Последовательно-параллельные приемо-передатчики

Устройства позволяющие, преобразовать последовательный код в параллельный и обратно.

Преобразование в последовательный код и обратно не обходимо для обеспечения связи с удаленными устройствами. Так как это снижает число линий связи, а значит и стоимость.

Уменьшение числа линий связи, кроме того устраняет взаимовлияние проводов друг на друга в пределе один провод и такое влияние отсутствует. Преобразование из параллельного кода в последовательный и обратно можно осуществлять аппаратным и программным способом. Скорость передачи при программного преобразовании очень низкая. Аппаратное преобразование обычно осуществляется с помощью последовательно-параллельных приемо-передатчиков. В связи с появлением высоко-скоростных последовательных интерфейсов с целью уменьшения наводок на плате, а также с целью упрощения разводки платы, что приводит к уменьшению ее габаритов, также используют последовательную передачу данных между элементами на плате.

Существует два протокола в последовательных обменах асинхронный и синхронный. При асинхронном обмене отсутствует сигнал синхронизации. При синхронном обмене сигнал синхронизации либо присутствует явно, виде дополнительной линии, либо замешан вместе с сигналом данных, то есть для передачи информации используется самосинхронизирующийся код.

Асинхронный способ обмена имеет меньшую скорость передачи информации.

Асинхронный обмен

Передачу принято начинать с младших разрядов

В асинхронном обмене информация передается отдельными символами-посылками длиной от 5 до 8 бит. Приемник и передатчик не имеют общей синхронизации и синхронизируются от разных генераторов, но близких по частоте. Поскольку момент начала посылки заранее неизвестен, то вводят старт-бит (он всегда нулевой), а для обозначения конца, добавляют стоп-биты. Стоп-биты всегда единичные и имеют длительность один, полтора и два периода формирования одного бита.

Перед стоп-битом может вводиться бит-контроля на четность или нечетность. Передача информации начинается с младших разрядов.

Пусть дан код:

D4	D3	D2	D1	D0		EV	- бит четности

01001 и бит четности 0

Код будет иметь следующий вид:

Т – период передачи 1 бита, важно, чтобы не сместился больше, чем на 0.5 бита. Синхронизация между источником и приёмником не обязательна.

Т – длительность посылки; ∆ t время передачи одного бита. Физически информацию передают напряжением или током. При передачи на относительно небольшие расстояния 10 – 100 метров, 0 и 1 кодируются напряжением. Пример RS -232C: “0” +3…+15; стандартно +12В

“1” -3…-15; при передаче на значительные расстояния используют токовые петли.

1 – 10, 20, 40, 60 мА; 0 – 0 мА.

В последовательный каналах скорость передачи измеряется в Бодах – это бит в секунду.

Бод = Бит/сек.

Коды: МТК – 5 (международный телефонный код) и ASCII – 7 разрядный и другие.

Синхронный обмен

Синхронный обмен бывает с дополнительным синхросигналом и без него. Наличие дополнительного синхросигнала ведет к упрощению аппаратуры передатчика и приемника. Передатчик помимо последовательных данных выдает синхросигнал. Используя данный

синхросигнал приемник вдвигает последовательные данные и тем самым преобразует его в параллельный код. Данный способ синхронного обмена используется для передачи на очень короткие расстояния. Скорость обмена большая, но на небольшие расстояния. Поэтому такая передача используется для обмена информацией между микросхемами на плате. Примером может служить интерфейс SPI.

Режим 0 или mod 0.

Смена бита последовательного кода на выходе осуществляется спадом сигнала SCLK, а приемник считывает информацию по переднему фронту SCLK. Передача осуществляется по 8 бит, начиная со старшего разряда.

Синхронный обмен без дополнительного синхросигнала

При данном обмене генераторы в передатчике и приемнике работают с высокой степенью идентичности по частоте и фазе. Для обеспечения этого каждый приемник снабжен схемой подстройки частоты и подстройки фазы. Для обеспечения подстройки синхросигнал смешивается с данными и данные передаются так называемым самосинхронизирующимся кодом.

Пример самосинхронизирующегося кода:

0 передается перепадом из 1 в ноль, а единица передается перепадом из нуля в единицу. В этом случае стандартный последовательный код 0100110, будет выглядеть так:

Исходный код:

Причем, - ∆ t(читает), - ∆ t/2 (пропускает).

Там где линии не соединяются, там делаем по середине переход в обратном направлении.

Ноль и единица кодируются перепадами отрицательным и положительным и обеспечивают вид данных такой, что между двумя соседними изменениями на линиях данных всегда ∆ t или ∆ t/2. ∆ t – длительность одного бита посылки.

Так как приемник и передатчик работают с высокой степенью синхронности, то посылки имеют большое количество битов без риска потерять последние биты информации. Посылки все содержат до 10 тыс. и более бит информации. Всю посылку называют пакетом. Пакет имеет следующий вид:

Пакет обычно состоит из 4х частей:

1) начало пакета или кадра;

2) служебная информация;

3) данные;

4) поверочная последовательность.

Признак начала кадра содержит один или два синхросимвола. Приемник, принимая все биты, в начале ищет один или два синхросимвола.

К разделу «служебная информация» относят адреса приемников, если на линии может быть много приемников, длину пакета и прочую управляющую информацию.

В блок данных – непосредственно получаемая информация.

Заканчивается пакет, как правило, проверочной последовательностью – остаток от деления переданной информации на образующий полином, если пакет передавался в циклическом коде.

Проверочная последовательность позволяет обнаружить наличие ошибок кадре.

Если информация передается пакетно, то можно не использовать самосинхронизирующийся код, а перед пакетом подавать последовательно 0101…длительность подачи данного кода определяется временем подстройки частоты и фазы генератора на приемнике. После того как генератор подстроен начинается передача пакета данных, причем в обычном двоичном коде. При этом, длинна пакета должна быть ограничена. При самосинхронизирующемся коде длинна пакета теоретически бесконечна.

Микросхемы приемопередатчиков полностью обеспечивают асинхронный обмен, то есть передатчик преобразует параллельный код в последовательный, формирует для него бит контроля и добавляет страт и стоп биты. Приемник же обнаруживает начало посылки и преобразует последовательный код в параллельный, проверяет бит контроля, проверяет наличие стоп-бита и выявляет ситуацию переполнения приемного буфера. В синхронном обмене приемо-передатчики формируют признак начала кадра, преобразует параллельный код в последовательный и добавляет к нему бит контроля. На приеме осуществляет поиск начала кадра, проверку битов паритета (четность-нечетность), преобразует последовательный код в параллельный и выявляет ситуацию переполнения приемного буфера.

В зависимости от того какие виды обменов приемо-передатчик может обеспечивать их делят на:

УАПП – универсальный асинхронный приемо-передатчик;

УСПП – универсальный синхронный приемо-передатчик;

УСАПП – универсальный синхронно-асинхронный приемо-передатчик.

УСАПП I8251

Структура: