Сериен порт

From Ilianko
Revision as of 20:49, 18 February 2012 by Anko (talk | contribs) (→‎RS-232C)

Интерфейсът RS-232 е с повече от половин век история и в момента когато казваме "сериен порт" най-често става дума за RS-232. В сравнение със съвременните мегабитови интерфейси като USB (също сериен интерфейс), RS-232 връзката изглежда бавна и ненужна, но тя e същественa поради няколко причини:

  • За разбиране на процеса на комуникация с операционната система. Текстовият интерфейс е в основата на всяка една UNIX система, а той базиран върху концепцията на серийния терминал. Днес хардуерният текстов терминал е заместен със псевдо терминал.
Псевдо терминал Linux
ASR-33 TeleTYpe
VT05 Първият терминал с екран


  • Все още се ползва, въпреки че е загубила широката си употреба, все още се ползва в редица приложения - за връзка с индустриални контролери и комуникационна апаратура.


RS-232C

DB25.png
DB9.png
RJ45.png

Повечето серийни интерфейси с ниска скорост са някакъв вариант на RS-232C стандарта. Този стандарт определя електрическите характеристики и значението на сигнала по всеки от проводниците, както и разположението на пиновете в традиционния 25 пинов конектор (DB-25p фиг.4).

Пълният стандарт RS-232C (EIA-232-E) реално не се използва, защото определя множество сигнали, които са ненужни при обикновена комуникация. DB-25 конекторите са неудобни и поради големината си. В резултат на това те са заместени от 9 пинов конектор (DB-9, фиг.5), а като удобна алтернатива се ползва и RJ-45.

Таблица с значенията на пиновете (мъжки куплунг) за различните конектори.

DB-25Пин DB-9RJ-45ИмеЗначение
1 - - FDFrame Ground
236TDTransmitted Data
325RDReceived Data
478RTSRequest To Send
587CTSClear To Send
661DSRData Set Ready
754SGSignal Ground
812DCDData Carrier Detect
2043DTRData Terminal Ready


Null Modem

DB9-1 DB-2
Receive Data
2
3
 Transmit Data
Transmit Data
3
2
 Receive Data
Data Terminal Ready
4
6+1
 Data Set Ready + Carrier Detect
System Ground
5
5
 System Ground
Data Set Ready + Carrier Detect
6+1
4
 Data Terminal Ready
Request to Send
7
8
 Clear to Send
Clear to Send
8
7
 Request to Send

Серийни

Цел на упражнението

Преговор типове данни, оператори. Достъп до сериен порт.


Теория

Serial port terminal

Linux

Задача Инсталирайте терминалната програма за комуникация през сериен порт GTKterm.

Упътване: Използвайте командата по-долу. След инсталацията може да намерите програмата в Applications -> Accessories. 

:~$ sudo apt-get install gtkterm

Windows

ЗадачаСтартирайте Hyper terminal в MS Windows 

START -> Programs -> Accessories -> Communications -> Hyper Terminal

Задача Осъществете връзка през сериен порт връзка между Windows и Linux на два съседни компютъра.

Свържете двата компютъра със сериен кабел през RS232 порта. Настройте двете програмите HyperTeminal и GTKterm да предават и приемат с еднакви параметри.

Тествайте различни скорости на предаване и приемане.


Променливи

Разгледайте различните типове данни в C.

Основната причина за съществуване на различни типове данни е да знае компилатора, колко памет да отдели за всяко число, буква или текст, когато съхранява стойностите им. Информацията се ползва и в последствие, при извеждане или при обработка на данните и взаимодействия с други данни.

Задача 1. Създайте програма, която да преобразува числото 65 в символ и да го извежда.

Упътване . Използвайте: 

int x = 65;
char y;
y = (char) x;
printf( " %c ", y );


Задача 2. Създайте програма, която да извежда всички букви букви от ASCII кода в поредица AbCdEfGh.... yZ

Упътване . Всяка буква отговаря на число, всяка следваща буква е число с едно по-голямо. Главните букви започват от 65, малките от 97, а общо са 26. Може да ползвате: 

int i = 0;
for (i = 0; i< 26; i = i + 2)
{ ... }


Задача 3. Създайте програма, която след въвеждане на буква от клавиатурата, извежда дали кодът на буквата е с четен или нечетен номер.

Упътване. Може да използвате примера от задача 2 на Упражнение 2 и кодът по-долу. 

if ( ((int) s) % 2) puts(" .... ");
else puts(" ... ");

Задача 4. Преобразуване на буква в двоичен код. Изпълнете програмата, разгледайте кода и пробвайте с различни букви. 

#include <stdio.h>   /* Standard input/output definitions */

#define TESTD 'a'

int main(void)
{
  int z=128, y = 0;
  char a = TESTD;
  char b[9] = "00000000";
        
  for ( y=0;  y < 8;  ++y)
  {
    b[y] = ((a & z) == z) ? '1' : '0';
        /* a = 0 0 1 0 1 0 0 0
           AND
           z = 0 0 0 0 1 0 0 0
           ===================
           r = 0 0 0 0 1 0 0 0 = z */ 
    z = z >> 1; // <=> z >>= 1  - преместване с един бит
  }
    
  printf("%s \n", b); 
  return 0;
}

Проверка по четност

Задача 5 Преработете кодът от предната задача, така че да ви показва, колко единици има в двоичното число и дали броят на единици е четен или нечетен.

