Есть одна замечательная микросхемка — FT2232D. Это конвертер USB-UARTx2. Удобно когда надо получить два UART хвоста из одного USB провода. Но это семечки по сравнению с тем, что в эту микруху FTDI внедрили мощную аппаратную поддержку MPSSE (Multi-Protocol Synchronous Serial Engine), что позволяет на одной только этой микрухе реализовать кучу разных интерфейсов вроде SPI или JTAG.
Что дает просто широчайший простор под построение разнокалиберных программаторов под все что угодно. На данный момент я видел схемы для прошивки AVR, ARM, Altera и бог еще весть чего.
Теоретически, с ее помощью можно прошить что угодно, была бы программная поддержка и открытый и задокументированный протокол.
Поэтому, под такую няшечку, я не обломался и сделал универсальную платку, которая в последствии, путем навеса мезонинных платок будет превращаться в разные прошивальщики и отладчики.
Готовую программу надо каким-либо образом запихать в контроллер. Для этого существует множество способов.
JTAG/SWD адаптер
Так как часто для отладки под ARM используется JTAG, то этот метод получается наверное самым популярным. Для этой цели используется какой-либо адаптер. Например я использую так что показывать буду на его примере. Там все просто — подключаешь адаптер к контроллеру стандартным SWD или JTAG шлейфом. Через линии NRST/TDI/TDO/TCK/TMS для JTAG или через SWO/SWOCLK/SWDIO/NRST для SWD режима. На адаптере моей верси CoLinkEX оба эти разьема выведены на одну колодку, так что получается как бы сразу и JTAG и SWD соединение. А там какое надо такое и выбираешь. Особой разницы в отладке/прошивке между ними нет.
Либо используя утилитку CoFlash oт CooCox.com
Одним из серьезных достоинств контроллеров AVR является дикое количество прерываний. Фактически, каждое периферийное устройство имеет по вектору, а то и не по одному. Так что на прерываних можно замутить кучу параллельных процессов. Работа на прерываниях является одним из способов сделать псевдо многозадачную среду.
Идеально для передачи данных и обработки длительных процессов.
Для примера покажу буфферизированный вывод данных по USART на прерываниях.
В прошлых примерах был такой код:
// Отправка строки
void SendStr(char *string)
{
while (*string!="\0")
{
SendByte(*string);
string++;
}
}
// Отправка одного символа
void SendByte(char byte)
{
while(!(UCSRA & (1< Данный метод, очевидно, совершенно неэффективен. Дело в том, что у нас тут есть тупейшее ожидание события — поднятие флага готовности USART. А это зависит, в первую очередь, от скорости передачи данных. Например, на скорости 600 бод передача каких то 600 знаков будет длиться 9 секунд, блокируя работу всей программы, что ни в какие ворота не лезет. Как то раз мне потребовалось устройство способное соединяться с удаленным сервером и пересылать байты. Конечно, для этих целей можно использовать компьютер, но это громоздко и неудобно, да и надежность такой системы оставляет желать лучшего — слишком сложное устройство. Другое дело микроконтроллер, например Microchip PIC, MSC-51 или Atmel AVR — простой, надежный, потребляет минимум энергии и способен надежно выполнить узкий круг поставленных задач. Например, мониторинг сигнализации через Internet или Ethernet сеть. Всё бы хорошо, но тут появляется очередная проблема — протокол TCP/IP. Реализовать на AVR или PIC стек протоколов TCP/IP задача выполнимая, но требует времени, а время, как известно, деньги. Надо было срочно и с минимальным геморроем. И вот тут мне на помощь пришел интерфейсный модуль Ethernet — RS232. Прикупил я себе парочку модулей HM-TR433
. Так, помучить. Стоит такая радость на данный момент порядка 800рублей. Это трансивер, то есть он может как принимать, так и передавать. Мало того, тут стоит управляющий контроллер, который сам кодирует информацию, загоняет ее в радио канал и декодирует пойманное. То есть, по сути, мы получаем удлинитель UART и всякие проблемы вроде шума после пропадания несущей, какие были в связке HM-T433/HM-R433
нас уже не волнуют. Один минус — канал полудуплексный, то есть синхронный прием и передача невозможны, только по очереди. Но это не велика проблема — зачастую полудуплекса хватает за глаза. Существует две модификации этого модуля. Одна имеет окончание TTL другая RS232. Разница лишь в уровнях и в том, что в первую китайцы забыли впаять MAX232 и обвязку из конденсаторов, зато поставили перемычки. Так что имея прямые руки и нужный инструмент можно из TTL сделать RS232 и наоборот. Впрочем, по цене они копейка в копейку идут. Такс, в порядке работы над коммерческим проектом (и не спрашивайте о каком — не скажу), который сожрал все мое свободное время огромной зазубренной ложкой, раскурил до самого пепла радиомодули HopeRF HM-R433/HM-T433
. Сегодня собрал полудуплексную схему на четырех модулях и провел сеанс дальнобойной приемо-передачи.
Итак, что из себя представляла установка:
Блок А:
Блок Б:
Условие передачи:
При первоначальных испытаниях сея железка показала себя с лучшей стороны, но вот на практике вылезли не просто баги, а прям гигантские тараканы убийцы. Казалось бы, чему там работать не так? А, как оказалось, есть чему. Точнее это не баги, а особенности, о которых производитель самым подлым образом умолчал в даташитах. Знай я о них я бы еще подумал стоит ли их покупать. Итак:
Несущая Ждущий режим
Совместная работа
Баги при передаче
В числе прочих ништячков, помимо ультразвукового дальномера мне в посылке из Терры пришли еще и радиомодули. Hope HM-T433
и Hope HM-R433
На передачу и на прием, соответственно. Сам модуль представляет из себя крошечную платку 15х25 мм
с торчащим из нее разъемом. У передатчика разъем трехконтактный — GND, DATA и Vcc
у приемника есть еще вход ENABLE
при подаче на который высокого уровня разрешается прием. Возникла у меня необходимость забабахать себе девайсину, чтобы можно было с его помощью раздавать байты по i 2 c
и UART
, а также принимать байты по этим же протоколам и выдавать на экранчик. Как по одному, так и пачками. Этакий дебаггер.
Ну а чо, сказано сделано. Воткнул ATMega8535
— первая которая под руку подвернулась из многоногих. Вывел все что только можно наружу, присобачил небольшую клавиатурную матрицу 4х4 и LCD экранчик
. Экранчик мелкий WH0802A
8х2 символа, но уж какой был. Других у нас в продаже не встречал, а под заказ везти лень. Да и, думаю, там и не надо больше. А раз уж пошла такая пьянка, то до кучи вывел наружу пару каналов ШИМ
, да пару входов АЦП
. Ну и SPI
заодно — гулять так гулять. Там же можно и Dallas
1-wire
проткол организовать, приделать частотомер, индикатор сигнала, вольтмер и вообще можно много чего наворотить, было бы желание. Опять же, линий на вход/выход получается дофига, так что из нее можно сделать головной блок умного дома или контроллер чего нибудь. Корпус взял халявный, PAC-TEC
‘овский который намутил года два назад. Вот и пригодится коробочка:) Надо сказать, PAC-TEC
делает просто изумительные коробки. Не чета тому говну, что продается в наших радиомагазинах. Не скрипят, не люфтят, крепко сбиты, ладно скроены и выглядят круто. Где бы их еще продавали у нас. Пока только плату развел, еще некоторых деталей не хватает. На днях вытравлю плату, соберу и буду программировать. Вот тогда будет вам и примеры живого кода и подробное описание SPI
, i2c, UART,
клавиатура и LCD
. Кстати, обратите внимание как легко матрицировать обычные тактовые кнопки. А все благодаря тому, что у них четыре попарно соединенных вывода. Пока же, раз все еще в виде чертежа, набрасывайте в комменты свои идеи по поводу фич будущего девайса. Пока писал статью про UART пришла в голову одна извращенная идея — на базе UART же можно организовать самый натуральный низкодискретный ШИМ!
