تكملة دورة المعالجات والمتحكمات المصغرة الجزء الأول (57-74)

المعالجات والمتحكمات المصغرة
المحاضرة الثانية
الأنظمة الفرعية للاتصالات التسلسلية
جامعة حلب – كلية الهندسة الكهربائية والالكترونية
سنة رابعة – قسم الميكاترونيكس
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
2 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
 يتم تبادل البيانات باستخدام التقنية التسلسلية أو التفرعية،
 باستخدام التقنية التفرعية، يتم إرسال بايت كامل من البيانات بوقت واحد من المرسل T
إلى المستقبل R .
 تكون هذه التقنية فعالة من ناحية الوقت، لكنها تحتاج إلى وجود ثمانية خطوط لنقل
البيانات.
 في التقنية التسلسلية، يتم إرسال البايت، عن طريق إرسال بِت في كل مرة.
عندما يتم استقبال 8 بتات، تتم عملية إعادة بناء للبايت.
 هذه التقنية غير فعالة من ناحية الوقت، لكن يمكن تشغيلها باستخدام خطين فقط لتبادل
البيانات.
الاتصالات التسلسلية
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
3 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
في النظام الغير متزامن، يتم استخدام طريقة إطار USART في بداية ونهاية
كل بايت من البيانات.
◦ بتات الإطار تقوم بتنبيه المنفذ Rx بوصول بايت، كما أنها تشير إلى اكتمال وصول هذا
البايت من البيانات.
◦ يكون تردد البيانات أبطأ من النظام المتزامن.
النظام المتزامن يحافظ على التزامن بين المنفذ Tx و Rx عن طريق ساعة
مشتركة.
◦ يتم إرسال واستقبال بتات البيانات مع أحد تغيرات الساعة الصاعدة أو الهابطة.
الغير متزامن بالمقارنة مع المتزامن
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
4 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
.1 معدل إرسال البيانات ) Baud Rate )
◦ يعبر عن معدلات إرسال البيانات بواحدة ]بت في الثانية[.
◦ المعدلات الشائعة هي: 300 ، 600 ، 1200 ، 1800 ، 2000 ، 2400 ، 4800 ، 9600 ، 19200 بت
في الثانية.
.2 الازدواجية التامة ) Full Duplex )
◦ يجب أن تكون قادرة على أداء عمليتي الإرسال والاستقبال بشكل متزامن.
◦ توجد قطعة عتاد صلب خاصة بالإرسال وأخرى خاصة بالاستقبال.
. 3 نصف ازدواجية ) Half Duplex )
◦ يحتوي النظام على قطعة وحيدة يجب أن يتم تحويلها من وضعية الإرسال إلى وضعية الاستقبال.
البارامترات )متحولات الحالة( التسلسلية
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
5 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
. 4 الازدواجية
◦ يمكن لبت الازدواجية أن يكتشف وجود خطأ في بت وحيد.
◦ في حالة الازدواجية الزوجية )الفردية(، يتم إعطاء القيمة 1 أو 0 لخانة بت
الازدواجية، وهو يعبر عن عدد الواحدات في بايت من البيانات متضمنا بت
الازدواجية إذا كان زوجيا )فرديا(.
◦ عند المستقبل، يتم عد البتات بما فيها بت الزوجية وذلك للتأكد من أن شرط
الزوجية لم يتغير، وفي حال تغير فإنه يدل على وجود خطأ أثناء الإرسال.
البارامترات )متحولات الحالة( التسلسلية
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
6 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
التسلسلات الأصلية والمرسلة في UART
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
7 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
البرمجة بطريقة عدم العودة إلى الصفر
◦ يتم إعطاء القيمة المنطقية 1 وذلك عن طريق تطبيق جهد مرتفع طوال الوقت الذي تكون فيه الخانة
محجوزة لبِت وحيد، و
◦ يتم إعطاء القيمة المنطقية 0 وذلك عن طريق تطبيق جهد منخفض طوال الوقت الذي تكون فيه الخانة
محجوزة لبت وحيد.
قاعدة الاتصال ) RS-232 )
◦ في القواعد القياسية EIA-232 ، يتم تمثيل ال 1 منطقي بالكمون – 12 فولت مستمر، وال 0 المنطقي
بالكمون + 12 فولت مستمر.
◦ عادة تتوافر شرائح )مثل MAX232 )
◦ تقوم بتحويل ال 5 فولت وال 0 فولت من دارة TX إلى المستويات المناسبة لدارة RS-232 .
◦ ثم تقوم بتحولها ثانية إلى المستوى 5 فولت و 0 فولت عند دارة المستقبل.
البرمجة التسلسلية والقواعد
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
8 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
مواقتة إشارة RS-232
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
9 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
مستويات الكمون في دارة مرسل تسلسلي RS-232 .
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
10 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
كيفية توصيل AVR مع آخر باستخدام توصيلات
قصيرة للغاية )بضعة إنشات فقط(.
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
11 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
قابلية استخدام شرائح قيادة الخط مع RS-232
دارة قيادة تكون عادة
متوفرة على شريحة واحدة
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
12 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
يبلغ أقصى طول يمكن استخدامها معه 20 مترا، بأقصى تردد نقل بيانات ممكن قيمته 20
كيلو بت في الثانية ) K baud ،)
◦ القيمة 0 منطقي مرتبطة بال + 12 فولت، وال 1 منطقي بال – 12 فولت.
