Monitor interfejsu RS232

Popularnym wariantem transmisji szeregowej jest interfejs RS232. Był on standardem w komputerach PC ale ustąpił miejsca USB. Jednak nadal jest powszechnie używany w automatyce przemysłowej oraz jest absolutnym liderem w układach z mikrokontrolerami (szczególnie w zastosowaniach amatorskich).

Transmisja szeregowa to podstawowy kanał do komunikacji między mikrokontrolerami. W każdym ze współcześnie występujących układów tego typu znajduje się podzespół, którego zadaniem jest nadzór nad szeregowym przesyłaniem danych. Oprócz samych linii przesyłających dane, często występują dodatkowe sygnały biorące udział w komunikacji. Więcej informacji o samym interfejsie RS232 można znaleźć w  artykule Mikroprocesory i mikrokontrolery – interfejs szeregowy RS232 (ZE 4/2024).

Idea monitora interfejsu RS232

Koncepcja rozwiązania monitora interfejsu RS232 sprowadza się do zbudowania urządzenia, które jest „wpięte” w kabel RS232 i sygnalizuje stany występujące na poszczególnych liniach wchodzących w skład tego interfejsu. Może ono nawet pełnić rolę „kabla” łączącego stronę DTE ze stroną DCE. Jako strony DTE i DCE niekoniecznie należy utożsamiać komputer i modem, mogą to być dowolne urządzenia wykorzystujące transmisję szeregową. Praktycznie wszystkie współczesne mikrokontrolery oferują możliwość przesyłania danych za pośrednictwem transmisji szeregowej. Wiele z nich oprócz samych linii transmisyjnych zawiera w sobie pełny interfejs szeregowy (jako dodatkowe linie modemowe). Taki monitor jest w stanie zasygnalizować zdarzenia, jakie występują w połączeniu.

Sam monitor nie ingeruje w sygnały występujące w złączu RS232, które jest tutaj reprezentowane jako DSUB9. Po przetworzeniu stanów występujących w liniach RS232 na poziomy logiczne, są one „obserwowane” przez układ CPLD, którego zadaniem jest jedynie sygnalizowanie poprzez diody LED stanów tam występujących i po ponownej konwersji do poziomów „wydanie” dalej. Sam interfejs RS232 jest niesymetryczny (ma trzy sygnały przesyłane w jedną stronę oraz pięć sygnałów przesyłanych w drugą stronę)
i z tego powodu po jednej jest zastosowany układ MAX3238, a po drugiej MAX3243. Występujące diody LED mają za zadanie sygnalizować aktualny stan na poszczególnych stykach interfejsu. Ten zestaw jest określony jako stany statyczne (pokazują to, co jest aktualnie w danej chwili). Ze względu na to, że impulsy mogą być na tyle krótkie, że trudno jest je zaobserwować, dodany jest drugi zestaw LED-ów przeznaczonych do sygnalizacji stanów dynamicznych. Diody te są aktywowane do świecenia przy każdej jakiejkolwiek zmianie stanu na jakiejkolwiek linii i jest ono odpowiednio przedłużone, by można je było zaobserwować. Ideę pokazuje rysunek 1.

Schemat monitora

W skład monitora wchodzi kilka bloków o określonej funkcjonalności (rysunek 2).

Głównym jego elementem jest układ logiki programowalnej CPLD z oferty Xilinx (obecnie wchodzącego w skład AMD). Ten układ wymaga zasilacza dającego napięcie 3,3 V, jak również wszystkich sygnałów logicznych o tej amplitudzie. Z tego powodu jest zastosowany układ (MAX3238) przetwarzający sygnały ze standardu RS232 na poziomy logiczne dopuszczalne dla układu CPLD (tu jest pięć linii) oraz w drugą stronę z logiki 3,3 V do wymagań RS232 (trzy linie). Pokazuje to rysunek 3 i jest to strona „A” (do nazw styków występujących w złączu RS232 dodana jest literka „A”).

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w sierpniowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 8/2025). Pełną wersję czasopisma znajdziesz pod tym linkiem. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 8/2025 znajduje się tutaj.

Andrzej Pawluczuk
apawluczuk@vp.pl

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć archiwalne numery ZE znajdują się na stronie: https://piotr-gorecki.pl/n11.