Достаточно только сделать где-нибудь в памяти переменную, куда мы будем совать число с заданной скважностью нулей и единиц, а по прерыванию опустошения буфера это число снова пихать в регистр UDRE. Таким образом, генерация ШИМ будет самопроизвольной, без лишних телодвижений. Правда можно получить всего 10 разных значений ШИМ, но зато нахаляву!!! Для тех кто не понял как, приведу числа которые надо будет непрерывно слать через UART: 00000000 — 1/10 Да и частоты там можно получить нефиговые! Почти каждый микроконтроллер имеет на борту универсальный последовательный интерфейс — UART
. AVR
тут не исключение и поддерживает этот протокол в полном обьеме полностью аппаратно. По структуре это обычный асинхронный
последовательный протокол, то есть передающая сторона по очереди выдает в линию 0 и 1, а принимающая отслеживает их и запоминает. Синхронизация идет по времени — приемник и передатчик заранее договариваются о том на какой частоте будет идти обмен. Это очень важный момент! Если скорость передатчика и приемника не будут совпадать, то передачи может не быть вообще, либо будут считаны не те данные. Протокол
В конце байта, перед стоп битом, может быть и бит четности. Который получается если поксорить между собой все биты, для контроля качества передачи. Также может быть два стопа, опять же для надежности. Битов может быть не 8, а 9. О всех этих параметрах договариваются на берегу, до начала передачи. Самым же популярным является 8 бит, один старт один стоп, без четности. Причем с самим протоколом можно не заморачиваться — все реализовано аппаратно. Разве что захочется завести второй UART, тогда придется делать его программно. По такому же протоколу работает COM порт компьютера, разница лишь в разнице напряжений, поэтому именно этот протокол я буду использовать для связи микроконтроллера с компом. Для преобразования напряжений можно использовать RS232-TTL конвертер.
COM
порт. Но есть тут одна проблема — дело в том, что комповый RS232
он за логические уровни принимает +/- 12
вольт, а UART
работает на пятивольтовых уровнях. Как их совместить? Для этого существует несоколько вариантов схем преобразователей уровня, но самая популярная это все же на специальном преобразователе RS232-TTL
. Это микросхема MAX232
и ее аналоги. Кстати, существует еще и MAX3232
это то же самое, но на выходе у него не 5вольт TTL, а 3.3 вольта TTL. Её используют для низковольтных контроллеров. Я себе сделал один такой универсальный шнурочек, чтобы к контроллерам цепляться было удобно по UART
. Для общей компактности всю схему запихал прям в разъем, благо у меня были ST232
в soic корпусе. Получилась платка не больше рублевой монеты. Так как под рукой не было мелких SMD конденсаторов, то пришлось напаять кондеры сверху, кто во что горазд. Главное работает, хоть и не очень красиво вышло. Если сомневаешься, что у тебя получится столь мелкий монтаж, то я тебе развел плату на стандартный PDIP корпус. Размером она будет со спичечный коробок, зато мельчить не надо. После сборки проверяется просто:
Дальше открваешь любую терминалку, хоть Hyper Terminal
, цепляешься к порту и начинаешь посылать байты, они должны тотчас возвращаться обратно. Если этого не произошло — проверяй схему, где то косяк. Если работает, то дальше все просто. Тот провод который идет от ножки 9 микросхемы MAX232
это передающий вывод
, его заводи на ногу RxD
контроллера. А тот который с ножки 10 — принимающий
, его смело сажай на вывод TxD
контроллера. Плата сделана была методом ЛУТ , в одном месте по моему недосмотру толщина просвета оказалась 0.05мм, протравилась, но со спайками, пришлось процарапывать. А в целом с первого раза ать и никаких проблем. Аж сразу захотелось сделать что нибудь маленькое маленькое, нафаршированное нафаршированное:) 3.1 Последовательный асинхронный интерфейс UART
Последовательный интерфейс использует одну сигнальную линию для передачи данных, по которой биты информации передаются друг за другом последовательно. При последовательной передаче сокращается количество сигнальных линий, что упрощает разводку проводников на печатной плате, уменьшает габариты устройства и позволяет делать более помехозащищенные интерфейсы. При последовательной передаче каждый информационный бит должен сопровождаться импульсом синхронизации - стробом. Если импульсы синхронизации передаются от одного устройства к другому по выделенной линии, то такой интерфейс называют синхронным, в этом случае генератор синхронизации располагается на стороне устройства инициирующего передачу. Если же приемник и передатчик содержат каждый свой генератор синхроимпульсов, работающий на одной частоте, то такой интерфейс называется асинхронным. Получается, что приемник информации сам вырабатывает синхроимпульсы. Типичный представитель асинхронного последовательного интерфейса - UART
(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter - универсальный асинхронный приёмопередатчик). При передаче по интерфейсу UART каждому байту данных предшествует СТАРТ-бит
, сигнализирующий приемнику о начале посылки, за СТАРТ-битом следуют биты данных. Завершает посылку СТОП-бит
, гарантирующий паузу между посылками. СТАРТ-бит следующего байта посылается в любой момент после СТОП-бита, то есть между передачами возможны паузы произвольной длительности. СТАРТ-бит, обеспечивает простой механизм синхронизации приемника по сигналу от передатчика. Внутренний генератор синхроимпульсов приемника использует счетчик-делитель опорной частоты, обнуляемый в момент приема начала СТАРТ-бита. Этот счетчик генерирует внутренние стробы, по которым приемник фиксирует последующие принимаемые биты. 3.2 Особенности работы UART микроконтроллера ADuC842
В микроконтроллере ADuC842 последовательный порт UART является полнодуплексным
- позволяет передавать и принимать данные одновременно. В рассматриваемом микроконтроллере прием через последовательный порт буферизирован: порт может начать принимать байт данных еще до того как предыдущий байт будет считан из буферного регистра приемника. Однако, если до конца приема предыдущий байт не будет считан из буфера, он будет потерян: новый принятый байт перезапишет старый. Принимаются и передаются данные по разным линиям, передача происходит через вывод TxD
микроконтроллера (Transmitter Data - передатчик данных), прием - через RxD
(Receiver Data - приемник данных). Физически выводы RxD
и TxD
совмещены с выводами третьего параллельного порта P3.0
и P3.1
соответственно. Программное взаимодействие с последовательным портом UART осуществляется через регистры специальных функций (SFR) SBUF
и SCON
. Через SBUF
(Serial buffer - последовательный буфер) осуществляется доступ к регистрам приемника и передатчика последовательного порта. Когда программно производится запись в SBUF
, то данные загружаются в регистр передатчика, когда же программой происходит чтение SBUF
, то осуществляется доступ к регистру приемника. Физически регистры приемника и передатчика разделены. SFR адрес - 0х99. SCON
- регистр конфигурации и управления последовательным портом микроконтроллера. Таблица 1 – Назначение бит регистра SCON Режим работы 0:
режим 8-битного сдвигового регистра. Для выбора этого режима работы следует в биты SM0
и SM1
записать логические нули (SM1 = 1
и SM0 = 0
). В этом режиме данные последовательно передаются и принимаются через вывод RxD
. Вывод TxD
используется для подачи тактовых импульсов. Передача инициируется любой инструкцией, записывающей данные в регистр SBUF
. Передача байта данных начинается с младшего значащего бита. Прием начинается, когда бит разрешения приема установлен в единицу (REN = 1
), а флаг прерывания приемника сброшен в ноль (RI = 0
). Таким образом, в данном случае последовательный порт работает в синхронном режиме, поэтому у некоторых семейств микроконтроллеров такой последовательный порт называется не UART, а USART
(Universal Synchronous-Asynchronous Receiver-Transmitter - универсальный синхронный - асинхронный приемопередатчик). Режим работы 1:
