Презентация на тему Контроллеры последовательной передачи данных

для обмена информацией между элементами микропроцессорной техники по одному

биту (последовательно).

ДОСТОИНСТВА:
относительная дешевизна ввиду малого количества проводников;
высокая помехозащищенность за счет использования высоких уровней напряжения (тока);
большое расстояние между передатчиком и приемником информации.

НЕДОСТАТКИ:
низкая производительность;
относительно сложная интерпретация передаваемых данных.

обмене называется символом, который может содержать от 5 до

8 информационных бит;

скорость передачи информации измеряется в бодах, определяющих число передаваемых бит в секунду;
1 бод = 1 бит/с

последовательная система передачи информации может быть симплексной (передача данных только от передатчика к приемнику), полудуплексной (данные передаются в обе стороны с разделением во времени) или дуплексной (одновременная передача информации в обоих направлениях).

Последовательный интерфейс

о состоянии текущей передачи (например, об ошибках), а регистр

управления хранит информацию о режиме работы интерфейса. Буферный регистр входных данных подключен к регистру сдвига с последовательным входом и параллельным выходом. В операции ввода биты по одному подаются в регистр сдвига, а после приема символа информация передается в буферный регистр входных данных и ожидает ввода в микропроцессор. Буферный регистр выходных данных аналогично подключен к регистру сдвига с параллельным входом и последовательным выходом. Вывод осуществляется выдачей данных в буфер выходных данных, передачей их в регистр сдвига и последующим сдвигом данных на последовательную выходную линию.

асинхронный и синхронный.
В асинхронном режиме каждый передаваемый автономно символ

обрамляется стартовым битом, необязательным битом паритета и стоповыми битами. Полученная таким образом посылка информации называется кадром.
Временная диаграмма асинхронной передачи 6-битного символа с битом паритета и двумя стоповыми битами:

Скорость передачи составляет 1/T бод

передатчика, которые настраиваются на символ одной и той же

длины, одинаково интерпретируют бит паритета (если он есть), настраиваются на одинаковое количество стоповых битов;
частота битовых посылок и их фаза должна быть одинаковой с точки зрения приемника и передатчика.

НЕДОСТАТОК АСИНХРОННОГО ОБМЕНА:
большое количество служебных бит, снижающее эффективную скорость последовательной передачи.

Условия успешного асинхронного последовательного обмена

информационных бит с необязательным битом паритета, не имеет стартового

и стоповых бит.
Обмен информацией начинается с посылкой символов синхронизации, которые заранее записываются в специальные регистры передатчика и приемника. Приемник, проверяя каждый бит по мере его появления, фиксирует начало передачи при поступлении нужного числа символов синхронизации, исключающем действие возможных помех на линии.

Синхронный последовательный обмен.
Принцип работы

Все символы передаются без каких-либо разделителей, поэтому требования к синхронизации работы передатчика и приемника более жесткие, чем в асинхронном режиме.

Ненужные холостые символы и символы синхронизации удаляет приемник или программа ввода.

бит, наличия и вида паритета, числа и кодов символов

синхронизации.

В программируемых интерфейсах содержатся специальные регистры для хранения символов синхронизации и другой информации о формате передаваемого символа и режима работы.

представляет собой универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик УСАПП (USART, Universal Synchronous/Asynchronous

Receiver/Transmitter).
Он предназначен для организации последовательного обмена между МП и внешними устройствами. ПСА может принимать данные с 8-разрядной шины данных и передавать их в последовательном формате периферийным устройствам, а также получать последовательные данные с периферии и преобразовывать их в параллельную форму для передачи в МП.
Обмен данными в асинхронном режиме производится со скоростью передачи до 9,6 Кбит/с, а в синхронном – со скоростью до 56 Кбит/с.

управления модемом
Буфер передатчика
Схема управления передатчиком
Буфер приемника

Схема управления приемника

- представляет собой параллельный 8-разрядный двунаправленный регистр с тремя

состояниями. В буфере имеются регистры данных (входной и выходной), команд и состояния.
RWCU - Блок управления записью/чтением - принимает управляющие сигналы от микропроцессора и генерирует внутренние сигналы управления блоками адаптера.
MCU - Блок управления модемом - обрабатывает сигналы квитирования («рукопожатия») с периферией для осуществления надежного обмена информацией.
TBF - Буфер передатчика со схемой управления передатчиком TCU - предназначены для преобразования принятых от МП данных в последовательный формат.
RBF - Буфер приемника со схемой управления приемником RCU - предназначены для преобразования принятых в последовательном формате данных от внешнего устройства в параллельный формат.

