, сигнал RTS COM-порта U= -12в логический 0 (сигнал RTS считается выключенным)

Бит 2. OUT1(OUT1 Bit Control) - Управление вспомогательным выходом OUT1.

Бит 3. OUT2(OUT2 Bit Control) - Управление вспомогательным выходом OUT2.

Бит 4. LOOP(Loopback Mode Enable)-Бит режима диагностики. Если LOOP=0, то UART работает в обычном режиме. Если LOOP=1, то URAT работет в режиме диагностики с обратной связью, в этом режиме используются вспомогательные сигналы OUT1 и OUT2.

Бит 5..7. Зарезервированы.

LSR -регистр состояния линии связи (запись/чтение) (Line Status Register)

Рис.25 Регистр LSR (Адрес=05h, RD/WR)

        Данный регистр показывает состояние приемопередатчика.

Бит 0. DR(Receiver Data Ready) — Готовность данных приемника.DR=1 информирует о том, что данные приняты и загружены в регистр RBR или приемный буфер FIFO. Бит сбрасывается в ноль, когда все данные будут прочитаны CPU из регистра RBR или буфера FIFO.

Бит 1. OE(Overrun Error) — Бит ошибки переполнения. Бит указывает, что данные в регистре RBR не были прочитаны CPU прежде, чем следующий символ был передан в RBR, что привело к потере предыдущего символа. Бит устанавливается в OE=1 после обнаружения ошибки переполнения и сбрасывать всякий раз, когда SPU читает содержание регистра LSR.

Бит 2. PE(Parity Error) —Бит ошибки контрольного бита паритета.PE=1 если символ принят с ошибкой паритета.

Бит 3. FE(Framing Error) — ошибка кадра (неверный стопбит).

Бит 4. BD(Break Detected) — индикатор обрыва линии (вход приемника находится в состоянии 0 не менее чем время посылки символа).

Бит 5. THRE(Transmitter Holding Register Empty) — регистр передатчика готов принять байт для передачи. В режиме FIFO указывает на отсутствие символов в FIFO-буфере передачи. Может являться источником прерывания.

Бит 6. TEMPT(Transmitter Empty Status) — регистр передатчика пуст (нет данных для передачи ни в сдвиговом регистре, ни в буферных регистрах THR или FIFO).

Бит 7. FIFOE(FIFO Error Status) —ошибка принятых данных в режиме FIFO (буфер содержит хотя бы один символ, принятый с ошибкой формата, паритета или обрывом). В не FIFO-режиме всегда 0.

MSR-регистр состояния модема (Modem Status Register)

Рис.26 Регистр MSR (Адрес=06h, RD/WR)

        Этот регистр позволяет CPU контролировать текущее состояние линий управления модема или периферийного устройства. В дополнение к этому , четыре бита (0..3) регистра MSR контролируют изменения сигналов на входах CTS,RTS,RI,DCD микросхемы и вырабатывают прерывание микропроцессора.

Бит 0. DCTS(Delta Clear To Send) — Изменение состояния сигнала CTS(очищен для передачи).Бит устанавливается в DCTS=1 при изменении сигнала CTS на входе микросхемы и сбрасывается при прочтении регистра MSR микропроцессором. При установке бита в 1 генерируется прерывание микропроцессора.

Бит 1. DDSR(Delta Data Set Ready) — Изменение состояния сигнала DSR(установка данных готова). Бит устанавливается в DDSR=1 при изменении сигнала DSR на входе микросхемы и сбрасывается при прочтении регистра MSR микропроцессором. При установке бита в 1 генерируется прерывание микропроцессора.

Бит 2. ТЕRI(Trailing Edge Of Ring Indicator) — Детектор заднего фронта сигнала RI(индикатор звонка). Бит устанавливается в TERI=1, когда сигнал на выводе микросхемы RI изменяет свой уровень с низкого на высокий. Бит сбрасывается в TERI=0 при прочтении регистра MSR микропроцессором. При установке бита в 1 генерируется прерывание микропроцессора.