асинхронный 8-битный режим с настраиваемой скоростью. Для выбора первого режима следует в бит SM0
записать единицу, а в бит SM1
- ноль (SM1 = 0
и SM0 = 1
). Вывод микросхемы TxD
используется для передачи информации, вывод RxD
- для приема. Передача байта информации начинается с посылки СТАРТ-бита, за ним идут восемь информационных бит, заканчивается передача СТОП-битом. Таким образом, для передачи каждого байта информации используется 10 бит. Формирование СТАРТ-бита и СТОП-бита происходит автоматически. Скорость передачи может устанавливаться Таймером 1 или Таймером 2 , или комбинацией их обоих: один - для передачи, другой - для приема. Использование таймеров 1 и 2 характерно для всего семейства MCS-51/52, правда Таймер 2 есть только в старших моделях, но в микроконтроллере ADuC842 возможна синхронизация приемопередатчика UART от специального Таймера 3, что позволяет освободить таймеры общего назначения для выполнения других функций. Передача данных начинается, когда в регистр SBUF
программно записывается передаваемое число. Данные передаются до тех пор, пока на TxD
не поступит СТОП-бит, после чего флаг прерывания передатчика (TI
) установится в единицу, как это показано на рисунке ниже: Рисунок 1 – Диаграмма передачи байта
Для разрешения приема данных через последовательный порт в бит REN
следует записать логическую единицу. Прием байта данных начинается с приходом на линию RxD
СТАРТ-бита: перехода линии из высокого логического уровня в низкий. По окончанию приема всего байта флаг прерывания приемника RI
устанавливается в единицу, и принятый байт может быть программно считан из буферного регистра SBUF
. Режим работы 2:
асинхронный 9-битный режим с фиксированной скоростью. Скорость передачи данных по умолчанию f core /32, но если записать в бит SMOD
регистра PCON
логическую единицу, то скорость передачи будет удвоена: f core /16. Для выбора второго режима следует в бит SM0
записать логический ноль, а в бит SM1
- единицу (SM1 = 1
и SM0 = 0
). В этом режиме каждая передаваемая или принимаемая посылка состоит из одиннадцати бит: СТАРТ-бит, восемь информационных бит, девятый программируемый бит и СТОП-бит. Девятый бит часто используют в качестве бита паритета при контроле четности, хотя он может быть использован для любых других целей. Прием и передача во втором режиме осуществляется аналогично первому режиму. Девятый бит при передаче программно записывается в бит TB8
регистра SCON
, при приеме девятый бит находится в RB8
регистра SCON
. Режим работы 3:
асинхронный 9-битный режим с настраиваемой скоростью. Для выбора третьего режима следует в биты SM0
и SM1
записать логические единицы (SM1 = 1
и SM0 = 1
). В этом режиме последовательный порт UART работает также как в режиме 2, только скорость задается таймерами 1, 2 или 3, так же, как и в режиме 1. Во всех четырех режимах передача данных начинается любой инструкцией, записывающей в регистр SBUF
число. В режиме 0 прием начинается при условии RI = 0
и REN = 1
. Во всех остальных режимах прием начинается с приходом СТАРТ-бита при условии, что в бит REN
записана логическая единица (REN = 1
). 3.3 Расчет параметров синхронизации UART
По умолчанию последовательный порт микроконтроллера ADuC842 настроен на синхронизацию от Таймера 1. Скорость передачи UART определяется временем переполнения таймера: где T T – время срабатывания таймера. Таймер должен быть сконфигурирован для работы в режиме с автоперезагрузкой (режим 2). Для установки такого режима в старшие 4 бита регистра TMOD
следует записать бинарную комбинацию 0010b. В этом случае скорость передачи данных будет определяться по формуле: где: f core – частота ядра микропроцессора, TH1 – содержимое регистра данных TH1
. Из формулы 2 легко найти значение регистра TH1
, обеспечивающего требуемую скорость: Результат вычисления должен быть округлен до ближайшего целого. Используя Таймер 1 для синхронизации UART не всегда возможно получить требуемую частоту с достаточной точностью. Например, пусть при тактовой частоте ядра микропроцессора 2097кГц (значение для ADuC842 по умолчанию), требуется получить скорость передачи 19.2 кбит/с. По формуле 3 найдем значение TH1: Используя полученное значение TH1, рассчитаем реальную скорость передачи UART: Реальная скорость на 14% меньше требуемой, а это значит, что передача данных невозможна. Проблема была решена добавлением специального таймера 3, специализированного для высокоточной синхронизации UART в широком диапазоне частот. Кроме того, использование специализированного таймера высвобождает таймеры общего назначения для решения других различных задач. Таймер 3, по сути, представляет собой набор настраиваемых делителей тактовой частоты ядра, структурная схема таймера изображена на рисунке ниже: Для управления Таймером 3 предназначены два регистра специальных функций - T3CON
и T3FD
. Регистр T3CON
содержит бит T3EN
, при записи в него логической единицы синхронизация UART будет происходить от Таймера 3, в противном случае - от Таймера 1. Младшие три бита регистра T3CON
определяют двоичный делитель DIV
. Дробный коэффициент деления настраивается регистром T3FD
. T3CON
– регистр конфигурации Таймером 3. Таблица 2 – Назначение битов регистра T3CON T3FD
– регистр Таймера 3. Используя структурную схему Таймера 3 легко записать аналитическое выражение для расчета результирующей скорости последовательного порта: где f core - частота ядра микроконтроллера. Значение делителя DIV
можно определить по формуле 5, полученное значение следует округлить до целого вниз. Дробный делитель T3FD можно найти по формуле 6, полученное значение следует округлить до ближайшего целого. Рассчитаем параметры конфигурации Таймера 3, для предыдущего примера: при тактовой частоте ядра микропроцессора 2097кГц, требуется получить скорость передачи 19.2 кбит/с. Таким образом, ошибка установления скорости составляет всего 0.2%. 3.4 Особенности представления текстовой информации
В различных операционных системах для представления текстовой информации используют специальные наборы символов. Как правило, такой набор представляют в виде таблице, где каждому символу соответствует бинарная последовательность длиною в один или несколько байт. В литературе подобную таблицу символов часто называют «кодировкой». На сегодняшний день наиболее распространенным является код ASCII
(American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код для обмена информацией), который используется для внутреннего представления символьной информации в операционной системе MS DOS, в Блокноте операционной системы Windows, а также для кодирования текстовых файлов в Интернет. Поскольку первоначально ASCII предназначался для обмена информации, в нём, кроме информационных символов, используются символы-команды для управления связью. В приведенной таблице такие символы показаны многоточием. Таблица 3 – Таблица ASCII Таблица кодов содержит 8 столбцов и 16 строк, каждая строка и столбец пронумерованы в шестнадцатеричной системе счисления. Шестнадцатеричное представление ASCII-кода складывается из номера столбца и номера строки, в которых располагается символ, при этом номер строки образуют первую цифру (старшие четыре бита), а номер столбца вторую цифру (младшие 4 бита). Так, например, ASCII-код символа “E” есть число 0x45, а символа “\“ - 0x5C. Легко заметить, что в приведенной таблице представлено 128 символов, притом, что один символ кодируется байтом - восьмью битами. Дело в том, что верхние значения (128-255) могут занимать различные дополнительные символы, например, набор русского алфавита, это зависит от конкретного типа кодировки. 3.5 Способы программной реализации работы UART
Перед первым обращением к приемо-передатчику UART последовательный порт должен быть настроен: определен режим работы, выбран и настроен источник синхронизации. Режим работы UART устанавливается битами SM0
и SM1
регистра SCON