Упътване Може да замените 

((a & z) == z) ? '0' : '1';

със 

int e=0;
...
if((a & z) == z)
{ 
  ++e;
  b[y] = '1';
}

Комуникация през C, POSIX и сериен порт

Задача Създайте програма, която да изпраща информация по-серийния порт. Свържете два компютъра със сериен кабел, като на единия изпълнявате програмата, а на другия сте включили, някоя от терминалните програми за управление на серийната връзка от предходната задача. 


#include <stdio.h>   /* Standard input/output definitions */
#include <string.h>  /* String function definitions */
#include <unistd.h>  /* UNIX standard function definitions */
#include <fcntl.h>   /* File control definitions */
#include <errno.h>   /* Error number definitions */
#include <termios.h> /* POSIX terminal control definitions */

#define PORTNAME  "/dev/ttyS0"

int main(void)
{
    int fd; // File descriptor for the port 
    struct termios options; // Serial port settings
	
	
    fd = open( PORTNAME, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);
	
    if (fd == -1)//Could not open the port.
	perror("open_port: Unable to open port");
    else 
       fcntl(fd, F_SETFL, 0);
	
    tcgetattr(fd, &options);
    cfsetispeed(&options, B2400);
    cfsetospeed(&options, B2400);
    
    options.c_cflag |= ( CREAD);
    options.c_cflag |= ( CLOCAL);
    options.c_cflag &= ( ~CSTOPB);
        
    tcsetattr(fd,TCSANOW, &options);

    write(fd, "a \n", 3); //write to serial port
           
    return 0;
}

За повече информация Управление на сериен порт с POSIX, [POSIX serial port]

Задача 1

Създайте програма с безкраен цикъл, която да изпраща една буква към серийния порт. Използвайте специално пригодения кабел и разгледайте осцилограмата на сериен сигнал.

Четене сериен порт

Raw

/****************************************************************\
 * Edited by Ilianko
 * Description: Raw reading of the serial port
\****************************************************************/
#include <termios.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
      
#define BAUDRATE B2400
#define MODEMDEVICE "/dev/ttyUSB2"
       
int  main()
{
	int fd, c, res, stop = 0;
    struct termios oldtio,newtio;
    char buf[255];
        
    /* open the device to be non-blocking (read will return immediatly) */
    fd = open(MODEMDEVICE, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);
    if (fd < 0) {perror(MODEMDEVICE); exit(-1);}
        
    fcntl(fd, F_SETFL, 0);
	fcntl(fd, F_SETFL, FNDELAY);        
        
    tcgetattr(fd,&oldtio); /* save current port settings */
        
    /* set new port settings for canonical input processing */
    newtio.c_cc[VMIN]=1;
    newtio.c_cc[VTIME]=0;
    
    newtio.c_iflag &= ~(IGNBRK|BRKINT|PARMRK|ISTRIP|INLCR|IGNCR|ICRNL|IXON);
    newtio.c_cflag = BAUDRATE | CRTSCTS | CS8 | CLOCAL | CREAD;
    newtio.c_lflag &= ~(ECHO|ECHONL|ICANON|ISIG|IEXTEN);
            
	tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio);
	
	tcflush(fd, TCIFLUSH);
	
	/* loop while waiting for input. normally we would do something */
    while ( stop == 0)
	{
		usleep(100); 
        fflush (stdout);
        res = read(fd,buf,10);
        
        // strcat(buf,buf2);
          
        for( c=0; c<res; c++)
        {
           printf("%c", (char) buf[c]);
        }
	}
    tcsetattr(fd,TCSANOW,&oldtio);/* restore old port settings */
 return 0;
 }

Canonical

/****************************************************************\
 * Edited by Ilianko
 * Description: Raw reading of the serial port
\****************************************************************/

#include <termios.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
      
#define BAUDRATE B2400
#define MODEMDEVICE "/dev/ttyUSB2"
       
int  main()
{
	int fd, c, res, stop = 0;
    struct termios oldtio,newtio;
    char buf[255];
        
    /* open the device to be non-blocking (read will return immediatly) */
    fd = open(MODEMDEVICE, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);
    if (fd < 0) {perror(MODEMDEVICE); exit(-1);}
        
    fcntl(fd, F_SETFL, 0);
	fcntl(fd, F_SETFL, FNDELAY);        
        
    tcgetattr(fd,&oldtio); /* save current port settings */
        
    /* set new port settings for canonical input processing */
    newtio.c_cflag = BAUDRATE | CRTSCTS | CS8 | CLOCAL | CREAD;
    newtio.c_iflag = IGNPAR | ICRNL;
    newtio.c_oflag = 0;
    newtio.c_lflag = ICANON;
           
    newtio.c_cc[VMIN]=1;
    newtio.c_cc[VTIME]=0;
        
	tcsetattr(fd,TCSANOW,&newtio);
	tcflush(fd, TCIFLUSH);
	
	
	/* loop while waiting for input. normally we would do something */
    while ( stop == 0)
	{
		usleep(100); 
        fflush (stdout);
        res = read(fd,buf,10);
         
        for( c=0; c<res; c++)
        {
           printf("%c", (char) buf[c]);
        }
        
	}
    tcsetattr(fd,TCSANOW,&oldtio);/* restore old port settings */
 return 0;
 }

Самостоятелна подготовка

1. Напишете името си на латиница, преобразувайте буквите с двоичен код и създайте времева диаграма на физическия сигнал. 1. Да се напише програма, която изпраща символите от клавиатурата към серийния порт.

Край

Задача 11 Деинсталирайте GTKterm.

Упътване: Използвайте командата. 

:~$ sudo apt-get purge gtkterm


Литература

Retrieved from "https://ilianko.com/index.php?title=Сериен_порт&oldid=2412"