Тема 9. Последовательный интерфейс в МК

Используется для объединения контроллера в сеть, подключения некоторых внешних устройств (датчиков, двигателей, принтеров - USB и т.д.). Последовательный интерфейс обозначает, что любой символ передается по каналу последовательным кодом. Канал может быть электрический, оптический, радиоканал. Биты, кодирующие передаваемый символ, передаются последовательно, начиная с младшего.

Задачи, которые решаются средствами модуля последовательного ввода/вывода, могут быть условно разделены на три группы:

♦ Связь встраиваемой МП-системы с системой управления верхнего уровня: промышленным компьютером, программируемым контроллером, офисным компьютером. Наиболее часто для этих целей используются интерфейсы RS-232C и RS-485.

♦ Связь с внешними по отношению к МК периферийными ИС встраиваемой МП-системы, а также с датчиками физических величин с последовательным выходом. Для этих целей используются интерфейсы SPI, l²C, а также нестандартные протоколы обмена.

♦ Интерфейс связи с локальной сетью в мультимикропроцессорных системах. В системах с числом МК до пяти обычно используют сети на основе интерфейсов l²C, RS-232C, RS-485 с собственными сетевыми протоколами верхнего уровня. В более сложных системах все более популярным становится протокол CAN.

Данные передаются в последовательном коде, то есть биты передаются во временной последовательности друг за другом по одному каналу связи. Это даёт возможность использовать один канал связи вместо нескольких в случае параллельного кода. Однако при этом снижается быстродействие канала связи. Различают полудуплексные и дуплексные каналы последовательной связи. В случае полудуплексного канала данные передаются по одному и тому же каналу в обе стороны, но в каждый конкретный момент времени только в одну сторону.

В случае дуплексного канала данные передаются по двум каналам (в одну сторону - по одному, в другую - по другому). При этом появляется возможность передавать информацию в обе стороны одновременно.

Кадр для передачи последовательного канала:

стоп бит символ старт бит

К – бит контроля (на четность и нечетность), помогает обнаруживать ошибки.

По методу синхронизации различают синхронные и асинхронные каналы связи.

· При синхронном методе передачи каждый передаваемый бит данных синхронизируется импульсом в канале синхронизации.

При этом по каналу данных передаются только собственно данные.

Однако, для его организации необходим дополнительный канал синхросигнала.

· При асинхронном методе передачи канал синхронизации отсутствует. Это вызывает необходимость передавать по каналу данных дополнительную информацию для синхронизации приемной стороны.

Первым в посылке передается “СТАРТ – бит” нулевого уровня. Приняв его, приемная сторона подстраивает фазу своих синхросигналов в соответствии с моментом прихода СТАРТ – бита. После него один за другим следуют биты данных. В конце цепочки данных может следовать бит четности для проверки правильности приема. Заканчивается посылка СТОП – битом единичного уровня. Частота передачи, то есть время передачи одного бита заранее должны быть согласованы на передающей и приемной сторонах.

МК содержит обычно 1-3 последовательных порта. С технической точки зрения интерфейсы отличаются:

1. режимом передачи данных (синхронный и асинхронный);

2. формой кадра (кол-во передаваемых бит для кодирования символа и специальных бит);

3. уровнями передаваемых сигналов и скоростью обмена;

4. вид и количество физических линий;

5. расстоянием передачи данных между источником и приемником.