Đề tài 8. Nghiên cứu tìm hiểu chuẩn nối tiếp RS232C

ảnh chuẩn nối tiếp RS232 1.Đặt vấn đề +Ngày nay các thiết bị đo lường, điều khiển … đều phải giao tiếp với máy tính để quan sát thông số và chế độ hoạt động của thiết bị như thế nào?. +C

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÀI TẬP LỚN : KIẾN TRÚC MÁY TÍNH

ĐỀ TÀI:

TÌM HI U CHU N GIAO TI P N I TI P RS232 ỂU CHUẨN GIAO TIẾP NỐI TIẾP RS232 ẨN GIAO TIẾP NỐI TIẾP RS232 ẾP NỐI TIẾP RS232 ỐI TIẾP RS232 ẾP NỐI TIẾP RS232

NHÓM 6-KHMT1-K10

1.NGUYỄN THỊ ÁNH 2.NGUYỄN THỊ HẠNH 3.NGUYỄN THỊ THU HÀ 4.ĐỖ THỊ AN

Trang 2

5.HỒ THỊ TRANG

0O0 MỤC LỤC 0O0 CHUẨN NỐI TIẾP GIAO TIẾP RS232

PHẦN I :T Ổ NG QUAN VỀ CHUẨN NỐI TIẾP RS232 2

1.Đặt vấn đề.

2.Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS-232 theo tiêu chuẩn TIA/EIA-232(*)-F như sau:

3.Những đặc điểm cần lưu ý trong chuẩn RS232.

4.Các mức điện áp đường truyền.

5.Ưu điểm của giao diện RS232.

PHẦN II.CÁC CỔNG KẾT NỐI RS232 HỖ TRỢ VÀ MẠCH CHUẨN GIAO TIẾP VỚI RS232.

1.Mạch chuẩn giao rs232 dùng ic Max 232.

2.Mạch chuẩn giao tiếp RS232 dùng DS275.

3.Mạch chuẩn giao tiếp RS232 dùng transitor.

PHẦN III.NGUYÊN LÝ THU PHÁT TÍN HIỆU THEO CHUẨN

RS232/RS232C 11

1.Truyền dữ liệu.

2.Truyền thông giữa hai nút.

Trang 3

3 Truy xuất trực tiếp thông qua cổng.

Trang 4

I TỔNG QUÁT CH UNG VỀ CHUẨN NỐI TIẾP RS232

Hình 1 ảnh chuẩn nối tiếp RS232

1.Đặt vấn đề

+Ngày nay các thiết bị đo lường, điều khiển … đều phải giao tiếp với máy tính để quan sát thông số và chế độ hoạt động của thiết bị như thế nào? Chuẩn giao tiếp được coi là đơn giản và dễ dùng đó là RS232 Hầu như các thiết bị đều được giao tiếp với máy tính thông qua chuẩn này

+Chuẩn giao tiếp RS232 là một trong những kỹ thuật được sử dụng rộng rãi hiện nay để nối ghép các thiết bị ngoại vi với máy tính.vd:máy chiếu –máy tính,tivi-máy tính Nó là một chuẩn giao tiếp nối tiếp dùng định dạng không đồng bộ, kết nối nhiều nhất là hai thiết

bị , chiều dài kết nối lớn nhất cho phép để đảm bảo dữ liệu là 12,5-25,4m, tốc độ 20kbit/s đôi khi tốc độ 115kbit/s với một số thiết bị đặc biệt(Ngày nay có thể cao hơn)

Trang 5

+Có hai phiên bản RS232 được lưu hành trong thời gian tương đối dài là RS232B và RS232C Nhưng cho đến nay thì phiên bản RS232B cũ thì ít được dùng còn RS232C hiện vẫn được dùng và tồn tại thường được gọi là tên ngắn gọn là chuẩn RS232

2.Các đặc tính kỹ thuật của chuẩn RS-232 theo tiêu chuẩn TIA/EIA-232(*)-F như sau:

Chiều dài cable cực đại 15m (50 Feet)

Tốc độ dữ liệu cực đại 20 Kbps

Điện áp ngõ ra cực đại ± 25V

Điện áp ngõ ra có tải ± 5V đến ± 15V

Trở kháng tải 3K đến 7K

Điện áp ngõ vào ± 15V

Độ nhạy ngõ vào ± 3V

Trở kháng ngõ vào 3K đến 7K

Các tốc độ truyền dữ liệu thong dụng trong cổng nối tiếp là : 1200

bps,4800bps,9600pbs,1920bps

( Ghi chú(*) chuẩn TIA/EIA:

TIA : Telecommunications Industry Association - Hiệp hội công nghiệp viễn thông

EIA: Electronics Industries Alliance Hiệp hội công nghiệp điện tử

Một tiêu chuẩn quy định giao tiếp trực tiếp giữa các máy tính và modem ban đầu được soạn

ra như một đề nghị tiêu chuẩn, đó là "RS" RS-232 Sau đó nó được thực hiện theo EIA là EIA-232 Tiếp đó tiêu chuẩn này được quản lý bởi TIA và được đổi tên cho tới nay là

TIA-232 Bởi vì tiêu chuẩn EIA đã được công nhận bởi ANSI để phát triển các tiêu chuẩn trong lĩn vực của nó Các tiêu chuẩn này thường được gọi như là ANSI TIA-232 ( trước đây là ANSI EIA/TIA-232') EIA-232 :

RS-232 đặc tính điện tử mạch giao diện kỹ thuật số điện áp một đầu cuối ( truyền dữ liệu nối tiếp )

Trang 6

3.Những đặc điểm cần lưu ý trong chuẩn RS232

+ Trong chuẩn RS232 có mức giới hạn trên và dưới (logic 0 và 1) là +-12V Hiện nay đang được cố định trở kháng tải trong phạm vi từ 3000 ôm - 7000 ôm

+ Mức logic 1 có điện áp nằm trong khoảng -3V đến -12V, mức logic 0 từ +-3V đến 12V + Tốc độ truyền nhận dữ liệu cực đại là 100kbps ( ngày nay có thể lớn hơn)

+ Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF

+ Trở kháng tải phải lớn hơn 3000 ôm nhưng phải nhỏ hơn 7000 ôm

+ Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng nối tiếp RS232 không vượt qua 15m nếu chúng ta không sử model

+ Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn :

50,75,110,750,300,600,1200,2400,4800,9600,19200,28800,38400 56600,115200 bp

4.Các mức điện áp đường truyền

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 Do đó ngay từ đầu tiên ra đời nó đã mang vẻ lỗi thời của chuẩn TTL, nó vấn sử dụng các mức điện áp tương thích TTL để mô tả các mức logic

0 và 1 Ngoài mức điện áp tiêu chuẩn cũng cố định các giá trị trở kháng tải được đấu vào bus của bộ phận và các trở kháng ra của bộ phát

Mức điện áp của tiêu chuẩn RS232C ( chuẩn thường dùng bây giờ) được mô tả như sau: + Mức logic 0 : +3V , +12V

+ Mức logic 1 : -12V, -3V

Các mức điện áp trong phạm vi từ -3V đến 3V là trạng thái chuyển tuyến 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

5.Ưu điểm của giao diện RS232.

+Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao;

+thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện;

+các mạch điện đơn giản có thể nhận điện áp nguồn nuôi qua cổng nối tiếp

Trang 7

II.CÁC CỔNG KẾT NỔI RS232 HỖ TRỢ -MẠCH CHUẨN GIAO TIẾP VỚI

RS232 II.1.Các công kết nối rs232 hỗ trợ

+Cổng RS232 trên PC

Hầu hết các máy tính cá nhân hiện nay đều được trang bị ít nhất là 1 cổng Com hay cổng nối tiếp RS232 Số lượng cổng Com có thể lên tới 4 tùy từng loại main máy tính Khi đó các cổng Com đó được đánh dấu là Com 1, Com 2, Com 3…Trên đó có 2 loại đầu nối được sử dụng cho cổng nối tiếp RS232 loại 9 chân (DB9) hoặc 25 chân (DB25) Tuy hai loại đầu nối này có cùng song song nhưng hai loại đầu nối này được phân biệt bởi cổng đực (DB9) và cổng cái (DB25)

Loại 25 chân loại 9 chân

Hình 2.2 đầu nối được sử dụng cho RS232

Hình 3.sơ đồ giác cắm và chiều tín hiệu.

