Serielle Schnittstelle

Serielle Schnittstellen (aus Lernprogramm)
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Serielle Schnittstellen können grundsätzlich synchron bzw. asynchron arbeiten
UART: Universal AsynchRonous Transmitter, d.h. Universeller asynchroner Sende- und
Empfangsbaustein
Merkmale von UART
 Der Sender muß dem Empfänger Anfang und Ende des Datenwortes durch Start- und Stop –
Bit angeben
 Start - Bit log. „0“
 Stop - Bit log „1“
 Datenwort wird mit niedrigstem Daten – Bit Do zuerst übertragen
 Es können 1; 1,5 oder 2 Stop – Bits verwendet werden
 1,5 Bit entspricht 1,5 Bit – Zeiten
 Start- und Stopbits werden zur Synchronisation verwendet
 Anzahl der Stop – Bits muß zw. Sender und Empfänger vereinbart werden. Dies erfolgt im PC
softwaremäßig; in der Peripherie soft- oder hardwaremäßig
 Im PC wird die Anzahl der Stopbits entweder durch die Anwendersoftware oder das
Betriebssystem festgelegt
 Unter WIN95 erfolgt diese Einstellung im Gerätemanager
unter DOS mit z.B. mode com2:9600,n,8,1
 Die Übertragungsleitungen werden bei der seriellen Übertragung mit neg. Logik betrieben,
d.h. log. „0“ entspricht der höheren Spannung (H - Pegel)
log. „1“ entspricht der niedrigeren Spg. (L- Pegel)
 V.28 H - Pegel +3 bis + 15 V
L – Pegel -3 bis – 15 V
 Die Übertragungsgeschwindigkeit wird in Baud oder Bit/s angegeben
 Übertragungsraten bis zu 115.200 Bit/s sind möglich. Dies ist abhängig von den
Leitungsverlusten und der Länge der Leitung. Je länger die Leitung, umso geringer die
Übertragungsraten.
 Sender und Empfänger einigen sich auf eine Übertragungsrate
 Es kann ein Parity – Bit mit übertragen werden. Hierzu gibt es prinzipiell 2 Möglichkeiten:
gerade (parity even) und ungerade Parität (parity odd)
 Die Summe der 1 entscheidet über gerade und ungerade Parität. Bei gerader Parität muß die
Summe der 1en gerade sein.
 MOS DOS z.B. mode com1:9600,n,8,1
n: none: keine Parität
e: even: gerade Parität
o: odd: ungerade Parität
 zwischen Sender und Empfänger wird eine Einigung erzielt über
a) Anzahl der Start- und Stop – Bits
b) Anzahl der Datenbits
c) Übertragungsgeschwindigkeit
d) Paritätsprüfung
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Anschlüsse und Handshaking bei seriellen Schnittstellen
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serielle Schnittstelle COM1 und COM2
Die seriellen Schnittstellen sind genormt
COM Port
RS232C
amerikanische Norm
definiert funktionelle und
elektrische Eigenschaften
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V24/V28
europäische Norm
V24 def. funktionelle Eigenschaften
V28 def. elektrische Eigenschaften
Normstecker sind 9 polig oder 25 polig Sub - D Stecker
Die Anschlußleitungen der seriellen Schnittstelle sind aktiv bei log. „0“
TxD – Sendedaten
RxD – Empfangsdaten
Bei 2 Geräten wird zur Datenübertragung ein Cross Over kabel (gekreuztes Kabel), Null –
Modem –Kabel verwendet
Um einen Datenverlust auszuschließen muß zwischen Sender und Empfänger ein
Quittierungsverkehr aufgebaut werden. Dies wird realisiert durch:
a) Handshaking (Händeschütteln) oder
b) Flow Control (Flußsteuerung)
Es gibt 2 Arten von Handshaking
Handshaking
Software
Hardware
XON – XOFF
RTS – CTS oder DSR – DTR
Das langsamste Gerät zeigt an ob es noch Daten verarbeitet oder empfangsbereit ist
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am gebräuchlichsten ist das XON – XOFF – Protokoll
1. Empfänger sendet über XON (11H -ASCII), daß Puffer leer ist
2. Sender sendet Daten
3. Ein Puffer wird beim Empfänger gefüllt. Puffer voll. Empf. sendet XOFF (13 H )
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Das XON – XOFF – Protokoll ist relativ zeitaufwendig. Deshalb wird bei geringeren
Entfernungen das Handshaking über zusätzliche Steuerleitungen durchgeführt (Hardware –
Handshake). Hierzu werden die Steuerleitungen
RTS – CTS oder
DTR – DSR verwendet
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RTS – CTS (Hardware Handshak)
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a)
b)
c)
d)
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Sender meldet über RTS, daß er Daten senden möchte
Empfänger erkennt dies an CTS und sendet über RTS seine Empfangsbereitschaft
Sender sendet, Empfänger legt Daten im Puffer ab
Puffer voll. Der Empfänger deaktiviert RTS
DTR – DSR: Ähnlich wie RTS – CTS nur über andere Steuerleitungen
Port – Adressen der COM – Ports . Die Eigenschaften für die COM – Ports wird IM E/A Bereich
und den Interrupts festgelegt
MS –DOS z.B. debug, -o03e8 55
-o: output
03e8 Portadresse der Schnittstelle
55 zu sendende Datenwert
-? Liste aller Debug – Kommandos
-q verlassen des Programmes
Erste Hilfe im Fehlerfall
1. Feststellung der Belegung der Schnittstellenstecker, d.h., als Grundlage sollten die jeweiligen
Herstellerangaben der Geräte vorhanden sein (z.B. von der Norm abweichende Steckerbelegung).
2. Überprüfung einer DEE- oder DÜE-Zuordnung, d.h. Festlegung einer geradeaus oder gekreuzten
Verbindung und Bestimmung der zuemanderpassenden Steckerverbindungen (,,männlich", ,,weiblich",
9-oder 25poliger Typ usw.).
3. Definition der Kabelbelegung, d.h., aus den vorherigen Angaben wird ein entsprechendes
Schnittstellenkabel hergestellt
4. Einstellung der Übertragungsparameter, d.h., zur korrekten Übertragung müssen die Baudrate und
der Zeichenrahmen übereinstimmen.
5. Beachtung der Handshake-Verfahren, d.h., ob z.B. ein Softwarehandshake, wie das XONIXOFFProtokoll oder ein Hardwarehandshake mit entsprechenden Steuerleitungen erforderlich ist.
6 Testen des Schnittstellenkabels, d.h. Überprüfung der Leitungszuordnung (z.B. über eine
Schnittstelien-Testbox) und Überprüfung auf mechanische Fehler.
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