. Так как регистр имеет как байтовую, так и битовую адресацию, выполнить настройку можно разными способами: записать в регистр SCON
требуемое число или установить каждый бит отдельно. Источник синхронизации определяется битом T3EN
регистра T3CON
: если в этот бит записать логическую единицу, то синхронизация будет происходить от Таймера 3, если ничего не записывать (по умолчанию T3EN = 0
), то синхронизация от Таймера 1. При использовании Таймера 1 необходимо сконфигурировать его для работы в режиме 2 (свободнобегущий таймер с автоперезагрузкой), для этого в старшие четыре бита регистра SMOD
следует записать двоичную комбинацию 0010b. Регистр счетчика TH1
определяет скорость передачи информации по UART, его значение следует рассчитать по формуле 3. После записи TH1
таймер нужно запустить, делается это записью в бит TR1
регистра TMOD
логической единицы. При синхронизации от Таймера 3, по формулам 5 и 6 рассчитываются делители DIV
и T3FD
. Если запись делителя T3FD
делается непосредственно в регистр T3FD
, то делитель DIV
определяется младшими тремя битами регистра T3CON
, при этом в старший бит этого регистра (T3EN
) должна быть записана логическая единица. Запуск таймера происходит автоматически. Отправление данных по UART начинается любой командой, результат выполнения которой записывается в регистр SBUF
: SBUF =0x45; // отправить символ “E”
Можно каждый раз не пользоваться таблицей ASCII для определения кода символа, в языке «Си» для этого есть удобный инструмент: достаточно взять требуемый символ в апострофы, компилятором это будет интерпретировано как код символа. SBUF ="E"; // отправить символ “E”
Если же требуется отправить не один символ, то прежде чем следующий код будет записан в SBUF
, следует подождать, пока предыдущий символ будет отправлен. О конце передачи сигнализирует флаг TI
регистра TCON
, когда передача завершена, в бит TI
аппаратно записывается логическая единица. Можно программно организовать в цикле проверку TI
на равенство нулю, а следующий байт отправлять только тогда, когда TI
окажется равен единице: SBUF =
0x45
;
// отправить символ “E”
while
(!
TI)
;
// пока TI равен нулю, выполнять пустой цикл
TI =
0
;
// сбросить флаг для следующей передачи
Аналогично выполняется и прием байта. Принятый байт может быть считан из буферного регистра лишь тогда, когда был принят последний бит и флаг приема RI
установлен. while
(!
RI)
;
// ждем завершение приема байта
cmd =
SBUF;
// считываем принятый байт в переменную cmd
RI =
0
;
// сброс флага приема
В приложениях, где время выполнение критично недопустимо тратить много времени при передаче на ожидание пока байт будет отправлен и буфер освободится, в этом случае можно не дожидаясь полной отправки байта приступить к выполнению дальнейшей программы, но перед отправкой следующего байта нужно убедиться, что буфер освободился и передатчик готов к работе. Участок программы, отправляющий байт данных можно переделать следующим образом: while
(!
TI)
;
// подождать, пока буфер передачи не освободится (если занят)
SBUF =
0x45
;
// заполнить буфер и начать передачу
TI =
0
;
// сбросить флаг передачи в нуль
С таким вариантом реализации устраняются паузы на выполнение программы между передачами отдельных байтов. Ниже на рисунке 3 приведены адреса регистров специальных функций, используемых в работе. Рисунок 3 – Адреса регистров специальных функций При написании программы следует помнить, что программа для микроконтроллера должна выполняться до отключения питания устройства и не может быть завершена. Поэтому программа должна содержать бесконечный цикл. 3.6 Взаимодействие микроконтроллера с персональным компьютером
Учебный лабораторный стенд LESO1 подключается к персональному компьютеру через микросхему преобразователя интерфейсов USB-UART. Для связи с микроконтроллером в программе загрузчика nwFlash реализован терминал. Терминал позволяет посылать через последовательный порт в микроконтроллер информацию, принимать и отображать принятую из микроконтроллера информацию. Настройка терминала осуществляется в пункте главного меню «Опции терминала». Опции терминала позволяют: На рисунке 4 показана вкладка главного меню «Опции терминала». При обмене данными с учебным стендом необходимо установить требуемую скорость подключения. Сделать это можно в меню «подключение», как это показано на рисунке 5. 4.1 Вывод информации через последовательный порт
4.2 Управление микроконтроллером через последовательный порт (дополнительно)
Таблица 5 – Варианты заданий Отчет должен содержать: Схемы, а также отчет в целом, выполняются согласно нормам ЕСКД. Большинство разработчиков встраиваемых систем знают, что такое UART: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (универсальный асинхронный приемник/передатчик). Это периферийное устройство микроконтроллера, преобразующее входящие и исходящие байты в последовательный поток данных. Стартовый бит инициирует начало передачи потока битов, а стоповый бит (или два) завершает слово данных. Кроме того, для выявления ошибок при передаче данных UART может вставлять в поток контрольный бит. На Рисунке 1 показан стандартный пример того, что ожидают увидеть инженеры при передаче данных через UART. USART - Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter (универсальный синхронный /асинхронный приемник/передатчик) - ‘это периферийное устройство микроконтроллера, преобразующее входящие и исходящие байты в последовательный поток данных. Хм. Определение USART ничем не отличается от UART, за исключением одного добавленного слова «синхронный». Но должны же быть какие-то более значимые различия? Иначе USART был бы известен просто как UART. Да, различия есть, причем весьма существенные. Первое отличие USART от UART определяется тем, каким образом могут синхронизироваться последовательные данные. Сигналы тактирования UART генерируются внутри микроконтроллера и синхронизируются с потоком данных по переходу стартового бита. Каких-либо входящих синхросигналов, связанных с данными, здесь нет, поэтому для правильной обработки принимаемых данных приемник должен заранее знать, какой будет скорость передачи. Напротив, USART может быть настроен для работы в синхронном режиме. В этом режиме отправляющая данные периферия генерирует сигнал синхронизации, который периферией приемной стороны может быть извлечен из потока данных без априорной информации о скорости передачи. Возможен и другой вариант, когда для сигнала синхронизации выделяется отдельная линия. Использование внешнего сигнала синхронизации позволяет USART работать на скоростях до 4 Мбит/с - недостижимых для стандартных UART. Другое важное отличие USART от UART заключается в количестве поддерживаемых периферийных протоколов. UART прост, и может предложить лишь небольшие вариации базового формата - количество стоповых бит и способ контроля ошибок (по четности или нечетности). USART намного сложнее и способен формировать потоки данных, совместимые со многими стандартными протоколами; IrDA, LIN, Smart Card, Driver Enable для RS-485 и Modbus - лишь несколько из них. При этом USART может, как и UART, работать в асинхронном режиме, что позволяет ему генерировать точно такие же типы последовательных данных, какие показаны на Рисунке 1. Периферийные устройства USART и UART имеют определенно различные возможности и могут быть полезны в различных ситуациях, поэтому в стандартном микроконтроллере разработчик может обнаружить оба интерфейса. К примеру, возьмем микроконтроллеры семейства STM32, основной областью применения которых являются микромощные приложения. Среди периферийных устройств на кристаллах этих приборов есть как USART, так и UART. USART предназначен для выполнения «тяжелой работы» по последовательному обмену в периоды «большого» расхода энергии. Когда же микроконтроллер находится в спящем режиме или в режиме с пониженным потреблением, используется UART, способный выполнять низкоскоростной обмен, не выходя за рамки допустимого лимита энергии. Так можно ли говорить, что USART и UART - это одно и тоже? Технически правильный ответ - «нет». USART, как правило, имеет набор функций, расширенный по сравнению с UART, и способен обрабатывать синхронизированные потоки данных на скоростях, во много раз превышающих скорости UART. Действительно, USART может выполнять все функции UART, и, возможно, поэтому во многих приложениях разработчики, имея в руках всю мощь USART, используют их как простые UART, игнорируя преимущества синхронного тактирования. Неудивительно, что очень многие используют эти термины так, будто они являются синонимами. Истерии появилось множество вопросов, как подключить плату к компьютеру. И многие люди даже не понимают, что же такое UART. И я решил рассказать здесь какой это мощный инструмент. Роутер превращается в компьютер, если к нему по UART подключить клавиатуру и дисплей