Бит 3. DDCD(Delta Data Carrier Detect) — Изменение состояния сигнала DCD(обнаружен носитель информации). Бит устанавливается в DDCD=1 при изменении сигнала DCD на входе микросхемы и сбрасывается при прочтении регистра MSR микропроцессором. При установке бита в 1 генерируется прерывание микропроцессора.

Бит 4. CTS(Clear To Send) — Состояние линии CTS. Если CTS=1, то на вход CTS СОМ-порта подано напряжение +12в(сигнал CTS активен). Если CTS=0, то вход СОМ-порта подано напряжение -12В(сигнал CTS пассивен). В режиме диагностики этот бит эквивалентен биту RTS регистра MCR.

Бит 5. DSR(Data Set Ready) — Состояние линии DSR. Если DSR=1, то на вход DSR СОМ-порта подано напряжение +12в(сигнал DSR активен). Если DSR=0, то вход СОМ-порта подано напряжение -12В(сигнал DSR пассивен). В режиме диагностики этот бит эквивалентен биту DTR регистра MCR.

Бит 6. RI(Ring Indicator) — Состояние линии RI. Если RI=1, то на вход DSR СОМ-порта подано напряжение +12в(сигнал RI активен). Если RI=0, то вход СОМ-порта подано напряжение -12В(сигнал RI пассивен). В режиме диагностики этот бит эквивалентен биту OUT1 регистра MCR.

Бит 7. DCD(Data Carrier Detect) — Состояние линии DCD. Если DCD=1, то на вход DCD СОМ-порта подано напряжение +12в(сигнал DCD активен). Если DCD=0, то вход СОМ-порта подано напряжение -12В(сигнал DCD пассивен). В режиме диагностики этот бит эквивалентен биту OUT2 регистра MCR.

SCR-регистр временного хранения (чтение/запись) (Scratch Pad Register)

Рис.27 Регистр SCR (Адрес=07h, RD/WR)

        Регистр временного хранения, на работу UART не влияет, предназначен для временного хранения данных (в UART i8250 отсутствует).

• выход передатчика переводится в состояние логической единицы;
• вход приемника отключается;
• выход сдвигающего регистра передатчика соединяется со входом приемника;
• входы DSR, CTS, RI, DCD отключаются от входных линий COM-порта и данные в них поступают из регистра MCR (биты RTS, DTR, OUT1, OUT2);
• выходы управления модемом переводятся в пассивное состояние (логический ноль).

§4 Программирование COM-порта.

    В MS-DOS программировать СОМ порты можно всем спектром программных средств: прямым кодом микропроцессора(assembler), функциями BIOS, средствами операционной системы, языками программирования высокого уровня.

Команды ввода/вывода микропроцессора:
• IN AL,port8- ввод байта в регистр AL из указанного порта;
• IN AL,DX- ввод байта в регистр AL из порта по адресу указанному в DX;
• OUT port8,AL- вывод байта из регистр AL указанного порта;
• OUT DX,AL- вывод байта из регистр AL порта по адресу указанному в DX;

    Перед записью байта данных в регистр передатчика необходимо убедиться в том, что регистр хранения передатчика свободен, то есть убедиться в том, что передача предыдущего символа завершена. Признаком того, что регистр передатчика свободен, является установленный бит 5(THRE=1) регистра состояния линии LSR.     Аналогично тому как это делается при передаче данных, перед вводом символа из порта приемника необходимо убедиться в том, что бит 0 регистра LSR установлен (т.е. DR=1). Это означает, что символ принят из линии и находится в буферном регистре приемника.

    В BIOS имеются функции которые могут выполняться по команде программного прерывания микропроцессора INT 00h. INT 1Fh. Так как код этих функций находится в BIOS, то их выполнение возможно даже при отсутствии ОС на ПК. Кроме этого, функции BIOS работают по номерам СОМ портов, а не по адресу ввода/вывода, что существенно удобней.