◦ يمكن للمستقبل تمييز الفرق بين المستويات حتى إن وصلته إشارة بين المجال ± 5 فولت.
الأشياء القياسية في RS-232
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
13 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
المصنّع
رقم القطعة
تعليقات إضافية
Maxim
MAX212
استطاعة منخفضة، تعمل على + 3 فولت، 3
قنوات Tx و 5 قنوات Rx ، تصل سرعتها إلى
120 كيلو بت في الثانية.
Maxim
MAX232
تعمل على + 5 فولت، قناتين لكل من Rx
و Tx .
Dallas
DS232
متوافقة مع MAX232 .
Dallas
DS275
تأخذ تغذيتها من الخط، نصف مزدوجة )أي
أنها تعمل كمرسل أو كمستقبل في كل مرة(.
Intersil
HIN203
لا حاجة لاستخدام المكثفات، سرعة عملها
تصل إلى 120 كيلو بت في الثانية.
Analog dev.
ADM232
متوافقة مع MAX232 .
الدارات المتكاملة الخاصة بخط القيادة والاستقبال
المستخدمة مع RS-232
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
14 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
25 منفذ
9 منافذ
الاسم والوظيفة
الاتجاه
1
–
أرضي
2
3
TxD ، إرسال البيانات
خرج
3
2
RxD ، استقبال البيانات
دخل
4
7
RTS ، طلب الإرسال
خرج
5
8
CLT ، جاهز للإرسال
دخل
6
6
DSR ، البيانات جاهزة
دخل
7
5
أرضي
8
1
DCD ، التقاط حامل البيانات
دخل
20
4
DTR ، جاهزية نهاية البيانات
خرج
22
9
RI ، مؤشر الحلقة
دخل
إشارات RS-232 ومنافذ خرج الموصلات.
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
15 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
شيفرة ال ASCII هي طريقة قياسية بسبعة بتات لتمثيل بيانات الأحرف
والأرقام.
◦ يتم تشفير الحرف الكبير G « بالرمز 0x47 .»
ال Unicode هي المتمم لشيفرة ال ASCII .
◦ تؤمن شيفرة بطول 16 بت، يتم فيها تمثيل لغات العالم المكتوبة.
ASCII هي جزء من ال Unicode .
الشيفرة القياسية الأمريكية لتبادل المعلومات
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
16 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
شيفرة ال ASCII لكائنات الأحرف والأرقام
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
17 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
ال Baud rate هو سرعة الاتصال التسلسلي، ويقوم بتحديد زمن البتات.
ويتم تعريفه على أنه مقلوب الوقت الخاص بكل بت )تردد البتات = 1 / زمن البت(.
مولد نبضات الساعة في USART
◦ يعمل على تأمين مصدر لنبضات الساعة، ويحدد تردد البتات.
◦ يتم تقسيم نبضة الساعة بواسطة مسجلات تردد بتات ال USART )أو ال UBRR[H:L] (، و
◦ بعض المقسمات الإضافية لتحديد تردد البتات.
UBRR = ] )مولد نبضات ساعة النظام( / ) 16 تردد البتات( [ – × 1
مسجلات ال UBRR ( 0 ¬ 4095 .)
تردد البتات في USART
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
18 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
.1 يتم تحميل البيانات إلى TSR عبر مسجلات المداخل والمخارج الخاصة ب
USART أو ال UDR .
. 2 يتم تلقائيا إضافة بتات بدء وإيقاف للبيانات في TSR .
.3 يتم تلقائيا حساب وإضافة خانة الازدواجية لل TSR .
.4 من ثم يتم إزاحة البيانات خارج ال TSR عبر منفذ ال TxD وبتردد البتات
( baud rate .)
عملية الإرسال في USART
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
19 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
يحتوي المرسل على علمي حالة:
. مسجل بيانات « 1 بت ال USART ( » فارغ UDRE: USART Data Register Empty .)
◦ يحدد الحالات التي يكون فيها مسجل ) Buffer ( الإرسال فارغا.
◦ يتم مسح علم ال UDRE عن طريق الكتابة إلى UDR .
. 2 بت العلم: انتهاء الإرسال ) TXC )
◦ يعطي إشارة بعد أن يتم إزاحة إطار كامل من البيانات في TSR خارجه، وعدم وجود بيانات في
مسجل المرسل.
◦ يجب أن يتم محيه قبل كل عملية إرسال.
أعلام الإرسال في USART
ترجمة أحمد رامي قباني || RamiKabbani.wordpress.com
20 ترجمة وتنسيق: رامي قباني. إلقاء الدكتور: عبد الغني البكار.
يتم استقبال البيانات بشكل بت واحد في كل مرة عبر منفذ ال RxD وبتردد
البتات المحدد.
تحتوي على علم لانتهاء عملية الاستقبال ) RXC )
◦ تكون قيمة العلم RXC هي 1 منطقي في حال وجود بيانات غير مقروءة في مسجل
المستقبل.
المستقبل في USART