Протокол UART (Universal asynchronous receiver/transmitter) или, по-русски, УАПП (универсальный асинхронный приемопередатчик) - старейший и самый распространенный на сегодняшний день физический протокол
передачи данных. Наиболее известен из семейства UART протокол RS-232 (в народе – COM-порт, тот самый который стоит у тебя в компе). Это, наверное, самый древний компьютерный интерфейс. Он дожил до наших дней и не потерял своей актуальности. Надо сказать, что изначально интерфейс УАПП появился в США как средство для передачи телеграфных сообщений, и рабочих бит там было пять (как в азбуке Морзе). Для передачи использовались механические устройства. Потом появились компьютеры, и коды ASCII, которые потребовали семь бит. В начале 60-х на смену пришла всем известная 8-битная таблица ASCII, и тогда формат передачи стал занимать полноценный байт, плюс управляющие три бита. В 1971 году, когда уже начался бум микросхем, Гордон Белл для компьютеров PDP фирмы Western Digital сделал микросхему UART WD1402A. Примерно в начале 80-х фирмой National Semiconductor был создан чип 8520. В 90-е был придуман буфер к интерфейсу, что позволило передавать данные на более высоких скоростях. Этот интерфейс, не претерпев практически никаких изменений, дошел и до наших дней Чтобы понять, что роднит и отличает разные UART-интерфейсы, разберем принцип работы самого популярного и любимого нами протокола RS-232. Дотошно расписывать все тонкости его работы я не буду. Об этом написан ни один десяток мегабайт статей, и если ты умеешь пользоваться Гуглом, то без проблем найдешь всю необходимую информацию. Но основы я расскажу, благо с ними можно уже круто всем рулить, а всякие фишки используются очень редко. Основные рабочие линии у нас – RXD и TXD, или просто RX и TX. Передающая линия – TXD (Transmitted Data), а порт RXD (Received Data) – принимающая. Такая большая амплитуда рабочих напряжений, целых 24 вольта, нужна в первую очередь для помехоустойчивости линий связи. По стандарту, длина кабеля, по которому у нас бегают данные, может быть 15 м. Хотя на практике люди умудрялись заставлять его работать даже на 25 м. Электрические параметры RS-232 – это главная характеристика, которая отличает его от других протоколов семейства UART. Следующие характеристики – формат посылки и скорость передачи данных – полностью применимы ко всем видам UART и обеспечивают их совместимость через несложные схемы сопряжения. Стандартная посылка занимает 10 бит. Но правило это распространяется только на стандартные настройки СОМ-порта. В принципе, его можно перенастроить так, чтобы он даже интерфейс One-Wire понимал. В режиме простоя, когда по линии ничего не передается, она находится в состоянии логической единицы, или -12 вольт. Начало передачи обозначают передачей стартового бита, который всегда равен нулю. Затем идет передача восьми бит данных. Завершает посылку бит четности и стоповый бит. Бит четности осуществляет проверку переданных данных. Стартовый бит говорит нам, что пересылка данных завершена. Надо отметить, что STOP-бит может занимать 1, 1.5, и 2 бита. Не стоит думать, что это дробные биты, это число говорит только о его длительности. Стоповый бит, как и стартовый, равен нулю. Даже если тебе раньше никогда не приходилось работать с СОМ-портом, по крайней мере, в модеме ты должен знать номинальные скорости работы: 9600, 28800, 33600, 56000 и т.п. Сколько бит в секунду убегает из нашего порта? Вот смотри, допустим, скорость у нас 9600 бит в секунду. Это означает, что передача одного бита будет занимать 1/9600 секунды, а пересылка байта – 11/9600. И такая скорость для байта верна только в случае, если стоп-бит будет занимать один бит. В случае, если он занимает два стоп-бита, то передача будет 12/9600. Это связано с тем, что вместе с битами данных передаются еще специальные биты: старт, стоп и бит четности. Линейка скоростей СОМ-порта стандартизирована. Как правило, все устройства работают на трех стандартных скоростях: 9600, 19200, 115200. Но возможны другие варианты, даже использование нестандартных скоростей или скорости, меняющейся во времени, – с этим я сталкивался при разборе полетов очередного устройства. Видов UART существует великое множество. Я не буду перечислять их наименования, ибо, если ты владеешь английским, то сумеешь и сам нагуглить. Но самые основные не отметить нельзя! Напомню, что главное отличие интерфейсов состоит в среде и способе передаче данных. Данные могут передаваться даже по оптоволокну. Второй по распространению интерфейс после RS-232 – это RS-485. Он является промышленным стандартом, и передача в нем осуществляется по витой паре, что дает ему неплохую помехоустойчивость и повышенную скорость передачи до 4 мегабит в секунду. Длина провода тут может достигать 1 км. Как правило, он используется на заводах для управления разными станками. Надо сказать, что IRDA, или инфракрасная связь, которая встроена в большинство телефонов и КПК, тоже по сути является UARTом. Только данные передаются не по проводам, а с помощью инфракрасного излучения. В SMART-картах (SIM, спутниковое телевиденье, банковские карты) – тех самых устройствах, которые мечтает похачить каждый уважающий себя фрикер – тоже используется наш любимый UART. Правда, там полудуплексная передача данных, и логика работы может быть 1,8/3,3 и 5 вольт. Выглядит так, будто RX запаян с TX на одном конце и на другом – в результате, один передает, другой в этот момент слушает, и наоборот. Это регламентировано стандартом смарт-карт. Так мы точно знаем, сколько байт пошлем, и сколько нам ответит карточка. Тема достойна отдельной статьи. В общем, запомни, что UART есть практически везде. Я уже глаза намозолил разными интерфейсами, но как с ними работать-то? Ну, с обычным RS-232 понятно, а, допустим, с 5-вольтовым юартом как быть? Все просто: существуют различные готовые микросхемы-преобразователи. Как правило, в маркировке они содержат цифры «232». Увидел в схеме микруху с этими цифирями – будь уверен: скорее всего, это преобразователь. Через такие микросхемы с небольшим обвязом и сопрягаются все интерфейсы UART. Я не буду рассказывать о промышленных интерфейсах, а скажу о тех преобразователях, которые интересуют нас в первую очередь. Самый известный преобразователь интерфейса – это микросхема, разработанная фирмой MAXIM, которая и получила от нее часть своего названия (max232). Для ее работы требуется четыре конденсатора от 0,1 микрофарады до 4 микрофарад и питание 5 вольт. Удивительно, что эта микросхема из 5 вольт генерирует отрицательное напряжение, чтобы сопрягать 5-вольтовый UART с RS-232. Существуют микросхемы сопряжения USB с UART, например, микросхема ft232rl. В Ubuntu для этой микросхемы уже встроены драйвера. Для Windows их придется качать с официального сайта. После установки драйверов в системе появится виртуальный СОМ-порт, и с ним уже можно рулить различными устройствами. Советую не принимать эти микросхемы, как единственно возможные. Найдется громадное количество более дешевых и интересных аналогов, посему наседай на Гугл и поймешь, что мир UARTа – это круто. В целом, микросхемы стоят достаточно