Рассмотрим функции BIOS которые применяются для работы с СОМ портом:

Функции по прерыванию INT 14h

    Программа обработчик этого прерывания, как мы уже говорили, находится в BIOS по вектору 14h. BIOS представляет собой энергонезависимую память ПК, поэтому загружать программу обрабатывающую прерывание не надо, она всегда находится в памяти. Вызов функции осуществляется по номеру функции, который записывается в старший байт аккумулятора (AH). Пример: Рассмотрим функции вызываемые INT 14h:

INT 14h AH=00h -инициализация СОМ порта. Под инициализацией порта (также применяют термин "открытие") понимают установку всех его параметров: номер порта, длину символа, число стоп-бит, установку четности и скорость обмена.

Пример вызова функции: После выполнения функция возвращает выходные параметры :

выходные параметры INT14h AH=00h регистрстарший младший AXбайт состояние линии LSRбайт состояние модема MSR BX CX DX В качестве выходных параметром в регистр аккумулятора копируются регистры UART LSR(см.рис.25) и MSR(см.рис.26). Из выше сказанного видно, что работа с СОМ портом через функцию BIOS INT14h ограничена по скорости и по количеству бит в символе.

выходные параметры INT14h AH=01h регистрстарший младший AXбайт состояние линии LSRсимвол BX CX DX

выходные параметры INT14h AH=02h регистрстарший младший AXбайт состояние линии LSRсимвол BX CX DX

выходные параметры INT14h AH=03h регистрстарший младший AXбайт состояние линии LSRбайт состояние модема MSR BX CX DX

• AL: 00h-нет прерывания, 01h-есть прерывание
• BH: 00h-нет, 01h-нечетность, 02h-четность, 03h-стековая на нечетность, 04h-стековая на четность
• BL: 00h-1 стоп,01h-2 стоп (1.5 для 5 бит на символ)
• CH: 00h-5 бит,01h- 6 бит,02h- 7 бит,03h- 8 бит
• CL: 00h-110,01h-150,02h-300,03h-600,04h-1200,05h-2400,06h-4800,07h-9600,08h-19200 бод
• DX: 00h-COM1,01h-COM2,02h-COM3,03h-COM4

выходные параметры INT14h AH=04h регистрстарший младший AXбайт состояние линии LSRбайт состояние модема MSR BX CX DX

выходные параметры INT14h AH=05h регистрстарший младший AX BXрегистр MCR CX DX

выходные параметры INT14h AH=05h регистрстарший младший AXбайт состояние линии LSRбайт состояние модема MSR BX CX DX

Хотя СОМ порт и является основным коммуникационным средством ПК, в MS-DOS практически очень мало программных средств для эффективной работы с портом. Рассмотрим основные программные средства операционной системы MS-DOS:

Функции по прерыванию INT 21h

Описатель номер 3 называется AUX и адрес ввода-вывода этого устройства находится в ячейках BIOS с адресами 40h,41h. Эти же ячейки определяют адрес ввода вывода СОМ1, если в эти ячейки записать число 2f8h, то устройством ввода-вывода по описателю 3 будет СОМ2. Таким образом, на описатель 3 (AUX) может быть назначено любое последовательное устройство.

INT 21h AH=03h -ввод символа из AUX. Эта функция ожидает ввода символа со стандартного вспомогательного устройства AUX входные параметры INT21h AH=03h регистрстарший младший AX03h BX CX DX После выполнения функция возвращает выходные параметры :

выходные параметры INT21h AH=03h регистрстарший младший AXсимвол BX CX DX Ввод символов по этой функции не буферизируется и должен опрашиваться на готовность данных в UART. Для чтения очередного символа необходимо убеждаться что 5-й бит регистра LSR равен 1 (DR=1).

INT 21h AH=3Fh -чтение данных через описатель.     При вызове этой функции читается количество символов записанных в регистре CX из устройства по описателю номер которого записан в регистре BX. Считанные данные сохраняются в буфере, первый элемент которого указан в DS:DX. После выполнения функции в регистре AX отражается количество полученных символов. Если CX=AX и флаг CF=0, то функция выполнена без ошибок.

