RS-232

Vajalikud teadmised: [HW] Kontroller, [AVR] USART, [LIB] USART teek, [LIB] Alfabeetilise LCD teek

RS-232 kaabel. Vasakpoolne pistik on “isane”, parempoolne “emane”

RS-232 on füüsilise andmesideliidese standard mida kasutatakse binaarandmete edastamiseks. Standard on kasutusel peamiselt arvutite jadaportides, mida kutsutakse kõnekeeles ka “COM” portideks. Tänapäeval on RS-232 suures osas asendunud USB liidesega, kuid oma lihtsuse tõttu kasutatakse hobirakendustes RS-232 edukalt edasi, eriti veel siis kui on olemas USB - RS-232 muundurid. RS-232 standard määrab ära pistikud, elektrilised parameetrid ja signaalide tähenduse, kuid mitte protokolli.

RS-232 liidest kasutatakse peamiselt koos UART nimelise riistvaralise andmesidemooduliga millel on protokoll standardiseeritud kuid mis jällegi ei määra ära pistikuid jms. Seega RS-232 ja UART täiendavad teineteist. Kuna UART on enamasti üks moodul mikrokontrolleris millel on digitaalsed sisendid väljundid mis ei vasta RS-232 elektrilistele parameetritele, siis omavahel viiakse need kokku spetsiaalsete nivoomuunduritega. Üks tuntumaid RS-232 TTL/CMOS nivoomuundureid on näiteks MAX232.

UART on lahtitõlgituna “universaalne asünkroonne vastuvõtja/saatja” (inglise keeles universal asynchronous receiver/transmitter). USART on peaaegu sama asi kui UART, kuid selle erinevusega, et andmeid edastakse koos taktsignaaliga. UART-i võib nimetada ka jadaliideseks. Jadaliides on andmete ülekandmise mehhanism kus iga bitt edastakse ükshaaval. Näiteks selleks, et edastada 1 bait, edastakse kindla ajaintervalliga 8 bitti. Ehk siis füüsiliselt toimub jadaliidese liinil, mis on 1 mikrokontrolleri viik, kindla ajavahemiku järel selle viigu pingeväärtuse muutus kõrgeks või madalaks. Jadaliidesega on üldjuhul ühendatud 2 seadet, millest üks edastab infot (viigu väärtust muutes) ja teine võtab seda vastu (viigu väärtust registreerides). Edastava viigu lühend on TX, vastuvõtval RX. Info liigub ühel liinil alati ühes suunas. Andmete teistpidi saatmiseks kasutatakse teist liini. Andmed võivad kahel liinil sama-aegselt liikuda, ehk tegu on täisdupleks siiniga.

UART kaader, kus S on start-bitt, 0-7 andmebitid, P paarsuse bitt (olemasolul) ja T stopp-bitt (või 2)

Andmete edastamine toimub UART liideses kaadri (inglise keeles frame) kaupa, milles andmebitte on olenevalt seadistusest 5 kuni 9. Enamlevinud andmehulk on siiski 8 bitti, ehk 1 bait. Peale andmebittide edastakse kaadriga ka lisabitte mille abil toimub andmete saabumise ja lõppemise hetke äratundmine vastuvõtja poolel. Esimest neist nimetatakse start-bitiks mis on alati 0, teist aga stopp-bitiks (või bittideks) mis on alati 1. Enne stopp-bitti võib tulla ka paarsuse bitt mida kasutakse andmete korrektsuse kontrolliks. Paarsuse bitt näitab kas andmebittide hulgas on paaris või paaritu arv ühtesid. See kumba näitu see omab sõltub UART liidese häälestusest. Paaruse bitti tänapäeval enam üldjuhul ei kasutata ja selle saab häälestuses ka ära keelata. Nii nagu saab paarsuse bitti seadistada, saab ka andmebittide ja stopp-bittide arvu.

Peale kaadri struktuuri on veel üks tähtis parameeter - see on boodikiirus (baud rate) millega määratakse edastavate sümbolite arv ühes sekundis. Bood näitab nimelt sümbolite arvu. UART puhul on 1 bood aga 1 bitt ja seepärast kaadri juures bittidest saigi räägitud. Põhimõtteliselt võib andmete edastamiseks kasutada ükskõik millist boodikiirust, kuid on olemas hulk üldkasutavaid boodikiirusi mida tasub kasutada. Näiteks: 9600 bps, 19200 bps, 38400 bps, 57600 bps, 115200 bps.

Lisainformatsioonina võiks teada, et RS-232 standard sisaldab peale andmesignaalide (RX, TX) veel voo-kontrolli viike DTR, DCD, DSR, RI, RTS ja CTS mida kasutatakse seadmete vahelise suhtluse juhtimiseks. Näiteks võib seade nende kaudu teada anda kas ta on valmis andmeid vastu võtma või mitte. Kuna RS-232 liidese originaalne eesmärk oli ühendada arvuteid modemiga, siis mõned signaalid on (pigem olid) kasutusel telefoniliini seisundi näitamiseks.

Kodulabori kontrollerimoodulil on RS-232 isane pesa. Selle kaudu saab kontrolleri arvutiga või teise kontrolleriga ühendada. Arvutiga ühendamiseks tuleb kasutada tavalist pööramata kaablid mille üks pistik on emane, teine isane. Teise kontrolleriga ühendamiseks tuleb kasutada kaablit kus RX ja TX ning voo-kontrolli signaalid on risti keeratud ja mõlemad pistikud on enamsed. Pööratud kaablit nimetatakse ka null-modemi kaabliks. Järgnevalt on toodud UART jadaliidese kasutamise näiteprogramm. Programm saadab käivitades RS-232 liidese kaudu tervituse ja kuvab sõnumeid mis saabuvad. Kasutatud on viikude, LCD ja USART teeke.

//
// Kodulabori kontrollerimooduli arvutiga RS-232 kaudu liidestamine.
// Näide kasutab digitaalset sisend-väljund moodulit koos LCD ekraaniga.
// Arvuti terminalis sisestatud tekst kuvatakse LCD-l.
//
#include <homelab/usart.h>
#include <homelab/module/lcd_alpha.h>
 
//
// USART liidese määramine
//
usart port = USART(0);
 
//
// Põhiprogramm
//
int main(void)
{
	char c;
	unsigned char row = 1;
 
	// USART liidese seadistamine
	usart_init_async(port,
		USART_DATABITS_8,
		USART_STOPBITS_ONE,
		USART_PARITY_NONE,
		USART_BAUDRATE_ASYNC(9600));
 
	// LCD ekraani seadistamine
	lcd_alpha_init(LCD_ALPHA_DISP_ON_BLINK);
 
	// Ekraanil tervituse ütlemine
	lcd_alpha_puts("Ootan teadet");
 
	// Kursori teise rea algusesse viimine
	lcd_alpha_gotoxy(0, row);
 
	// Arvutile tere ütlemine
	usart_send_text(port, "Tere, kirjuta midagi!\r\n");
 
	// Lõputu tsükkel
	while (true)
	{
		// Jadaliidesest märgi lugemine
		if (usart_try_read_char(port, &c))
		{		
			// Kas tegu on reavahetuse märgiga?
			if (c == '\r')
			{
				// Rea vahetamine
				row = 1 - row;
 
				// Rea tühjendamine eelmisest teatest
				lcd_alpha_clr_line(row);
			}
			else
			{
				// Märgi otse ekraanile väljastamine
				lcd_alpha_putc(c);
			}
		}
	}
}