дорого и порой можно обойтись более сложными, но зато более дешевыми схемами на паре транзисторов. Как ты понял, интерфейс UART присутствует во многих устройствах, в которых стоит какой-либо процессор или контроллер. Я даже больше скажу: если там стоит контроллер, то юарт есть стопудово (только он не всегда может использоваться). Как правило, по этому интерфейсу идет наладка и проверка работоспособности девайса. Зачастую производитель умалчивает о наличии этого интерфейса в изделии, но найти его несложно: достаточно скачать мануал на процессор и, где находится юарт, ты будешь знать. После того, как ты получишь физический доступ к железяке по нашему интерфейсу, можно его настроить на свое усмотрение или даже заставить работать, так как надо тебе, а не как задумал производитель. В общем, – выжать максимум возможностей из скромного девайса. Знание этого протокола дает также возможность подслушать, что же творится в линиях обмена между различными процессорами, так как часто производители организуют целые юарт-сети в своем устройстве. В общем, применений много, главное – интуитивно понимать, как это делать. Намедни я намутил себе WiFi-роутер WL-520GU и, прочитав статью Step’a «Level-up для точки доступа» (][ #106), успешно установил туда Linux. Но у меня возникли проблемы с монтированием swap-раздела жесткого диска. Так появилась необходимость посмотреть лог загрузки точки доступа – подмонтировался раздел или нет – причем, как говорится, на лету, чтобы сразу вносить необходимые изменения. Шестым чувством я подозревал, что в моем роутере просто обязан быть UART. Я взял в руки крестовую отвертку и начал его разбирать. Дело тривиальное, но с заковыркой – потайные винтики находятся под резиновыми ножками (если решишь повторить, помни, что при разборе ты лишаешься гарантии). Моему взору предстала достаточно скучная плата, где все «chip-in-one»: один центральный процессор, в который включено все, внешняя оператива, флеша, преобразователь питания и рядок разъемов с кнопками. Но на плате была не распаянная контактная площадка, точнее сказать, отверстия под иголки. Их было четыре штуки. Вот он UART, это очевидно! По плате даже без мультиметра видно, что крайние иголки – это +3,3 вольта и второй – земля. Средние контакты, соответственно, RX и TX. Какой из них что, легко устанавливается методом научного тыка (спалить интерфейс очень проблематично). Чтобы подключить роутер к компу, необходимо сопрячь интерфейсы RS-232 с UARTом роутера. В принципе, можно подключить к USB, используя указанную выше микросхему FT232RL, – что я и сделал при первой проверке роутера. Но эта микросхема – в достаточно сложном для пайки корпусе, посему мы поговорим о более простых решениях. А именно – микросхеме MAX232. Если ты собираешься питаться от роутера, то там, скорее всего, будет 3,3 вольта, поэтому лучше использовать MAX3232, которая обычно стоит в КПК (схему распайки нетрудно найти в инете). Но в моем роутере присутствовало питание +5 вольт на входе, а указанных микросхем у меня великое множество, и я не стал заморачиваться. Для сборки нам потребуются конденсаторы 0,1 мкФ (4 штуки) и сама микросхема. Запаиваем все по традиционной схеме, и начинаем эксперименты. На выход я сразу повесил 9-пиновый разъем типа «папа», чтобы можно было легко подключить нуль-модемный кабель. Если ты помнишь, во времена DOSа такими кабелями делали сетку из двух компов и резались в «Дюкнюкем». Провод для наших целей собрать несложно. Правда, получится не полный нуль-модем и через него особо не поиграешь, но рулить точкой доступа будет самое то! Тебе понадобятся два 9-пиновых разъема типа «мама», корпуса к ним и провод, например, от старой мышки или клавы (главное, чтобы в нем было три провода). Сначала соединяем земли ¬- это пятый контакт разъемов; просто берем любой провод и с обоих сторон припаиваем к 5-му контакту. А вот с RX и TX надо поступить хитрее. С одного конца провода запаиваем на 3-й контакт, а с другого – на 2-й. Аналогично с третьим проводом, только с одного конца запаиваем на 2-й контакт, с другого – на 3-й. Суть в том, что TX должен передавать в RX. Прячем запаянные разъемы в корпус - и готов нуль-модемный кабель! Для удобства монтажа в материнку роутера я впаял штырьковый разъем, а в монтажку с MAX232 – обратный разъем и вставил платку, как в слот. RX и TX роутера подбираются экспериментально. Теперь надо запитать микросхему преобразователя. Общий провод у нас присутствует уже прямо в разъеме на мамке роутера. А вот + 5 вольт находится прямо у входа питания роутера, в месте, где подключается адаптер. Точку нахождения 5 вольт определяем вольтметром, измеряя разные узлы относительно земли роутера. Нам нужно настроить терминальную программу. В Винде все достаточно просто: запускаем Hyper Terminal, отключаем программную и аппаратную проверку данных, выставляем скорость 115200 и один стоповый бит. А вот в Линухе дело обстоит чуть хитрее. У меня Ubuntu, и рассказывать буду про нее. Для начала разберись, как в твоей сборке именуется СОМ-порт. В моем случае СОМ1 был ttyS0 (если использовать к примеру микросхему FT232, то он будет именоваться ttyUSB0). Для работы с ним я использовал софтинку minicom. Запускай ее с параметрами: minicom -l -8 -c on -s. Далее выбирай «Настройки последовательного порта»:
* Скорость/четность/биты 115200 8N1 Сохраняем настройки. Софтина попробует проинициализировать модем - не обращай внимания. Чтобы вызвать меню, нажми Я не рекомендую подключать микросхему преобразователя к роутеру, дабы проверить ее функционал. Допускается только брать с него питание. Проверка проходит очень просто - необходимо перемкнуть RX с TX. Сначала перемыкаешь в СОМ-порте 2-й и 3-й контакт - проверяешь настройки терминалки. Пишешь что-то на клаве: если символы возвращаются, значит, все ОК. Также проверяешь кабель, те же контакты. Потом подключаешь микросхему, и уже у нее на выходе ставишь перемычку. Я заостряю на этом внимание, потому что, например, у меня возникли проблемы, и ничего не работало, пока я все не проверил и не нашел ошибку. После всех настроек можешь смело цеплять к роутеру и искать RX-TX на роутере, периодически выдергивая из него питание. Если все сделано правильно, то при подаче питания ты увидишь лог загрузки роутера. Принимай поздравления, теперь у тебя полный аппаратный рут, так, будто ты сидишь за монитором с клавой роутера. Согласись, делать через терминальную программу то же самое, что удобнее сделать через SSH – не айс. Мне хотелось превратить роутер в автономный Linux-компьютер, со своей хитрой архитектурой. Для этого нужно, чтобы данные с клавиатуры передавались по UART, и по нему же выводились на монитор. Паять и разрабатывать устройство было лениво. Тогда-то и пришла идея заюзать для этих целей пылящийся без дела КПК. По сути, наладонник будет исполнять роль контроллера клавиатуры и дисплея, ну и служить сопряжением интерфейсов. Сначала я попробовал древнейший Palm m100. Но, видимо, у него очень маленькая буферная память, и от количества данных, которые идут с роутера, ему становилось плохо. Я взял другой - промышленный КПК, с нормальным СОМ-портом и терминалкой. Подключил, вставил в док и, в результате, получил небольшой линукс-компьютер. В принципе, вместо дорогущего промышленного КПК подойдет большинство наладонников, работающих под операционкой WinCE, главное – найти подходящий терминальный софт. Итак, я показал небольшой пример использования UART. Если ты вкуришь в этот протокол, то поверь, станешь просто повелителем различных железок. Есть он практически везде, и через него можно сопрягать, казалось бы, совершенно разные вещи. К примеру, к тому же роутеру при небольших настройках подключается мобильный телефон по юарту, – и раздает с него интернет. В общем, применений куча. Не бойся экспериментировать, самообразовываться и реализовать свои идеи. Этот пост является отредактированной для хабра версией моей статьи в Хакере № 05/09 «Главный инструмент фрикера».