INT 21h AH=40h -запись данных через описатель.     При вызове этой функции количество символов указанных в CX записываются в устройство по номеру описателя указанному в BX. Данные содержатся в буфере по адресу указанному в DS:DX. После вызова в регистр AX возвращается количество переданных символов.

Использование аппаратных прерываний

    Так как процесс последовательной передачи данных протекает медленно, можно выполнять его в фоновом режиме, используя прерывания по окончанию передачи или приема символа. Напомним, что порту COM1 соответствует аппаратное прерывание IRQ4 с вектором INT 0Ch, а COM2 - IRQ3 с вектором INT 0Bh. Для разрешения прерываний необходимо установить биты регистра управления прерыванием IER (UART), соответствующие тем прерываниям, которые нужно обрабатывать. Когда происходит прерывание, программа-обработчик, расположенная по указанному вектору прерывания, должна проанализировать причину прерывания, прочитав регистр, идентифицирующий прерывания IIR. Не забудьте, что в конце обработчика аппаратного прерывания должна находится последовательность команд: Чтобы была возможность обработки нескольких прерываний.

Использование команд MS-DOS

В MS-DOS имеется ряд встроенных команд для работы и настройки СОМ порта. Команды можно вставлять в пакетные файлы с расширением .bat для исполнения их по заданному сценарию.

Пример использования команд MS-DOS для управления Сом портом:
• Создайте текстовый файл (например программой блокнот) Test.txt
• Напишите в нем строчки и сохраните:
• Измените расширения файла с .txt на .bat
• Создайте текстовый файл c:\data.txt
• Запишите в него строку текста и закончите строку Enter
• Запустите файл Test.bat

• Mode- настройка режима СОМ порта
• Type- вывод данных
• >- перенаправление вывода

    Программирование в операционных системах Windows 2000 и выше отличается от программирования в MS-DOS. Во-первых, COM1-COM4 в этих системах не имеет стандартных адресов ввода вывода и стандартных номеров прерываний, Windows автоматически распределяет ресурсы для COM-портов. Поэтому если вы захотите программировать СОМ-порт через порты ввода-вывода, вам понадобиться, сначала определить ресурсы которые занимает СОМ-порт на данном ПК. Во-вторых, Windows не дает прямой возможности работать с портами ввода-вывода, это возможно только при программировании на уровне ядра ОС (что тоже не просто). В принципе такой вариант программирования возможен, то есть пишите драйвер ядра для работы с портами ввода-вывода и программу для работы с СОМ-портом работающем через этот драйвер.

    Но, не всё так плохо. Естественно разработчики Windows предусмотрели возможность работы с коммуникационными портами через пользовательский интерфейс Windows. Этот способ, наверное, даже проще чем программирование Сом-порта через порты ввода-вывода. В Windows к Сом-порту можно обратиться как к файлу(потоку). Достоинство этого способа очевидны: вам не надо думать о типе микросхемы UART, о номерах портов ввода-вывода и о номерах прерываний. ОС незаметно для программиста работает с аппаратной частью коммуникационного порта.

Попробуйте, создать в проводнике папку или файл с именем "СОМ1", сделать это не получится. ОС Windows зарезервировала имена от СОМ1 до СОМ9 для работы с СОМ-портами.

