Последовательный обмен

При организации последовательного обмена ключевыми могут считаться две проблемы:

□ синхронизация битов передатчика и приемника;

□ фиксация начала сеанса передачи.

Различают два способа передачи последовательного кода: синхронный и асинхронный.

При синхронном методе передатчик генерирует две последовательности — информационную TxD и синхроимпульсы CLK, которые передаются на приемник по разным линиям. Синхроимпульсы обеспечивают синхронизацию передаваемых битов, а начало передачи отмечается по-разному. При организации внешней синхронизации (рис. 6.9) сигнал начала передачи BD генерируется передатчиком и передается на приемник по специальной линии.

Рис. 6.9. Последовательный синхронный обмен

Системы с внутренней синхронизацией генерируют на линию данных специальные коды длиной 1 — 2 байта — символы синхронизации. Для каждого приемника предварительно определяются конкретные синхросимволы, таким образом можно осуществлять адресацию конкретного абонента из нескольких, работающих на одной линии. Каждый приемник постоянно принимает биты с линии RxD, формирует символы и сравнивает с собственными синхросимволами. При совпадении принятых символов с заданными для этого приемника синхросимволами последующие биты поступают в канал данных приемника. В случае реализации внутренней синхронизации между приемником и передатчиком "прокладывают" только две линии — данных и синхроимпульсов.

(Страница166)

Наконец, при асинхронном способе обмена можно ограничиться одной линией — данных. Для надежной синхронизации обмена в асинхронном режиме:

□ передатчик и приемник настраивают на работу с одинаковой частотой;

□ передатчик формирует стартовый и столовый биты, отмечающие начало и конец посылки;

□ передача ведется короткими посылками (5 — 9 битов), а частоты передачи выбираются сравнительно низкими.

Принцип последовательного асинхронного обмена по единственной линии показан на рис. 6.10. Пока передачи нет, на линии передатчик удерживает высокий уровень (Н). Передача начинается с выдачи в линию стартового бита низкого уровня (длительности всех битов τодинаковы и определяются частотой передатчика f_т=1/ τ).

Рис. 6.10. Последовательный асинхронный обмен

Частота приемника f _R устанавливается равной 16х f _т. Когда приемник обнаруживает на линии перепад H → L, он включает счетчик тактов до 16, причем еще дважды за период x проверяет состояние линии. Если низкий уровень (L) подтверждается, приемник считает, что принял старт-бит, и включает счетчик принимаемых битов. Если во второй и третьей проверке на линии определяется Н-уровень, то перепад считается помехой и старт-бит не фиксируется.

Каждый последующий (информационный) бит принимается таким образом, что за период τ трижды проверяется состояние линии (например, в 3, 8 и 11 тактах приемника) и значение принимаемого бита определяется по мажоритарному принципу. Принятый бит помещается слева в сдвиговый регистр приемника. После принятия последнего информационного бита (количество битов в посылке определяется протоколом обмена и составляет обычно от 5 до 9) обязательно должен последовать столовый бит Н-уровня. Во время поступления стоп-бита содержимое сдвигового регистра приемника передается в память, а в регистр передатчика может загружаться новая порция информации для передачи. Отсутствие стопового бита воспринимается приемником как ошибка передачи посылки.

После стопового бита можно формировать стартовый бит новой посылки или "держать паузу" произвольной длительности, при которой на линии присутствует Н-уровень.

Наличие стартового бита позволяет в начале каждой посылки синхронизировать фазы приемника и передатчика, компенсировав неизбежный уход фаз передатчика и приемника. Короткие посылки и относительно низкая частота передачи позволяют надеяться, что неизбежное рассогласование частот передатчика и приемника не приведет к ошибкам при передаче посылки.