Литература: » я описывал, что значит последовательный универсальный порт
и какова его логика работы. Я заметил, что многие путают понятия UART
, RS-232
, COM
и т.п. В данном посте я хочу немного прояснить ясность. Т.к. большинство микросхем
являются TTL
, то, под логической единицей и нулем в UART
понимается 0В
и +5В
, как было сказано ранее. Но для передачи данных на расстояние
, т.е. вне платы, использовать такие уровни уже нельзя, из-за плохой помехозащищенности
. Поэтому, были разработаны следующие
физические уровни UART:
RS-232
ранее применялся в домашних компьютерах
под именем COM порт
и служил для подключения мышек, модемов, принтеров
. Можно сказать — это самый распространенный
из физических уровней UART
. Название строится из словосочетания «Recommended Standard 232
«, стандарт был разработан «Ассоциацией электронной промышленности (EIA)
» в далеком 1962 году. Стандарт со временем развивался: На самом деле, когда говорят о RS-232
имеют как правило, какой нибудь из этих стандартов
. RS-232
был настолько успешен
, что на его основе
были созданы идентичные
как отечественные
так и зарубежные стандарты:
и т.д. Вся фишка в том, что бесплатно скачать стандарты серии 232 не возможно…, вы можете найти только вышеуказанные стандарты и использовать их как первоисточник
для изучения RS-232
и UART
. (если вам все-таки понадобятся оригинальные стандарты, купить их можно можно на сайте TIA (ассоциация телекоммуникационной промышленности США)) В качестве разъема для RS-232
используется 25-и пиновые
и 9-и пиновые
разъёмы типа D-sub
, которые имеют сокращенную запись DB25
и DB9
(иногда называемая CANNON 25
и CANNON 9
). Больше прижились разъемы DB9
. Зачем столько контактов, если для последовательного универсального порта (UART)
достаточно два провода данных TX
и RX
и провод GND?
Дело в том, что, в стандарте RS-232
помимо вышеуказанных применяются еще и сервисные сигналы, наподобие «готовность терминала
«, «запрос на отправку
«, «готовность приема
» и т.п. Сейчас сервисные сигналы далеко не всегда применяются в оборудование, не исключено что они ограничиваются только TX
, RX
и GND
как в «чистом» UART
. Важно заметить что в RS-232
в качестве уровня логической единицы
используется диапазон от -3В
до -12В
, а логический ноль
от +3В
до +12
. (изображение заимствованно из «Гук М. Аппаратные интерфейсы ПК») От-3В
до +3В
, считается зоной неопределенности
. Стандарт RS-232
манипулирует двумя типами оборудования Для DTE
используются разъема типа «папа
«, для «DCE
» разъемы типа «мама
«. Если у вас на компьютере есть COM
порт, посмотрите… вы увидите разъем с штырями
, т.е. «папа». Зачем я об этом? Дело в том, что для для соединения устройств
с COM
портом есть прямой
и обратный кабель
. Что-бы соединить DTE и DCE
(например компьютер и модем) необходимо напрямую
соединить все ножки и разъемы, это означает что, ножка отвечающая за передачу данных (RxD
) входит в одноименный разъем (RxD
). Такой соединение называют прямое
, а кабель прямой
или «модемный
«. Бывают случае когда надо соединить два DTE
(например два компьютера), тогда используют обратное соединение
, называемое «нуль-модемный
» кабель. В этом случае с RxD
1-ого
компьютера соединяется с TxD
2-ого
и TxD
1-ого
с RxD
2-ого
.
Задача стандартная, поэтому предложений на рынке готовых модулей предостаточно, однако не стоит торопиться. Тут есть ряд тонкостей, связанных с особенностями работы данных устройств. Например, подавляющее большинство модулей может работать исключительно в роли сервера, которому требуется выделенный IP адрес. Устройство-клиент работает только с специализированным софтом, как правило под Windows, и открывает виртуальный COM порт который соединяется с удаленной системой (UART — Ethernet модуль) и обеспечивает обмен данными. Не самый удобный вариант. Для моей задачи данная конструкция была совершенно непригодна. Поэтому я начал искать дальше, вскоре был обнаружен замечательный модуль EG-SR-7100
, а потом и его более новая модификация WIZ100SR
. Почитал характеристики — оно! Все для решения моей задачи! 
Блок Б дает десятибайтный пакет блоку А, тот, убедившись, что пакет принят без искажений, шлет подтверждение обратно на блок Б, те же десять байт. Блок Б, получив подтверждение зажигает зеленый диод. Передача идет с обрывом несущей. Т.е. после отправки пакета передатчик вырубается полностью.
Приемник ловит изменение несущей, которую генерирует передатчик. А если не будет передатчика, что будет ловить приемник? По идее не должен ловить ничего, а что на практике? А на практике дикий срач!!! Натурально белый шум по всему диапазону от 0 до 255. Фигасе бага, да? Но ладно, хрен с этим белым шумом, его, в конце концов, можно фильтровать, отслеживать в нем наличие чего либо разумного и лишь после начинать прием.
У передатчика, к моему, а также ряда внимательных читателей, удивлению нет входа Enable.
У приемника то есть. Редкостный бред, особенно ввиду того, что спустя 70mS простоя на линии DATA передатчик впадает в спячку
и… правильно, отрубает несущую — на выходе приемника начинается в этот момент жуткий срач. Так что либо шли данные непрерывным потоком, либо перед каждой посылкой шли идентификационный пакет. А еще не забыв предупредить приемник о том, что передача закончена и дальше ловить нечего.
Тут все просто, два передатчика одновременно работать не могут. От слова совсем. Либо по отдельности, либо никак. Это было ожидаемо и это надо учитывать.
Но что меня больше всего добило, так это баги. Если с первые три пункта можно учитывать и обрабатывать программно без лишних заморочек, то со последним уже все гораздо веселей.
два дополнительных значения мы получим за счет старт и стоп битов.