Рассмотрим подробнее программирование СОМ-порта с помощью API-функций:

1. Для работы с СОМ-портом первое что надо сделать, это открыть порт. Сделать это можно с помощью API функции CreateFile из библиотеки "kernel32" : Эта функция создает новый объект и присваивает ему описатель, по которому с этим объектом можно будет работать. Пример описания функции CreateFile на языке Си:

Пример декларирования функции CreateFile на языке VB6:

Declare Function CreateFile Lib "kernel32" Alias "CreateFileA" (ByVal lpFileName As String, ByVal dwDesiredAccess As Long, ByVal dwShareMode As Long, ByVal lpSecurityAttributes As Long, ByVal dwCreationDisposition As Long, ByVal dwFlagsAndAttributes As Long, ByVal hTemplateFile As Long) As Long

Параметры функции CreateFile:
• lpFileName- имя СОМ-порта. Может принимать значения: "СОМ1","СОМ2","СОМ3","СОМ4","СОМ5","СОМ6","СОМ7","СОМ8","СОМ9",если более одной цифры, то в формате "\\.\СОМ47"
• dwDesiredAccess- режим доступа к файлу.Это четырехбайтовое число, которое задает различные режимы доступа к файлу. Нас интересует только режим чтение и запись, этот режим задаётся числом: С0000000hex в СИ можно вместо числа записать константу с именем "GENERIC_READ|GENERIC_WRITE".
• dwShareMode- режим совместного доступа. СОМ-порты ПК не поддерживают совместный доступ, только одна программа может открыть порт. Поэтому этот параметр должен быть равен 0(режим запрещен).
• lpSecurityAttributes- атрибуты защиты файла. Для СОМ-портов не используется поэтому всегда равны 0 ("NULL").
• dwCreationDistribution- управление режимом автосоздания файла. Это четырехбайтовое число, которое для СОМ портов всегда должно быть 00000003hex ("OPEN_EXISTING")
• dwFlagsAndAttributes- задает атрибуты создаваемого файла.Это четырехбайтовое число, которое для СОМ портов всегда должно быть 0 ("NULL")
• hTemplateFile- описатель файла "шаблона" по которому создавался файл.Для СОМ-портов не используется поэтому всегда равен 0 ("NULL").

Пример открытия СОМ1 в VB6:

Com_Handle = CreateFile("COM1:", &HC0000000, 0, 0, 3, 0, 0)

Пример открытия СОМ1 в Си:

Com_Handle = CreateFile("COM1", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, NULL, NULL, OPEN_EXISTING, NULL, NULL);

2. После открытия СОМ порта можно передавать и принимать данные через этот СОМ-порт. Для передачи данных используется API функция WriteFile из библиотеки kernel32. Для приёма данных используется API функция ReadFile из библиотеки kernel32.

Пример описания функции ReadFile и WriteFile на языке Си: Пример декларирования функции ReadFile и WriteFile на языке VB6:

Declare Function ReadFile Lib "kernel32" (ByVal hFile As Long, lpBuffer As Any, ByVal nNumberOfBytesToRead As Long, lpNumberOfBytesRead As Long, lpOverlapped As Long) As Boolean

Declare Function WriteFile Lib "kernel32" (ByVal hFile As Long, lpBuffer As Any, ByVal nNumberOfBytesToWrite As Long, lpNumberOfBytesWritten As Long, lpOverlapped As Long) As Boolean

С помощью этих функций из программного кода можно читать или записывать данные в указанный буфер. Пример чтения 255 байт из порта в массив на языке VB6:

Dim File_Buffer(255) As Byte 'приемный буфер Dim Com_Byte_Read As Long 'количество принятых байт Dim Retval As Boolean Retval = ReadFile(Com_Handle, File_Buffer(0), 255, Com_Byte_Read, 0)

3. После окончания работы с портом его нужно закрыть. Закрытие порта осуществляется API функцией CloseHandle из библиотеки kernel32.

Пример описания функции CloseHandle на языке Си: Пример декларирования функции CloseHandleна языке VB6:

Declare Function CloseHandle Lib "kernel32" (ByVal hObject As Long) As Boolean

Пример закрытия порта на языке VB6:

Dim Com_Exit as Boolean Com_Exit = CloseHandle(Com_Handle)

4. Настройка режима работы сом порта осуществляется с помощью структур данных, которые представляют из себя набор переменных разного типа. Структуруы загружаются и читаются с помощью API функций. Рассмотрим основные структуры для настройки режимов работы сом порта:

Структура DCB определяет основные настройки СОМ порта. В ней содержиться реальная информация из регистров UART. Для работы с DCB структурой используют API функции из библиотеки kernel32.:

BuildCommDCB- заполняет указанную структуру DCB значениями, заданными в строке управления устройством. Строка управления устройством использует синтаксис команды mode MS-DOS. SetCommState- конфигурирует коммуникационное устройство согласно данным указанным в структуре DCB. Функция повторно инициализирует все аппаратные и управляющие настройки, но не опорожняет очереди вывода или ввода данных. GetCommState- читает DCB структуру.