Mổ tả ý nghĩa các chân:

Trang 8

D25 D9 Tín

hiệu

Hướng truyền Mô tả

1 - - - Protected ground: nối đất bảo vệ

2 3 TxD *DTE -> DCE Transmitted data: dữ liệu truyền

3 2 RxD DCE -> DTE Received data: dữ liệu nhận

4 7 RTS DTE -> DCE Request to send: DTE yêu cầu truyền dữ liệu

5 8 CTS DCE -> DTE Clear to send: DCE sẵn sàng nhận dữ liệu

6 6 DSR DCE -> DTE Data set ready: DCE sẵn sàng làm việc

7 5 GND - Ground: nối đất (0V)

8 1 DCD DCE->DTE Data carier detect: DCE phát hiện sóng mang

20 4 DTR DTE->DCE Data terminal ready: DTE sẵn sàng làm việc

22 9 RI DCE->DTE Ring indicator: báo chuông

23 - DSRD DCE->DTE Data signal rate detector: dò tốc độ truyền

24 - TSET DTE->DCE Transmit Signal Element Timing: tín hiệu định thời

truyền đi từ DTE

15 - TSET DCE->DTE Transmitter Signal Element Timing: tín hiệu định thời

truyền từ DCE để truyền dữ liệu

17 - RSET DCE->DTE Receiver Signal Element Timing: tín hiệu định thời

truyền từ DCE để truyền dữ liệu

18 - LL Local Loopback: kiểm tra cổng

21 - RL DCE->DTE Remote Loopback: Tạo ra bởi DCE khi tín hiệu nhận

từ DCE lỗi

14 - STxD DTE->DCE Secondary Transmitted Data

16 - SRxD DCE->DTE Secondary Received Data

19 - SRTS DTE->DCE Secondary Request To Send

13 - SCTS DCE->DTE Secondary Clear To Send

12 - SDSR

D DCE->DTE Secondary Received Line Signal Detector

25 - TM Test Mode

9 - Dành riêng cho chế độ test

10 - Dành riêng cho chế độ test

Trang 9

(*Ghi chú:DTE-DCE

*DTE(Data terminal Equipment) là các thiết bị tiếp nhận hay truyền dữ liệu như máy tinh,máy in,vi điều khiển,…DCE (Data Communication Equipment) điển hình

là một modem hoặc thiết bị truyền thông khác DCE nằm giữa DTE (data terminal equipment) và một mạch truyền như đường điện thoại )

II.2 CÁC MẠCH CHUẨN GIAO TIẾP VỚI RS232

+Khi thực hiện giao tiếp với vi điều khiển ,ta phải dùng thêm mạch chuyển mức logictừ TTL/E232 (TTL transitor -transitor-logic:sử dụng 2 vi mạch transitor) và ngược lại Các vi mạch thường sử dụng là MAX232 của Maxim hay DS275 của Dallas

1.Mạch chuẩn giao rs232 dùng ic Max 232.

a )giới thiệu

+Max232 là IC chuyên dùng cho giao tiếp giữa RS232 và thiết bị ngoại vi Max232 là IC của hãng Maxim Đây là IC chay ổn định và được sử dụng phổ biến trong các mạch giao tiếp chuẩn RS232 IC MAX232 là chuẩn giao tiếp nối tiếp dùng định dạng không đồng bộ, kết nối nhiều nhất hai thiết bị, chiều dài kết nối nằm trong khoảng 12.5m đến 25.4m Ưu điểm có khả năng chống nhiễu cao MAX232 sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch giữa một dây dẫn và đất

Hình 4.IC Max 232

Trang 10

+Vi mạch MAX 232 có hai bộ đệm và hai bộ nhận Đường dẫn điều khiển lối vào CTS, điều khiển việc xuất ra dữ liệu ở cổng nối tiếp khi cần thiết, được nối với chân 9 của vi mạch MAX 232 Còn chân RST (chân 10 của vi mạch MAX ) nối với đường dẫn bắt tay để điều khiển quá trình nhận Thường thì các đường dẫn bắt tay được nối với cổng nối tiếp qua các cầu nối, để khi không dùng đến nữa có thể hở mạch các cầu này Cách truyền dữ liệu đơn giản nhất là chỉ dùng ba đường dẫn TxD, RxD và GND (mass)

Hình 5.Sơ đồ chân ic max232

b )phương thức truyền dữ liệu giữa MAX232 và cổng com

Mạch giao tiếp như sau:

Hình 6.Mạch giao tiếp của max232 với rs232

Trang 11

+Chuẩn RS232 có giao diện kết nối điểm điểm Chủ yếu sử dụng 2 chân RxD (chân 2) và TxD (chân 3) để trao đổi dữ liệu Khi máy tính cần truyền dữ liệu đến các thiết bị thì thông qua chân TxD, máy tính gởi dữ liệu của nó đến các thiết bị khác Trong khi đó dữ liệu mà máy tính nhận được, lại được dẫn đến chân nối RxD Các tín hiệu khác đóng vai trò như là tín hiệu hỗ trợ khi trao đổi thông tin và vì vậy không phải trong mọi ứng dụng đều dùng đến

Hình 7.minh họa phương thức truyền dữ liệu chuẩn max232

+Các bit dữ liệu được gởi đi theo kiểu đảo ngược, nghĩa là các bit có giá trị “1” sẽ có mức điện áp LOW, các bit có giá trị “0” sẽ có mức điện áp HIGH Mức tín hiệu nhận và truyền qua chân RxD và TxD thông thường nằm trong khoảng –12V đến +12V Mức điện áp LOW đối bit 1 nằm giữa -3V đến -12V, mức điện áp HIGH với bit 0 nằm trong khoảng +3V đến +12V

+Một chuỗi dữ liệu truyền đi theo dạng nối tiếp nhau trên một đường dẫn: bắt đầu bằng một bit khởi đầu (Start bit), tiếp theo đó là các bit dữ liệu (data bit), bit thấp đi trước Số bit

dữ liệu nằm trong khoảng 5 đến 8 bit, tiếp đó là bit kiểm tra chẳn lẻ (Parity) và cuối cùng là bit kết thúc (stop bit) Hình thức truyền này có khả năng dùng cho những khoảng cách lớn, bởi vì các khả năng gây nhiễu là nhỏ hơn là dùng

cổng song song Tốc độ truyền được thiết lập bằng tham số Baudrate, là số bit truyền đi trong 1 giây, thông thường là 300, 600, 1500, 2400, 4800, 9600 và 19200

1.Mạch chuẩn giao tiếp RS232 dùng DS275

Đây cũng là IC của hãng Maxim DS275 được dùng trong các mạch giao tiếp của chuẩn RS232 nhưng do nó chỉ là bán song công và dùng trong các thiết kế công suất nhỏ

Trang 12

Hình 8 DS275

Mạch giao tiếp khá đơn giản Do bán song công nên trong các ứng dụng ít được dùng

3.Mạch chuẩn giao tiếp RS232 dùng transitor

Mạch sử dụng 2 transior để giao tiếp RS232

Trang 13

Hình 10.mạch giao tiếp dùng transitor

III.NGUYÊN LÝ THU PHÁT TÍN HIỆU THEO CHUẨN RS232. 1.Truyền dữ liệu:

Định dạng của khung truyền dữ liệu theo chuẩn RS-232 như sau:

Hình 11.mô tả tín hiệu truyền

Trang 14

+Dạng tín hiệu truyền mô tả như sau (truyền ký tự A):

-Truyền dữ liệu qua cổng nối tiếp RS232 được thực hiện không đồng bộ Do vậy nên tại một thời điểm chỉ có một bit được truyền Bộ truyền gửi một bit bắt đầu (bit start) để thông báo cho bộ nhận biết một ký tự sẽ được gửi đến trong lần truyền bit tiếp theo Bit này luôn bắt đầu bằng mức 0 Tiếp theo đó là các bit dữ liệu (bit data) được gửi dưới dạng mã ASCII (có thể là 5,6,7, hay 8 bit dữ liệu) sau đó là một Parity bit (kiểm tra bit chẵn, lẻ hay không) và cuối cùng là bit stop (còn gọi là bit dừng) có thể là 1 hay 2 bit Stop

+Tốc độ baud

Đây là một tham số đặc trưng của RS232 Tham số này chính là đặc trưng cho quá trình truyền dữ liệu qua cổng nối tiếp RS232 là tốc độ truyền nhận dữ liệu hay còn gọi là tốc độ bit Tốc độ bit được định nghĩa là số bit truyền được trong thời gian 1 giây Tốc độ bit này

phải được thiết lập ở bên phát và bên nhận đều phải có tốc độ như nhau ( tốc độ giữa vi điều khiển và máy tính phải chung nhau một tốc độ truyền bit)

