Управление потоком данных

Для управления потоком данных UART используется программный или аппаратный метод. В случае программного метода, информация о готовности устройства принимать данные или о необходимости остановить передачу передаётся по тем же каналам, что и данные. Принимающая сторона программно разделяет данные и управляющие сигналы в соответствии с принятым протоколом.

Интерфейс UART предусматривает возможность использования дополнительных сигналов (CTS, RTS) для аппаратного управления потоком данных. Аппаратное управление может использоваться некоторыми медленными устройствами или устройствами с простой схемной реализацией. Однако оно потребует двух дополнительных линий для подключения устройства.

Если в UART включён контроль состояния CTS, передатчик перед отправкой очередного фрейма проверяет вход CTS. Если на CTS низкий уровень, передача происходит, иначе - нет. Если сигнал CTS будет установлен во время передачи посылки (фрейма), текущая передача всё равно будет завершена перед остановкой.

Рисунок 4 – Схема подключения устройств по UART при аппаратном управлении потоком

Приёмник, в свою очередь, устанавливает на выходе RTS значение лог. 0, если он готов принимать данные и устанавливает лог. 1, требуя от передатчика остановить передачу.

Применение UART-USART в интерфейсах устройств

COM-порт (интерфейс стандарта RS-232)

COM-порт - интерфейс компьютера, соответствующий стандарту RS-232. Раньше компьютеры, как правило, имели два COM-порта. Затем COM-порт начал вытесняться USB-интерфейсом и сейчас у компьютера может быть всего один COM-порт или вообще ни одного. Если в компьютере отсутствует COM-порт, то можно использовать переходник USB-COM.

Хотя он и считается устаревшим для использования в компьютерах, тем не менее, интерфейс стандарта RS-232 ещё не утратил полностью своего значения и существует оборудование, где он используется. Интерфейс не обеспечивает высокой скорости передачи данных (максимум 115200 бод), но зато прост и дёшев в реализации, надёжен.

RS-232 является стандартом физического уровня для интерфейса UART. Он определяет набор используемых сигнальных линий и уровни для сигналов. Используемые уровни сильно отличаются от традиционных ТТЛ или КМОП-уровней. Во-первых, используются двухполярные сигналы, во-вторых - сигнал положительной полярности соответствует логическому нулю. Для согласования уровней сигналов интерфейса RS-232 и остальной части схемы на обычной логике, используются специализированные микросхемы для преобразования уровней.

Для сигналов (таблица 1) используются следующие уровни.

Для драйвера (выход):

+5..+15 В - лог. 0 (SPACE);

-5..-15 В - лог. 1 (MARK).

Вход должен иметь сопротивление в пределах 3..7 кОм и должен быть рассчитан на сигналы:

+3..+25 В - лог. 0;

-3..-25 В - лог. 1.

Требуется, чтобы любой вывод интерфейса выдерживал замыкание на любой другой вывод и на источник напряжения 5 В.

В таблице указаны обозначения для сигналов принятые для COM-порта, обозначения в соответствии с RS-232, номера выводов в разъёмах и краткое описание назначения сигналов.

Таблица 1 - Сигналы интерфейса RS-232

Для подключения к интерфейсу используются 25-контактные или 9-контактные разъёмы (DB25, DB9). Первоначально применялись 25-контактные разъёмы, но многие сигналы не использовались устройствами. В связи с этим произошёл переход к 9-контактным разъёмам. В оконечном оборудовании используются разъёмы типа вилка (Pin): DB-9P. В аппаратуре передачи данных (модемы, например) используются разъёмы типа розетка (Socket): DB-9S.