Данная структура задает временные параметры(задержки и таймауты) работы СОМ порта и определяет поведение функций ReadFile и WriteFile. Для работы с COMMTIMEOUTS структурой используют API функции из библиотеки kernel32.:

SetCommTimeouts- устанавливает параметры простоя для всех операций чтения и записи для заданного коммуникационного устройства. GetCommTimeouts- извлекает данные о параметрах простоя для всех операций чтения и записи на заданном коммуникационном устройстве.

Структура которая сообщает статус СОМ порта после обнаружения ошибки связи. Для работы с COMMSTAT структурой используют API функции из библиотеки kernel32.:

ClearCommError- Функция ClearCommError извлекает информацию об коммуникационной ошибке и сообщает о текущем состоянии коммуникационного устройства. Функция вызывается тогда, когда происходит ошибка обмена информацией и сбрасывает флажок ошибки устройства, чтобы включить в работу дополнительные операции ввода и вывода данных (I/O).

Структура которая сообщает информацию о свойствах коммуникационного устройства. Для работы с COMMPROP структурой используют API функции из библиотеки kernel32:

GetCommProperties - Функция GetCommProperties извлекает информацию о коммуникационных характеристиках указанного коммуникационного устройства.

    Программирование работы СОМ порта с помощью внешних компонент один из наиболее распространённых и простых способов работы с СОМ портом. Внешний компонент это программный модуль, который выполняет заданные функций и обладает всеми параметрами программного объекта. Внешний компонент разрабатывается по технологии ActiveX, что позволяет ему встраиваться в любые проекты программ, написанных на языках программирования поддерживающих эту технологию. Практически все современные средства разработки программ поддерживают технологию ActiveX. Вы можете создавать проект своего приложения на C++, Delphi, VB, 1C,MS-Office и для работы с СОМ портом подключить готовую внешнюю компоненту. При этом вам не нужно разбираться, как работает СОМ порт, это делает программный объект внешней компоненты, разработчик только использует свойства, методы и события этого объекта. Технология ActiveX является логическим продолжением dll, DDE, OLE, COM технологий.

    Внешняя компонента(элемент ActiveX) является законченным программным продуктом и обладает всеми авторскими правами. Поэтому разработчику необходимо помнить, что подключая элемент ActiveX, вы подключаете код чужой программы к своему проекту, и соответственно часть вашей программы будет написана разработчиком компоненты, что требует оплаты. Внешних компонент для работы с СОМ портами написано большое количество. Необходимо определиться какую компоненту, и на каких условиях вы будете применять в своём проекте.

Внешние компоненты оформлены в виде файлов и имеют расширение .ocx либо более раннее .dll. Для того чтобы внешнюю компоненту можно было использовать в проекте, она должна быть зарегистрирована в ОС. Регистрация компоненты осуществляется записью ключей в реестр ОС, с помощью специальной программы или команды "Зарегистрировать" из контекстного меню файла.

Основные своиства объектаMSCOMM1:
• MSComm1.CommPort- задает номер Сом порта
• MSComm1.Settings- задает основные параметры порта
• MSComm1.PortOpen- открывает и закрывает порт
• MSComm1.Output -передает данные в порт
• MSComm1.Input- читает данные из порта
• MSComm1.RTSEnable- управление сигналом RTS
• MSComm1.DTREnable- управление сигналом DTR
• MSComm1.CTSHolding- состояние сигнала CTS
• MSComm1.DSRHolding- состояние сигнала DSR
• MSComm1.DCDHolding- состояние сигнала DCD

Как видно из приведенного примера работа с Сом портом, при использовании элемента ActiveX, достаточно проста. Кроме указанных свойств компонент MSCOMM32.ocx имеет большое количество других свойств, событий и методов, которые полнофункционально реализуют работу СОМ порта в ОС Windows.