Ngoài tốc độ bit còn một tham số để mô tả tốc độ truyền là tốc độ baud Tốc độ baud liên quan đến tốc độ mà phân tử mã hóa dữ liệu được sử dụng để diễn tả bit được truyền, còn tốc độ bit thì phản ánh tốc độ mà phân tử mã hóa dữ liệu được sử dụng để diễn tả bit được truyền Vì một phần tử báo hiệu sự mã hóa một bit nên khi đó hai tốc độ bit và tốc độ baud

là phải đồng nhất

Một số tốc độ baud thường dùng: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800,

9600, 19200, 28800, 38400, 56000, 115200 Trong thiết bị thường dùng tốc độ baud

là 19200

+Bit chẵn lẻ hay Parity bit

Đây là bit kiểm tra lỗi trên đường truyền Thực chất của quá trình kiểm tra lỗi khi truyền dữ liệu là bổ sung thêm dữ liệu được truyền để tìm ra hoặc sửa một số lỗi trong quá trình truyền Do đó trong chuẩn RS232 sử dụng một kỹ thuật kiểm tra chẵn lẻ Một bit chẵn lẻ được bổ sung vào dữ liệu được truyền để thấy số lượng các bit “1” được gửi trong một khung truyền là chẵn hay lẻ

Một Parity bit chỉ có thể tìm ra một số lẻ các lỗi như là 1, 3, 5, 7, 9… Nếu như một bit mắc lỗi thì bit Parity bit sẽ trùng giá trị với trường hợp không mắc lỗi vì thế không phát hiện ra lỗi Do đó trong kỹ thuật mã hóa lỗi này không được sử dụng trong trường hợp có khả năng một vài bit bị mắc lỗi

2.Truyền thông giữa hai nút:

Các sơ đồ khi kết nối dùng cổng nối tiếp:

Trang 15

Hình 12 – Kết nối đơn giản trong truyền thông nối tiếp

+Khi thực hiện kết nối như trên, quá trình truyền phải bảo đảm tốc độ ở đầu phát và thu giống nhau Khi có dữ liệu đến DTE, dữ liệu này sẽ được đưa vào bộ đệm và tạo ngắt Ngoài ra, khi thực hiện kết nối giữa hai DTE, ta còn dùng sơ đồ sau:

Hình 13 – Sơ đồ Kết nối trong truyền thông nối tiếp dùng tín hiệu bắt tay

Khi DTE1 cần truyền dữ liệu thì cho DTR tích cực -> tác động lên DSR của DTE2 cho biết sẵn sàng nhận dữ liệu và cho biết đã nhận được sóng mang của MODEM (ảo) Sau đó, DTE1 tích cực chân RTS để tác động đến chân CTS của DTE2 cho biết DTE1 có thể nhận

dữ liệu Khi thực hiện kết nối giữa DTE và DCE, do tốc độ truyền khác nhau nên phải thực hiện điều khiển lưu lượng Quá trinh điều khiển này có thể thực hiện bằng phần mềm hay phần cứng Quá trình điều khiển bằng phần mềm thực hiện bằng hai ký tự Xon và Xoff Ký

tự Xon được DCE gởi đi khi rảnh (có thể nhận dữ liệu) Nếu DCE bận thì sẽ gởi ký tự Xoff Quá trình điều khiển bằng phần cứng dùng hai chân RTS và CTS Nếu DTE muốn truyền dữ liệu thì sẽ gởi RTS để yêu cầu truyền, DCE nếu có khả năng nhận dữ liệu (đang rảnh) thì gởi lại CTS

Trang 16

3 Truy xuất trực tiếp thông qua cổng:

Các cổng nối tiếp trong máy tính được đánh số là COM1, COM2, COM3, COM4 với các địa chỉ như sau:

Tên Địa chỉ Ngắt Vị trí chứa địa chỉ

COM1 3F8h 4 0000h:0400h

COM2 2F8h 3 0000h:0402h

COM3 3F8h 4 0000h:0404h

COM4 2F8h 3 0000h:0406h

Giao tiếp nối tiếp trong máy tính sử dụng vi mạch UART với các thanh ghi cho trong bảng sau:

Định dạng
Số trang	20
Dung lượng	0,95 MB