C/D задает загрузку управляющих слов или считывание слова состояния

ПСА, а низкий – ввод/вывод данных.

входных и выходных сигналов для управления модемом, которые в

общем случае можно использовать для работы с другими периферийными устройствами. Состояние выходов задается программно путем загрузки команды управления, а состояние входов проверяется путем считывания слова состояния ПСА.

– готовность данных для передачи – сигнал запроса (низкий

уровень) от передатчика внешнего устройства для передачи в ПСА готового символа.
Выход DTR (Data Terminal Ready) – готовность обмена данными с периферией – сигнал-реакция МП на запрос DSR, разрешающий внешнему устройству посылку данных.
Выход RTS (Request To Send) – запрос на передачу данных – сигнал запроса от ПСА готовности приемника внешнего устройства принять символ.
Вход CTS (Clear To Send) – готовность к передаче – сигнал готовности приемника внешнего устройства принять символ.

данные передатчика и RxD (Receiver Data) – данные приемника

– выход и вход для передачи/приема последовательного символа.
Выводы TxC (Transmitter Clock) – синхронизация передатчика и RxC (Receiver Clock) – синхронизация приемника – входы сигналов синхронизации, управляющих скоростью передачи/приема бит последовательного символа. В синхронном режиме скорость обмена соответствует частотам сигналов TxC и RxC, а в асинхронном – программируется как 1:1, 1:16 или 1:64 частоты сигналов TxC и RxC.
Выводы TxRDY (Transmitter Ready) – готовность передатчика и RxRDY (Receiver Ready) – готовность приемника – выходные сигналы, указывающие микропроцессору о готовности передатчика ПСА принять символ и готовности приемника передать принятый символ.

передатчик пуст – выход, активизирующийся при отсутствии в адаптере

символа для передачи. Сигнал может быть использован для индикации конца передачи и оповещения МП о моменте переключения линии последовательного обмена на другое направление в полудуплексном режиме работы ПСА. В синхронном режиме активизация сигнала TxE показывает, что символ вовремя не загружен и в линию последовательного обмена следует вводить синхросимволы.
Вывод SYNDET (SYNchro DETect) – обнаружение синхросимволов – выходной сигнал указывает на обнаружение синхросимвола в режиме синхронного приема с внутренней синхронизацией. В синхронном режиме с внешней сихронизацией является входным сигналом, заставляющим адаптер начать прием данных. В асинхронном режиме используется в качестве выходного сигнала для обнаружения разрыва при последовательном обмене.

управляющих слов – инструкции режима и команды управления. Программирование

ПСА заключается в загрузке соответствующих потребностям управляющих слов в регистры режима и управления.

Инструкция режима заносится сразу после установки ПСА в исходное состояние программно или по сигналу RESET и хранится до загрузки новой инструкции режима.

Управляющее слово ПСА

(синхронный или асинхронный), формат передаваемых символов, скорость передачи/приема, необходимость

контроля и тип синхронизации.
При синхронном обмене и внутренней синхронизации после инструкции режима в адаптер вводятся один или два синхросимвола, для хранения которых в схеме управления приемником RCU имеются два специальных регистра.

задан режим асинхронного обмена или синхронного обмена с внешней

синхронизацией, в ПСА загружается команда управления установленным режимом обмена и может многократно задаваться в процессе обмена, что позволяет оперативно влиять на процесс обмена символами.

Для активизации необходимой функции следует задать 1 в соответствующем бите команды управления.

Формат команды управления ПСА

них обеспечивается жестким порядком записи в ПСА управляющих слов.

Для

контроля над процессом обмена данными МП может с помощью команды ввода считывать слово состояния из специального внутреннего регистра состояний ПСА.

Слово состояния ПСА

три флага ошибок:

разряд D3 устанавливается при возникновении ошибки контроля

паритета PE (Parity Error), т. е. ошибка четности/нечетности;

разряд D4 устанавливается при возникновении ошибки переполнения OE (Overload Error), если МП не прочитал символ;

разряд D5 устанавливается при наличии ошибки кадра FE (Frame Error), если в конце посылки для асинхронного режима не обнаруживается стоп-бит.

Флаги ошибок слова состояния ПСА