§5 Программное обеспечение для работы с COM портами ПК.

Интерфейс RS-232, стал основой для промышленных сетей передачи данных. Такие протоколы как ModBus, HART, ProfiBus DP, DCON, DH-485 , работают по сетям RS-485,RS-422, Bell-202 и др. Аппаратной основой обработки данных в этих сетях является микросхема UART (СОМ порт), которая реализована на ПК в аппаратном или программном виде. Даже когда используют USB модем, например для RS-485, он все равно работает через эмулированный СОМ порт ПК.

Протоколы передачи данных являются наиболее скрытной и засекреченной частью информационных каналов. Это объясняется уязвимостью информации в процессе её передачи в физической среде. Информацию по тому или иному протоколу связи приходится собирать по крупицам. Специалисту, работающему с промышленными сетями необходима программа для чтения всей информации передаваемой в информационных сетях. Основные секреты промышленных протоколов можно обнаружить только при всестороннем анализе переданных и полученных данных. Рассмотрим программы для анализа сетей.

Эта программа предназначена для сохранения и отображения данных и сервисных сигналов передаваемых в информационных сетях, которые работают по стандартам RS-232, RS-485, ModBus, HART и др. Программа не только сохраняет всю информацию, но и создает временную развертку данных и сервисных сигналов. Программа ComRead v.2.0 сканирует информационный канал, не влияя на его работу, то есть работает в режиме прослушивания физической среды передачи информации. Кроме того, программа может работать в режиме транслятора данных и сервисных сигналов. При этом она становится непосредственной частью информационного канала связи. Более подробно можно ознакомиться здесь .

Это простая программа служит для отображения состояния сразу 4-х СОМ портов ПК. В текстовом и графическом виде можно посмотреть состояние всех сигнальных линий СОМ порта в текущем времени. Порты можно настроить на любой режим работы. Программа ComPort v.1.0 может генерировать и принимать циклические посылки данных. Программа очень удобна при различных задачах. Более подробно можно ознакомиться здесь .

§6.Заключение

Достоинства стандарта RS-232
• полная аппаратная реализация;
• программная независимость;
• доступность в управлении со всех уровней;
• полнодуплексная передача;
• развитая система сервисных сигналов;
• развитая система настроек: скорости, режимов, паритета;
• универсальность применения.

Недостатки стандарта RS-232
• недостаточная скорость обмена;
• недостаточная мощность, для питания периферии от разъема;
• невозможность горячего отключения/подключения;
• отсутствие возможности многоточечного соединения;
• небольшое расстояние связи.

Приложение 1

Реализация простых функций com-порта:    -открытие порта    -настройка порта    -запись текста в порт    -чтение текста из порта    -закрытие порта

Напишем программу реализующие эти функции на различных языках программирования: VB6, MASM32, C

Исходник на VB6 COMAPIvb v.1.01   Скачать    Исходник на MASM32 COMAPIas v.1.00   Скачать    Исходник на C, скомпилирован на MS VC6++ COMAPIc v.1.00   Скачать   

Рис.28 Окно проекта COMAPI

Программа работает следующим образом:     -при нажатии кнопки Open port открывается сом-порт СОМ1     -настройка СОМ1: 1200 бод, 8 бит на символ, с 1 стоповым битом, без проверки паритета     -при нажатии кнопки Write port , стока записанная в Text2(Hello World!) посылается в СОМ1     -при нажатии кнопки Read port, в Text1 помещается строка из приемного буфера СОМ1     -при нажатии кнопки Close port, порт СОМ1 закрывается