Материал: 6798

5Последовательный обмен данными. Лабораторная работа №10

5.1Краткий обзор последовательных «стандартных» интерфейсов МК.

Все МК имеют набор стандартных интерфейсов последовательного обмена данными. Исторически первым интерфейсом является универсальный приёмо-передатчик (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) [1], который реализует базовую логику обмена данными по стандартам EIA RS-232-C, EIA-422-B, EIA RS-485.

Интерфейс UART часто используется для реализации связи по COM-порту, также может использоваться для связи нескольких МК и организации сетевого обмена данными.

В начале 80-х компания Philips разработала интерфейс I2C (он же IIC или TWI в документации фирмы Atmel). Сокращение расшифровывается как «Inter-Integrated Circuit», т.е. интерфейс для передачи данных между микросхемами (а не модулями или блоками).

Интерфейс SPI (Serial Peripheral Interface Bus ) также предназначен для обмена данными между микросхемами. Изначально он был придуман компанией Motorola, а в настоящее время используется в продукции многих производителей.

Интерфейсы SPI и I2C нашли широкое применение в различных микросхемах, таких как ЦАП, АЦП, память (Flash, EEPROM, FRAM, MRAM, ШИМ-контроллеры….), таймеры реального времени (RTC) и др. и применяются для расширения функциональных возможностей микропроцессорной техники или для возможности программного управления током, напряжением, потребляемой мощностью….

Любой интерфейс в МК реализуется посредством отдельного устройства — контролера. Хотя любой из этих интерфейсов можно, при большом желании, реализовать программно. Так же необходимо отметить тенденцию унификации, когда в одном блоке реализуется сразу несколько интерфейсов, например USI в МК AVR фирмы Atmel.

В изучаемом Вами МК контроллер SSP (Synchronous Serial Port) реализует несколько сходных протоколов:

−интерфейс SPI фирмы Motorola;

−интерфейс SSI фирмы Texas Instruments;

−интерфейс Microwire фирмы National Semiconductor.

5.1.1Базовые понятия последовательной передачи данных

Интерфейс - совокупность возможностей взаимодействия двух систем, устройств или программ, определённая их характеристиками, характеристиками соединения, сигналов обмена и т. п. Совокупность унифицированных технических и программных средств и правил (описаний, соглашений, протоколов), обеспечивающих взаимодействие устройств и/или программ в вычислительной системе или сопряжение между системами [1].

Протокол (передачи данных) - набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом.

Сеть (вычислительная) - система связи компьютеров или компьютерного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи информации могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения.

Семиуровневая модель OSI - Для единого представления данных в сетях с неоднородными устройствами и программным обеспечением международная организация по

стандартам ISO (International Standardization Organization) разработала базовую модель связи открытых систем OSI (Open System Interconnection). Эта модель описывает правила и процедуры передачи данных в различных сетевых средах при организации сеанса связи. Основными элементами модели являются уровни, прикладные процессы и физические средства соединения.

Последовательная передача данных - передача бит за битом. Может осуществятся, как младшими битами вперед (LSB) так и старшими битами вперед (MSB).

Асинхронная передача - передача данных, при которой интервалы времени между направляемыми блоками данных не являются постоянными. Для выделения в потоке данных блоков в начале и конце каждого из них записываются старт/стопные биты. При асинхронной передаче передатчик и приемник данных работают не зависимо друг от друга. Сигнал синхронизации отсутствует.

Синхронная передача – подразумевается передача сигнала синхронизации. Дуплексная передача – прием информации и передача одновременно. Полудуплексная – прием и передача по очереди.

Симплексная – однонаправленная передача данных

Ведущий (Master) – устройство задающие режим передачи информации в сети или между устройствами.

Ведомый, подчиненный (Slave) – устройство

Адрес устройства (узла) — уникальный двоичный код в сети, идентифицирующий узел

сети.

5.2Контроллер UART

Контроллер UART является многофункциональным устройством, может обеспечивать разные режимы передачи данных (? очень похоже что в синхронном режиме он не работает ?) обеспечивает работу с модемами и работу по стандарту IrDA SIR.

В демопроекте реализована простая задачка «эхо»: принять то что сам передал. При этом выход приёмника (RXD) подключают ко входу передатчика (TXD) внутри самого UART, но обычно это делается перемычкой (проволочкой, пинцетом) на разъеме.

5.2.1Ход работы

1.Изучите с работой контроллера UART (стр. 363 spec_seriya_1986BE9x.pdf). Изучить программный код Menu_uart.c демонстрационного проекта и ознакомиться с драйвером MDR32F9Qx_uart.c.

2.Изучите функционирование микросхемы ADM3232.

3.Запустите проект ревизию номер 5, изучите работу программы. Найдите каким способом приёмник подключен к передатчику. Разомкните невидимую цепь соединяющую приёмник и передатчик. Пересоберите программу, запустите в МК, оцените результат. Установите видимую цепь, соединяющую приемник и передатчик. Запустите программу оцените результат.

4.Добейтесь приема информации ПК и приема информации МК от ПК.

5.3Контроллер I2C

I2C является двухпроводным (SDA SCL), двунаправленным последовательным каналом связи с простым и эффективным методом обмена данными между устройствами. Стандарт интерфейса I2C является многомастерным с обнаружением коллизий и арбитражем, исключающим потерю данных при обмене, когда два или более мастера пытаются осуществить передачу одновременно. Дальнейшую информацию смотрите в спецификации