Tài liệu Lập trình giao tiếp mối tiếp pdf

Lập trình giao tiếp mối tiếp

I. Cấu trúc cổng nối tiếp

Cổng nối tiếp được sử dụng để truyền dữ liệu hai chiều giữa máy tính và ngoại vi, có

các ưu điểm sau:

- Khoảng cách truyền xa hơn truyền song song.

- Số dây kết nối ít.

- Có thể truyền không dây dùng hồng ngoại.

- Có thể ghép nối với vi điều khiển hay PLC (Programmable Logic Device).

- Cho phép nối mạng.

- Có thể tháo lắp thiết bị trong lúc máy tính đang làm việc.

- Có thể cung cấp nguồn cho các mạch điện đơn giản

Các thiết bị ghép nối chia thành 2 loại: DTE (Data Terminal Equipment) và DCE

(Data Communication Equipment). DCE là các thiết bị trung gian như MODEM còn

DTE là các thiết bị tiếp nhận hay truyền dữ liệu như máy tính, PLC, vi điều khiển, …

Việc trao đổi tín hiệu thông thường qua 2 chân RxD (nhận) và TxD (truyền). Các tín hiệu

còn lại có chức năng hỗ trợ để thiết lập và điều khiển quá trình truyền, được gọi là các tín

hiệu bắt tay (handshake). Ưu điểm của quá trình truyền dùng tín hiệu bắt tay là có thể

kiểm soát đường truyền.

1 . Chuẩn RS-232.

Tại sao phải quy định chuẩn?Để các thiêt bị máy in,máy tính vi điều khiển,rôbôt goi

chung là các thiết bị thu phát có thể làm việc hiệu quả và không gặp rắc rối khi làm việc

phối hợp từ lâu ngươì ta đặt ra các tiêu chuẩn (VD như tiêu chuẩn tốc độ truyền,cách

kiểm soát lỗi trong quá trình truyền,mức điện áp khi truyền )cho các cổng vào ra tín hiệu

của các thiết bị.RS-232 là một trong những chuẩn đó.Chuẩn này ra đời 1962(bởi EIA)

Tín hiệu truyền theo chuẩn RS-232 của EIA (Electronics Industry Associations).

Chuẩn RS-232 quy định mức logic 1 ứng với điện áp từ -3V đến -25V (mark), mức logic

0 ứng với điện áp từ 3V đến 25V (space) và có khả năng cung cấp dòng từ 10 mA đến 20

mA.

Ngoài ra, tất cả các ngõ ra đều có đặc tính chống chập mạch.

Chuẩn RS-232 cho phép truyền tín hiệu với tốc độ đến 20.000 bps nhưng nếu cáp

truyền đủ ngắn có thể lên đến 115.200 bps

Chuẩn RS- 232 sử dụng phương thức truyền thông không đối xứng, tức là sử dụng tín

hiệu điện áp chênh lệch giữa một dây dẫn và đất. Các cổng của RS – 232 có ngưỡng điện

áp qui ước là -15V (volt) tới -3V , và 3V tới 15V (hoặc -5V, +5V, sự khác biệt giữa hai

giá trị 3, và 5V này được gọi là noise magin - biên độ dao động của nhiễu).

• Tín hiệu có áp lớn +3V được coi có logic 0 hoặc có giá trị cao (H)

• Tín hiệu có áp nhỏ hơn –3V được coi có logic 1 hoặc giá trị thấp (L).

• Điện áp từ -3V tới +3V không có ý nghĩa.

Chính vì từ – 3V tới 3V là phạm vi không được định nghĩa, trong trường hợp thay đổi

giá trị logic từ thấp lên cao hoặc từ cao xuống thấp, một tín hiệu phải vượt qua quãng quá

độ trong một thơì gian ngắn hợp lý. Điều này dẫn đến việc phải hạn chế về điện dung của

các thiết bị tham gia và của cả đường truyền. Tốc độ truyền dẫn tối đa phụ thuộc vào

chiều dài của dây dẫn. Đa số các hệ thống hiện nay chỉ hỗ trợ với tốc độ 19,2 kBd (chiều

dài cho phép 30 – 50 m).

a.Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS-232 như sau:

Chiều dài cable cực đại 15m

Tốc độ dữ liệu cực đại 20 Kbps

Điện áp ngõ ra cực đại ± 25V

Trở kháng tải 3K đến 7K

Điện áp ngõ vào ± 15V

Độ nhạy ngõ vào ± 3V

Trở kháng ngõ vào 3K đến 7K

ổng nối tiếp là: 1200 bps, 4800 bps,

9600 bps và 19200 bps.

b. Chế độ làm việc của hệ thống RS-232:

Là 2 chiều toàn phần ,tức là 2 thiết bị tham gia thu và phát cùng một chu kì .Như vậy

việc thực hiện truyền thông cần tối thiểu 3 dây dẫn trong đó 2 dây tín hiệu nối chéo với

cổng đầu thu phát của 2 chạm và một dây đât ới cấu hình tối thiểu này,việc đảm bảo độ

an toàn truyền dẫn thuộc về trách nhiệm phần mềm.RS-232 có một ưu điểm cụ thể sử

dụng công suất phát ra tương đối thấp,nhờ trở kháng đầu vào hạn chế trong phạm vi từ 3-

7Kom.Trong các rơle số thường dùng loai giắc cắm 9 chân và 25 chân.Chuẩn RS-232

quy định mức áp,tốc độ truyền và chức năng các chân của giắc.

c. Các đường dữ liệu của chuẩn RS-232

- TxD: Dữ liệu được truyền đi từ Modem trên mạng điện thoại.

- RxD: Dữ liệu được thu bởi Modem trên mạng điện thoại.

1.5 Các đường báo thiết bị sẵn sàng:

- DSR : Để báo rằng Modem đã sẵn sàng.

- DTR : Để báo rằng thiết bị đầu cuối đã sẵn sàng

- Các đường bắt tay bán song công.

- RTS : Để báo rằng thiết bị đầu cuối yêu cầu phát dữ liệu.

- CTS : Modem đáp ứng nhu cầu cần gửi dữ liệu của thiết bị đầu cuối cho thiết bị đầu

cuối có thể sử dụng kênh truyền dữ liệu. Các đường trạng thái sóng mang và tín hiệu điện

thoại:

- CD : Modem báo cho thiết bị đầu cuối biết rằng đã nhận được một sóng mang hợp lệ

từ mạng điện thoại.

- RI : Các Modem tự động trả lời báo rằng đã phát hiện chuông từ mạng điện thoại địa

chỉ đầu tiên có thể tới được của cổng nối tiếp được gọi là địa chỉ cơ bản (Basic Address).

Các địa chỉ ghi tiếp theo được đặt tới bằng việc cộng thêm số thanh ghi đã gặp của bộ

UART vào địa chỉ cơ bản.

- Mức tín hiệu trên chân ra RxD tùy thuộc vào đường dẫn TxD và thông thường nằm

trong khoảng –12 đến +12. Các bit dữ liệu được gửi đảo ngược lại. Mức điện áp đối với

mức High nằm giữa –3V và –12V và mức Low nằm giữa +3V và +12V. Trên hình 2-4

mô tả một dòng dữ liệu điển hình của một byte dữ liệu trên cổng nối tiếp RS-232C.

- Ở trạng thái tĩnh trên đường dẫn có điện áp –12V. Một bit khởi động (Starbit) sẽ mở

đầu việc truyền dữ liệu. Tiếp đó là các bit dữ liệu riêng lẻ sẽ đến, trong đó các bit giá trị

thấp sẽ được gửi trước tiên. Còn số của các bit thay đổi giữa 5 và 8. Ở cuối của dòng dữ

liệu còn có một bit dừng (Stopbit) để đặt trở lại trạng thái ngõ ra (-12V)

Cổng nối tiếp RS232 là một giao diện phổ biến rộng rãi nhất. Người ta còn gọi

cổng này là cổng COM1, còn cổng COM2 để tự do cho các ứng dụng khác. Giống như