Difference between revisions of "Сериен порт"

From Ilianko
 
(111 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 1: Line 1:
 +
== Цел на упражнението ==
 +
Запознаване със сериен порт
 +
 +
== 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:
 
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.
+
*За разбиране на процеса на комуникация с операционната система. Текстовият интерфейс е в основата на всяка една операционна система, а той e базиран върху концепцията на серийния терминал. Днес хардуерният текстов терминал е заместен с псевдо терминал.
 +
 
 
[[Image:pty.png|thumb|right|250px|Псевдо терминал Linux]]
 
[[Image:pty.png|thumb|right|250px|Псевдо терминал Linux]]
 
[[Image:ASR-33.jpg|thumb|left|250px|ASR-33 TeleTYpe]]
 
[[Image:ASR-33.jpg|thumb|left|250px|ASR-33 TeleTYpe]]
Line 6: Line 11:
  
  
−
*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.  
+
*Все още се ползва, въпреки че е загубила широката си употреба. Серийния интрефейс се среща за връзка с индустриални контролери и комуникационна апаратура.
 +
*USB, Bluetooth, IrDA  предлагат средства за емулиране на RS232 серийна връзка
  
 +
[[Image:DB25.png|thumb|400px|DB-25]]
 +
[[Image:DB9.png|thumb|400px|DB-9]]
 +
[[Image:RJ45.png|thumb|400px|RJ-45]]
  
  
−
== RS-232C ==
 
  
−
[[Image:DB25.png|thumb|400px]]
+
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).
−
[[Image:DB9.png|thumb|400px]]
 
−
[[Image:RJ45.png|thumb|400px]]
 
  
−
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, ITU-T V.24) 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.  
  
−
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.  
+
В таблицата са дадени наименованията на сигналите и разположението им на пиновете. Обикновено се ползват 7 проводника за осъществяване на връзка (DSR и DCD; FG и SG; ползват общ проводник).  
  
−
Таблица с значенията на пиновете (мъжки куплунг) за различните конектори.
+
'' '''Таблица със значенията на пиновете (мъжки куплунг) за различните конектори.''' ''
−
<table border=2 cellpadding=2 cellspacesing=2>
+
<table border=2 cellpadding=3 cellspacesing=1>
 
<tr>
 
<tr>
−
<td center>DB-25</td><td>Пин DB-9</td><td>RJ-45</td><td>Име</td><td>Значение</td>
+
<td>DB-25</td><td>DB-9</td><td>RJ-45</td><td>Име</td><td>Значение</td>
 
</tr>
 
</tr>
 
<tr>
 
<tr>
−
<td center>1</td><td> - </td><td> - </td><td>FD</td><td>Frame Ground</td>
+
<td>1</td><td> - </td><td> - </td><td>FD</td><td>Frame Ground</td>
 
</tr>
 
</tr>
 
<tr>
 
<tr>
Line 54: Line 60:
 
</table>
 
</table>
  
 +
На фигури 4,5 и 6 са дедени разположенията на мъжките пинове, в женския конектор те са разположени огледално.
 +
 +
=== Свързване ===
 +
При свързване на две устройства с RS-232 сигналът за предаване (Tx,TD) от едно устройство трябва да се подава на пин за приемане (Rx,RD) на второто устройство. Съществуват два типа конфигурации на серийните устройствата:
 +
*DTE (Data Terminal Equipment) - формално управлява връзката (master) стандартна схема  на свързване
 +
*DCE (Data Communications Equipment) - (slave) обърната сигнализация.
 +
Принципно могат да се свързват устройства DTE към DCT, DTE към DTE, DCT към DCT
 +
 +
Примерно:
 +
*компютър (DTE)-rs232-(DCE)modem-FM-modem(DCE)-rs232-(DTE)компютър
 +
*компютър (DTE)-(DTE)компютър.
  
−
Null Modem
+
Всяко едно устройство може да е конфигурирано или като DTE или като DCE, рядко може да поддържа и двата варианта, но не в един и същ момент.
−
<table border="2" cellpadding="2" cellspacing="2">
 
−
    <tr>
 
−
      <th></th>
 
−
      <th>DB9-1</th>
 
−
      <th>DB-2</th>
 
  
−
       <th></th>
+
Когато устройствата са еднотипни за връзка между тях трябва да се ползва кръстосан кабел, наречен още '''null modem''' кабел. За връзка DТE-DCE се ползва '''прав кабел'''. Съществува и трета разновидност на кабели използвана при cisco апаратура наречени '''"rollover"''' кабели, при които изводите в единия край са огледално пренаредени в другия.
−
    </tr>
+
 +
'' '''Конфигурация на Null Modem кабел''' ''
 +
<table border="2" cellpadding="3" cellspacing="1">
 +
    <tr >
 +
       <td colspan=2  style="text-align:center">DB9-1 пин/проводник</td>
 +
      <td colspan=2  style="text-align:center">DB9-2 пин/проводник</td>    </tr>
 
     <tr>  
 
     <tr>  
 
       <td>Receive Data</td>
 
       <td>Receive Data</td>
Line 113: Line 130:
 
     </tr>
 
     </tr>
 
</table>
 
</table>
−
Серийни
 
  
−
== Цел на упражнението ==
+
=== Скорост на предаване ===
−
Преговор [[C типове данни int, char, float, array, string, struct|типове данни]], оператори. Достъп до сериен порт.
+
За успешна комуникация скоростта на предаване на едното устройство трябва да е равна на скоростта на приемане на второто устройство. Повечето серийни контролери не поддържат автоматичен избор на скоростта, затова се налага ръчна конфигурация за съгласуване на двете устройства.  
  
 +
Поддържаните скорости зависят от серийния контролер, обикновено са в границите между '''50 bit/s  110, 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 bit/s'''(= 1.8432 MHz / 16)
  
−
== Теория ==
+
Възможна е асиметрична връзка (скоростта в двете посоки (Up/Down link) е различна).
−
== Serial port terminal ==
 
  
−
===Linux ===
+
Понякога името на параметъра дефиниращ скоростта се нарича ''baud'' (J. M. Emile Baudot, - бод - сивола в секунда.)
−
'''Задача''' Инсталирайте терминалната програма за комуникация през сериен порт GTKterm.  
 
  
−
'' '''Упътване:''' Използвайте командата по-долу. След инсталацията може да намерите програмата в Applications -> Accessories. ''
+
=== Проверка по четност ===
−
:~$ sudo apt-get install gtkterm
+
Към изпращания символ може да се добави един бит за откриване на грешки възникнали при предаване на сигнала. Възможни са три конфигурации:
 +
*проверка по четност
 +
*проверка по нечетност
 +
*без бит за проверка
  
−
=== Windows ===
+
=== Брой битове ===
−
'''Задача'''Стартирайте Hyper terminal в MS Windows
+
Възможни са различни конфигурации на за броя битове в един символ. Най-често се използва 8 бита съответсващи на един байт. Използват и 7 бита от които са достатъчни за един ASCII символ.
−
START -> Programs -> Accessories -> Communications -> Hyper Terminal
 
  
−
'''Задача''' Осъществете връзка през сериен порт връзка между Windows и Linux на два съседни компютъра.  
+
=== Старт/стоп битове===
 +
След всеки предаден символ линията се поставя в ниско ниво с продължителност от 1, 1.5 или 2 бита.  
  
−
Свържете двата компютъра със сериен кабел през RS232 порта. Настройте двете програмите HyperTeminal и GTKterm да предават и приемат с еднакви параметри.
+
За начало на предаване пред всеки символ линията се поставя в високо ниво с продължите от 1 бит.
  
−
Тествайте различни скорости на предаване и приемане.
+
===FLOW CONTROL===
 +
При препълване на входните буферите може да се поиска спиране на предаването. Може да се реализира софтуерно и хардуерно.  
  
 +
При софтуерна реализация (Xon/Xoff) по линията (RD/TD) от приемника се изпращат специални символи, които трябва да известят предаващата страна за спиране или възстановяване на предаването.
  
−
== Променливи ==
+
При хардуерна реализация се ползват линиите RTS/CTS или DTR/DSR. За да има предаване двете линии трябва са да във високо ниво.
−
Разгледайте различните [[C типове данни int, char, float, array, string, struct|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.
+
=== Задача: връзка DTE-DTE / Windows-Linux ===
  
−
'' '''Упътване''' . Използвайте: ''
+
'''Задача'''. Свържете два компютъра един с Linux OS и един Windows OS с кръстосан сериен кабел(null modem) през RS232 порта. Настройте съответно двете програми Minicom и PuTTY да предават и приемат с еднакви параметри.
−
<code><pre>int x = 65;
+
*Тествайте различни настройки за скорости на предаване, проверка по четност и т.н.
−
char y;
 
−
y = (char) x;
 
−
printf( " %c ", y );
 
−
</pre></code>
 
  
 +
'' '''Упътване''' ''
 +
*За Ubuntu:
 +
**Инсталирайте терминалната програма за комуникация през сериен порт minicom. Използвайте командата
 +
:~$ apt-get install minicom
 +
**След инсталацията може да намерите програмата в Applications -> Accessories.
 +
**направете съответните настройки
 +
*За Windows
 +
**Свалете от Internet програмата Putty
 +
**Стартирайте Putty и направете съответните настроийки'''
 +
**Или ползвайте Hyper Terminal:
 +
START -> Programs -> Accessories -> Communications -> Hyper Terminal
  
−
'''Задача 2.''' Създайте програма, която да извежда всички букви букви от ASCII кода в поредица AbCdEfGh.... yZ
+
==сигнализация==
  
−
'' '''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:''
+
RS232C определя следните  нива на сигналите за предаване/приемане
−
<code><pre>
+
*на логическа 1 от -15V до -3V
−
int i = 0;
+
*на логическа 0 от +3V до +15V
−
for (i = 0; i< 26; i = i + 2)
 
−
{ ... }
 
−
</pre></code>
 
  
 +
Максималното допустимо напрежение на празен ход е +/- 25V.
  
−
'''Задача 3.''' Създайте програма, която след въвеждане на буква от клавиатурата, извежда дали кодът на буквата е с четен или нечетен номер.
+
'''Примерен сигнал'''
 +
Подредба на битовете. Първо се изпраща бита с най-малко тегло. (small endian)
  
−
'' '''Упътване.''' Може да използвате примера от [[Упражнение 2. Достъп до периферни устройства.|задача 2 на Упражнение 2]] и кодът по-долу.''
+
Осцилограма на символа "К" от ASCII изпратен с 8 бита, един стопов бит и без контрол по чечност е дадена на фиг. 7. '''К <=> 01001011'''
−
<code><pre>
 
−
if ( ((int) s) % 2) puts(" .... ");
 
−
else puts(" ... ");
 
−
</pre></code>  
 
  
−
'''Задача 4. '''Преобразуване на буква в двоичен код. Изпълнете програмата, разгледайте кода и пробвайте с различни букви.  
+
[[Image:rs232Diagram.png|frame|none|center|фиг7. Осцилограма на главна буква ASCII "K" (0x4b) с 1 старт, 8 данни и 1 стоп битове. LSB/MSB - Least/Most Significant Bit]]
  
−
<code><pre>
+
'''Задача:''' Направете времева диаграма на първите две букви на името си, ако имате следната конфигурацията на серийната връзка
−
#include <stdio.h>  /* Standard input/output definitions */
+
*8 бита за символ
 +
*проверка по четност/нечетност ако последната цифра на фак. номера ви е четна/нечетна
 +
*2 стоп бита
  
−
#define TESTD 'a'
+
'''Задача:''' Да се реализира серийна връзка между две виртуални машини
  
−
int main(void)
+
'''Задача:''' Да се реализира достъп до серийния порт през Интернет с ser2net
−
{
 
−
  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;
 
−
}
 
−
</pre></code>
 
  
−
== Проверка по четност ==
+
(Инсталира се ser2net и се конфигурира). Използва се telnet
−
'''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
+
'''Задача:''' Да се реализира достъ до серийния порт през WEB (s ser2net, PHP и Apache)
 +
Достъпва като стандартен сокет. Ползвайте кода по-долу:
 
<code><pre>
 
<code><pre>
−
((a & z) == z) ? '0' : '1';
+
if(isset($_POST['message']))
−
</pre></code>
+
{
−
със
+
  $fp =fsockopen("localhost", 2000);
−
<code><pre>
+
 
−
int e=0;
+
  if( !$fp) {
−
...
+
    echo "Error";die();
−
if((a & z) == z)
+
  }
−
{
+
   fread($fp, 128);
−
   ++e;
+
   fwrite($fp, "$_POST[message]");
−
   b[y] = '1';
+
  $status = fread($fp, 128);
−
}
+
  fclose($fp);
−
</pre></code>''
 
  
−
== [[Управление на сериен порт с POSIX|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.
 
  
−
<code><pre>
 
−
 
−
#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;
 
 
}
 
}
  
−
</pre></code>
+
?>
−
 
+
<html><head></head>
−
За повече информация [[Управление на сериен порт с POSIX]], [[http://www.easysw.com/~mike/serial/serial.html POSIX serial port]]
+
<body>
−
 
+
<form name="serial" action="" method="post">
−
== Задача 1 ==
+
Message:  <input name="message" type="text"><input type="submit" value="Send">
−
 
 
−
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 ===
 
−
<code><pre>
 
−
/****************************************************************\
 
−
* 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;
 
−
}
 
−
</pre></code>
 
−
 
 
−
=== Canonical ===
 
−
<code><pre>
 
−
/****************************************************************\
 
−
* Edited by Ilianko
 
−
* Description: Raw reading of the serial port
 
−
\****************************************************************/
 
  
−
#include <termios.h>
+
<?= (isset($status))? $status:'' ?>
−
#include <stdlib.h>
+
</form>
−
#include <stdio.h>
+
</body>
−
#include <unistd.h>
+
</html>
−
#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;
 
−
}
 
 
</pre></code>
 
</pre></code>
  
−
== Самостоятелна подготовка ==
+
<math>x^1</math>
−
1. Напишете името си на латиница, преобразувайте буквите с двоичен код и създайте времева диаграма на физическия сигнал.
+
[[Category:Компютърни интерфейси| ]]
−
1. Да се напише програма, която изпраща символите от клавиатурата към серийния порт.
 
−
 
 
−
== Край ==
 
−
 
 
−
''' Задача 11 ''' Деинсталирайте GTKterm.
 
−
 
 
−
'' '''Упътване:''' Използвайте командата.
 
−
<code><pre>
 
−
:~$ sudo apt-get purge gtkterm
 
−
</pre></code>
 
−
 
 
−
 
 
−
== Литература ==
 
−
 
 
−
[[Category: Компютърна периферия]]
 

Latest revision as of 09:29, 4 November 2019

Цел на упражнението

Запознаване със сериен порт

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 операционна система, а той e базиран върху концепцията на серийния терминал. Днес хардуерният текстов терминал е заместен с псевдо терминал.
Псевдо терминал Linux
ASR-33 TeleTYpe
VT05 Първият терминал с екран


  • Все още се ползва, въпреки че е загубила широката си употреба. Серийния интрефейс се среща за връзка с индустриални контролери и комуникационна апаратура.
  • USB, Bluetooth, IrDA предлагат средства за емулиране на RS232 серийна връзка
DB-25
DB-9
RJ-45


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, ITU-T V.24) 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.

В таблицата са дадени наименованията на сигналите и разположението им на пиновете. Обикновено се ползват 7 проводника за осъществяване на връзка (DSR и DCD; FG и SG; ползват общ проводник).

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

DB-25DB-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

На фигури 4,5 и 6 са дедени разположенията на мъжките пинове, в женския конектор те са разположени огледално.

Свързване

При свързване на две устройства с RS-232 сигналът за предаване (Tx,TD) от едно устройство трябва да се подава на пин за приемане (Rx,RD) на второто устройство. Съществуват два типа конфигурации на серийните устройствата:

  • DTE (Data Terminal Equipment) - формално управлява връзката (master) стандартна схема на свързване
  • DCE (Data Communications Equipment) - (slave) обърната сигнализация.

Принципно могат да се свързват устройства DTE към DCT, DTE към DTE, DCT към DCT

Примерно:

  • компютър (DTE)-rs232-(DCE)modem-FM-modem(DCE)-rs232-(DTE)компютър
  • компютър (DTE)-(DTE)компютър.

Всяко едно устройство може да е конфигурирано или като DTE или като DCE, рядко може да поддържа и двата варианта, но не в един и същ момент.

Когато устройствата са еднотипни за връзка между тях трябва да се ползва кръстосан кабел, наречен още null modem кабел. За връзка DТE-DCE се ползва прав кабел. Съществува и трета разновидност на кабели използвана при cisco апаратура наречени "rollover" кабели, при които изводите в единия край са огледално пренаредени в другия.

Конфигурация на Null Modem кабел

DB9-1 пин/проводник DB9-2 пин/проводник
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

Скорост на предаване

За успешна комуникация скоростта на предаване на едното устройство трябва да е равна на скоростта на приемане на второто устройство. Повечето серийни контролери не поддържат автоматичен избор на скоростта, затова се налага ръчна конфигурация за съгласуване на двете устройства.

Поддържаните скорости зависят от серийния контролер, обикновено са в границите между 50 bit/s 110, 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 bit/s(= 1.8432 MHz / 16)

Възможна е асиметрична връзка (скоростта в двете посоки (Up/Down link) е различна).

Понякога името на параметъра дефиниращ скоростта се нарича baud (J. M. Emile Baudot, - бод - сивола в секунда.)

Проверка по четност

Към изпращания символ може да се добави един бит за откриване на грешки възникнали при предаване на сигнала. Възможни са три конфигурации:

  • проверка по четност
  • проверка по нечетност
  • без бит за проверка

Брой битове

Възможни са различни конфигурации на за броя битове в един символ. Най-често се използва 8 бита съответсващи на един байт. Използват и 7 бита от които са достатъчни за един ASCII символ.

Старт/стоп битове

След всеки предаден символ линията се поставя в ниско ниво с продължителност от 1, 1.5 или 2 бита.

За начало на предаване пред всеки символ линията се поставя в високо ниво с продължите от 1 бит.

FLOW CONTROL

При препълване на входните буферите може да се поиска спиране на предаването. Може да се реализира софтуерно и хардуерно.

При софтуерна реализация (Xon/Xoff) по линията (RD/TD) от приемника се изпращат специални символи, които трябва да известят предаващата страна за спиране или възстановяване на предаването.

При хардуерна реализация се ползват линиите RTS/CTS или DTR/DSR. За да има предаване двете линии трябва са да във високо ниво.


Задача: връзка DTE-DTE / Windows-Linux

Задача. Свържете два компютъра един с Linux OS и един Windows OS с кръстосан сериен кабел(null modem) през RS232 порта. Настройте съответно двете програми Minicom и PuTTY да предават и приемат с еднакви параметри.

  • Тествайте различни настройки за скорости на предаване, проверка по четност и т.н.

Упътване

  • За Ubuntu:
    • Инсталирайте терминалната програма за комуникация през сериен порт minicom. Използвайте командата
:~$ apt-get install minicom
    • След инсталацията може да намерите програмата в Applications -> Accessories.
    • направете съответните настройки
  • За Windows
    • Свалете от Internet програмата Putty
    • Стартирайте Putty и направете съответните настроийки
    • Или ползвайте Hyper Terminal:
START -> Programs -> Accessories -> Communications -> Hyper Terminal

сигнализация

RS232C определя следните нива на сигналите за предаване/приемане

  • на логическа 1 от -15V до -3V
  • на логическа 0 от +3V до +15V

Максималното допустимо напрежение на празен ход е +/- 25V.

Примерен сигнал Подредба на битовете. Първо се изпраща бита с най-малко тегло. (small endian)

Осцилограма на символа "К" от ASCII изпратен с 8 бита, един стопов бит и без контрол по чечност е дадена на фиг. 7. К <=> 01001011

фиг7. Осцилограма на главна буква ASCII "K" (0x4b) с 1 старт, 8 данни и 1 стоп битове. LSB/MSB - Least/Most Significant Bit

Задача: Направете времева диаграма на първите две букви на името си, ако имате следната конфигурацията на серийната връзка

  • 8 бита за символ
  • проверка по четност/нечетност ако последната цифра на фак. номера ви е четна/нечетна
  • 2 стоп бита

Задача: Да се реализира серийна връзка между две виртуални машини

Задача: Да се реализира достъп до серийния порт през Интернет с ser2net

(Инсталира се ser2net и се конфигурира). Използва се telnet

Задача: Да се реализира достъ до серийния порт през WEB (s ser2net, PHP и Apache) Достъпва като стандартен сокет. Ползвайте кода по-долу: 

if(isset($_POST['message']))
{
  $fp =fsockopen("localhost", 2000);
  
  if( !$fp) {
    echo "Error";die();
  }
  fread($fp, 128);
  fwrite($fp, "$_POST[message]");
  $status = fread($fp, 128);
  fclose($fp);


}

?>
<html><head></head>
<body>
<form name="serial" action="" method="post">
Message:  <input name="message" type="text"><input type="submit" value="Send">

<?= (isset($status))? $status:'' ?>
</form>
</body>
</html>

Retrieved from "https://ilianko.com/index.php?title=Сериен_порт&oldid=5944"