PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать

Интерфейсы RS-232 и RS-423 являются несимметричными (или небалансными), поскольку приемник контролирует потенциал между сигнальной линией и локальным общим проводом. И хотя «земли» передатчика и приемника, как правило, объединяются между собой, импеданс этой линии при ее значительной протяженности может привести к появлению большой разности потенциалов на ее концах, в результате чего уменьшится помехоустойчивость. Более того, любая наведенная извне помеха вносит в различные сигналы неодинаковые искажения, что вызвано неидентичностью электрических характеристик сигнальных линий. Поэтому такие интерфейсы и называются несимметричными.

Интерфейсы RS-422 (1978 г.) и RS-485 (1983 г.) относятся к классу симметричных. В таких интерфейсах каждая линия связи состоит из двух проводников, обычно свитых между собой, называемых витой парой. Логические уровни в такой линии представляются разностью потенциалов между проводниками, а не относительно общего провода. Обозначим проводники буквами А и В, тогда логическому нулю будет соответствовать соотношение А < В, алогической единице — А > В. На стороне приемника разницы потенциалов, превышающей значение ±200 мВ, будет достаточно для устойчивого распознавания логического уровня, при том, что передатчик обычно формирует сигналы ΔV= ±5 В. Так как проводники А и В имеют одинаковые электрические характеристики и свиты друг с другом, они совершенно идентичны для наводимых помех. Поскольку один и тот же сигнал окажется приложенным к обоим проводникам, а приемник контролирует разность потенциалов, отсекая синфазное напряжение величиной до ±7 В, очевидно, что помехоустойчивость такой симметричной линии связи гораздо выше, чем несимметричной. Имеющиеся в продаже кабели с витыми парами, используемые в локальных сетях (Local Area Network — LAN), обычно содержат три или четыре пары проводников, причем каждая пара имеет свой шаг скрутки. Это сделано для того, чтобы уменьшить уровень перекрестных помех между линиями. В шине USB, применяющейся в ПК, для передачи сигнала тоже используется симметричная линия связи.

Основным отличием между стандартами RS-422 и RS-485 является возможность использования в последнем нескольких передатчиков, так же как и приемников, что позволяет реализовать многоабонентскую сеть. Поскольку в каждый момент времени может быть активен только один передатчик, буфер передатчика должен иметь вход разрешения для выбора ведущего устройства. На линии RS-422 может быть только один передатчик, поэтому нет необходимости его запрещать.

Интерфейс RS-232 изначально был разработан для организации соединения терминал-модем, однако в настоящее время сфера его применения намного шире (см. Рис. 12.25). На Рис. 12.24, г показана простая дуплексная система с частотной манипуляцией (Frequency Shift Keying — FSK), в которой состояния mark/space в одном канале представляются сигналами с частотами 1070/1270 Гц, а в другом — 2025/2225 Гц. Указанные частоты хорошо подходят для передачи по обычной телефонной линии, имеющей полосу пропускания 300 Гц…3.4 кГц. Линии квитирования DCD (обнаружение несущей), CTS (готовность к приему) и RTS (готовность к передаче) используются для аппаратного управления потоком.

В большинстве модемов в настоящее время используется фазовая манипуляция (Phase Shift Keying — PSK). При этом для кодирования 3-битных групп кодов в одном временном интервале обычно используется не менее восьми различных фаз сигнала одной и той же частоты, сдвинутых друг относительно друга на 45°. За счет этого можно увеличить скорость передачи данных при той же скорости передачи сигналов, хотя и ценой снижения помехоустойчивости.

В качестве примера, на Рис. 12.25 показано соединение между микроконтроллером PIC и последовательным портом компьютера (или любым другим устройством, имеющим порт RS-232). Микросхема МАХ233 компании Maxim является сдвоенным приемопередатчиком RS-232, осуществляющим двустороннее преобразование сигналов + 12 В <=> 0 В (лог. 0) и -12 В <=> +5 В (лог. 1). Если линии квитирования не используются, что обычно имеет место при реализации простейших линий связи, ПК можно «обдурить», соединив выводы порта так, как показано на Рис. 12.25 (выход RTS соединен с входом CTS, а выход DTR — с входом DSR). В этом случае ПК будет считать, что последовательный интерфейс постоянно готов к приему данных. Микросхема МАХ232 имеет в общей сложности по два буфера на прием и на передачу, поэтому при необходимости ее можно будет использовать также для буферирования линий квитирования.