00000001 — 2/10
00000011 — 3/10
00000111 — 4/10
00001111 — 5/10
00011111 — 6/10
00111111 — 7/10
01111111 — 8/10
11111111 — 9/10
Красота!=)))))
Вначале передатчик бросает линию в низкий уровень — это старт бит
. Почуяв что линия просела, приемник выжидает интервал Т1 и считывает первый бит, потом через интервалы Т2 выковыриваются остальные биты. Последний бит это стоп бит
. Говорящий о том, что передача этого байта завершена. Это в самом простом случае.
Практически каждая фирма делает свой преобразователь, так что тут сгодится и ST232
, и ADM232
, и HIN232
. Схемка простая как три копейки — вход, выход, питание и обвязка из пяти конденсаторов. Конденсаторы обычно ставятся 1uF
электролиты, но в некоторых модификациях ставится 0.1uF
керамика. Я везде впаивал 0.1uF
керамику и обычно этого хватало. :) Работает как часы. Если же на высоких скоростях будет глючить, то надо будет повышать емкость.
Втыкается в разъем COM
порта. Подается 5 вольт питания на схему, а затем замыкаешь Rx
на Tx
(у меня это зеленый и желтый провода). 
SFR
адрес - 0x98
.
0x00
.
Регистр имеет побитовую адресацию.номер
мнемоника
описание
7
SM0
SM1
, SM0
биты определяют режим работы последовательного порта.
SM0
SM1
Выбранный режим
0
0
режим 0:
синхронный режим с фиксированной скоростью f core/2 .
0
1
режим 1:
8-битный асинхронный режим с настраиваемой скоростью передачи данных.
1
0
режим 2:
9-битный асинхронный режим с фиксированной скоростью f core /32 или f core /16.
1
1
режим 3:
9-битный асинхронный режим с настраиваемой скоростью передачи данных.
6
SM1
5
SM2
Бит управления режимом приемопередатчика. Устанавливается программно для запрета приема сообщения, в котором девятый бит имеет значение “0”. Такой режим используется при реализации сетевого протокола в многопроцессорной системе.
4
REN
Бит разрешения приема данных через последовательный порт. Устанавливается программно, для разрешения приема.
3
TB8
9-ый бит передатчика последовательного порта. Данные загруженные в TB8 передаются девятым битом. Это актуально для режима работы UART 2 и 3.
2
RB8
9-ый бит приемника последовательного порта. В режиме работы 2 и 3 в этот бит загружается принятый девятый бит данных. В режиме 1 в этом бите хранится СТОП-бит.
1
TI
Флаг прерывания передатчика последовательного порта. Устанавливается аппаратно при окончании передачи байта. Флаг должен сбрасываться (запись “0”) программно.
0
RI
Флаг прерывания приемника последовательного порта. Устанавливается аппаратно при окончании приема байта. Флаг должен сбрасываться (запись “0”) программно.
Рисунок 2 – Структурная схема Таймера 3
SFR
адрес - 0x9E
.
Значение после подачи питания 0x00
.номер
мнемоника
описание
7
T3EN
Разрешение Таймера 3.
Когда бит установлен (T3EN = 1
) синхронизация приемника и передатчика последовательного порта происходит от Таймера 3.
Когда бит сброшен (T3EN = 0
) - синхронизация от Таймера 1.
6
Не используются
5
4
3
2
DIV2
Биты целочисленного делителя DIV
.
DIV2
DIV1
DIV0
DIV
0
0
0
0
0
0
1
1
0
1
0
2
0
1
1
3
1
0
0
4
1
0
1
5
1
1
0
6
1
1
1
7
1
DIV1
0
DIV0
SFR
адрес - 0x9D
.
Значение после подачи питания 0x00
.
Регистр не имеет побитовой адресации.
.0
.1
.2
.3
.4
.5
.6
.7
.8
.9
.A
.B
.C
.D
.E
.F
0.
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
1.
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
...
2.
!
"
#
$
%
&
"
(
)
*
+
,
-
.
/
3.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
:
;
<
=
>
?
4.
@
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
5.
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
[
\
]
^
_
6.
`
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
m
n
o
7.
p
q
r
s
t
u
v
w
x
y
z
{
|
}
~
...
Рисунок 4 – Настройка опций терминала
Рисунок 5 – Настройка скорости UART
4 Задание к работе в лаборатории
номер вариант
скорость UART
1
300 бит/с
2
600 бит/с
3
1200 бит/с
4
1800 бит/с
5
2400 бит/с
6
4800 бит/с
7
7200 бит/с
8
9600 бит/с
9
600 бит/с
10
1200 бит/с
11
1800 бит/с
12
2400 бит/с
13
4800 бит/с
14
7200 бит/с
15
9600 бит/с
5 Указания к составлению отчета
От телеграфа к COM-порту
Физика интерфейса
Эти линии СОМ-порта задействованы при передаче без аппаратного управления потоком данных. При аппаратном потоке задействованы еще дополнительные интерфейсные линии (DTS, RTS и пр.). Выход передатчика TX соединен с входом приемника RX и наоборот. Электрический принцип работы RS-232 отличается от стандартной 5-вольтовой TTL логики. В этом протоколе логический нуль лежит от +3 до +12 вольт, а единица от -3 до -12, соответственно. Промежуток от -3 до +3 вольт считается зоной неопределенности. Учти, что все напряжения указаны относительно корпуса компьютера, или земли. Теперь, я думаю, ты понимаешь, зачем в компьютерном блоке питания существует сразу два напряжения: -12 и +12 вольт. Они были введены специально для работы СОМ-порта.
Приём сигнала по RS-232 (взято из книги М.Гук «Аппаратные интерфейсы ПК»)
Сигнал UART на экране осциллографа. Виден старт бит, данные и стоповый бит. Спасибо за картинкуСкорость работы
Такой разный протокол
Устройства, которые имеют на своём борту UART, по часовой стрелке: мышка, ридер-эмулятор SMART-карт, КПК Palm m105, отладочная плата для микроконтроллера ATtiny2313 (или AT89C2051), модем.
Сопряжение интерфейсов
Что нам это дает?
Апдейтим роутер
Сразу хочу отметить, что интерфейс UART в каждом роутере выглядит по-разному. В большинстве случаев, это не распаянные отверстия на плате. Правда, в одном роутере от ASUS я даже встретил полностью подписанный разъем.Собираем преобразователь
Исходники для сборки
Распаянные иголки на плате роутера.
Собраная плата
Подключаем питание. Включаем и начинаем наши злостные эксперименты.
Прожигаем отверстие для вывода проводов
Распаянный СОМ-порт
Всё в сборе. Обратите внимание, что красный провод питания идёт к разъёму адаптера роутера. Узелок внутри сделан, для того чтобы рывком на оторвать припаянные провода.
Настройка терминала
Последовательный порт /dev/ttyS0
* Аппаратное управление потоком - нет
* Программное управление потоком - нет
Настройка
Лог загрузки роутера в программе minicom
Автономное плаванье
Линукс компьютер:)
Итоги
1. Михаил Гук «Аппаратные интерфейсы ПК» - просто студенческая библия по персоналке.
UART
описывает логику работу
, здесь логическая 1-а
подразумевается как высокий
уровень сигнала
, а логический 0-ль,
как низкий уровень сигнала
. Физически…, что такое низкий
и высокий
уровень сигнала зависит от технологии
на которой построена микросхема
— TTL
, CMOS
и т.д.
Если вы хотите поподробнее ознакомиться с RS-232,
рекомендую прочесть обзор стандарта
на сайте .Вам будет интересно:
