Интерфейс PIC-контроллера с компьютером. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Микроконтроллеры

 Комментарии к статье

При разработке устройства на микроконтроллере (МК) нередко возникает проблема его связи с компьютером для обмена информацией. В большинстве случаев требуется двунаправленный режим при сравнительно невысокой скорости обмена. В лучшем случае МК может иметь последовательный интерфейс, но чаще всего его приходится выбирать из числа дешевых, не оснащенных таким интерфейсом. Например, очень популярный в последнее время МК PIC16F84A фирмы Microchip такого интерфейса не имеет. В статье рассматривается вариант программной реализации последовательного интерфейса как со стороны МК, так и со стороны компьютера.

Для связи с устройством на МК можно использовать параллельный (LPT) или последовательный (СОМ) порт компьютера. С первым работать проще - в нем можно использовать относительно большее число входных и выходных сигналов, уровни которых совместимы с ТТЛ. Недостатком этого порта является то, что если под DOS или Linux для его использования достаточно простых операций ввода/вывода, то для корректной работы под Windows необходимо строгое соблюдение протокола передачи данных, который при работе с МК не эффективен. Возможно и прямое управление отдельными линиями LPT порта, но для этого требуется установка специального драйвера. "Недостатком" LPT порта можно считать то, что в большинстве компьютеров он всего лишь один и, как правило, занят принтером.

Главные преимущества СОМ порта в том, что стандартный программный интерфейс Windows (API) позволяет непосредственно управлять некоторыми выходными линиями и контролировать входные, а также имеет функцию ожидания некоторого события, связанного с СОМ портом. Его достоинство и в том, что стандарт RS-232, по которому выполнены СОМ порты, допускает подключение и отключение кабелей во время работы устройств (hot plug). К тому же почти всегда в компьютере имеется свободный СОМ порт. Недостаток порта - отличный от ТТЛ уровень сигналов, в котором низкому логическому уровню соответствует напряжение -12, а высокому - +12 В.

Реализация стандартного интерфейса RS-232 потребовала бы от МК точного соблюдения временных интервалов между выдаваемыми сигналами. В реальной ситуации кварцевый резонатор микроконтроллера может не соответствовать частоте передачи данных, а сам МК обычно занят чем-то более важным, чем формирование точных временных интервалов. В результате оказывается проще программно реализовать последовательный синхронный вариант обмена, когда каждый бит данных подтверждается импульсом синхронизации.

Принципиальная схема предлагаемого интерфейса показана на рис. 1.

Для преобразования уровней RS-232 в ТТЛ используются резистивные делители R1R4 и R2R5. Диоды VD1 и VD2 необходимы для того, чтобы не пропускать отрицательное напряжение, соответствующее логическому нулю. Выходной ТТЛ сигнал МК в преобразовании не нуждается и может быть подан на входные линии СОМ порта непосредственно. Резистор R3 ограничивает выходной ток МК при возможном случайном коротком замыкании.

Как видно из схемы, для связи с компьютером требуются четыре провода. Компьютер инициирует обмен данными, выдавая синхронизирующие импульсы в линию DTR, выставляя при этом на линии RTS передаваемые данные и получая по линии CTS принимаемые. Изменять данные компьютер и МК могут только при низком логическом уровне сигнала синхронизации. Такой вариант реализации интерфейса позволяет реализовать дуплексный режим передачи данных.

Номера контактов XS1 на схеме указаны для розетки DB-25F при использовании стандартного модемного кабеля. Номера контактов для других разъемов и при использовании нуль-модемного кабеля приведены в табл. 1.

Частота следования синхронизирующих импульсов должна выбираться такой, чтобы МК гарантированно успевал обрабатывать данные от компьютера, реагируя на каждый синхронизирующий импульс. Информационные биты передаются последовательно. По окончании передачи битов одного байта следует передача битов следующего, при этом первым передается старший информационный бит. Для приведения интерфейса в исходное состояние (установка номера передаваемого байта в 0) компьютер должен при лог. 1 на линии синхронизации изменить состояние линии данных. МК выдает новый бит данных на линии CTS по спаду импульсов положительной полярности на входе синхронизации DTR, а считывает данные с линии RTS по фронту импульсов положительной полярности. Обмен можно в любой момент прервать, прекратив подачу импульсов синхронизации. Временная диаграмма обмена данными приведена на рис. 2.

При реализации интерфейса рекомендуется в некоторых байтах передавать контрольные значения для проверки правильности передаваемых данных.

Исходный код процедуры для МК PIC16F84A [1] на языке С, реализующий предлагаемый интерфейс, приведен в табл. 2. Вызов процедуры link() находится в основном цикле программы и при работе МК вызывается постоянно для того, чтобы контролировать состояние интерфейса. Все переменные, используемые процедурой, объявлены как глобальные. При каждом вызове она считывает состояния входных линий интерфейса (RB6 и RB7) и сравнивает с их состояниями при предыдущем вызове. При некоторых условиях (спад синхронизации, фронт синхронизации, сброс интерфейса) выполняются действия согласно логике работы интерфейса.

Исходный код процедуры для компьютера на языке Pascal (Delphi) приведен в табл. 3. Здесь процедура link однократно вызывается для проведения акта обмена информацией с МК. Перед ее вызовом необходимо заполнить передаваемый буфер obuf. По окончании работы процедуры принятые данные будут находиться в массиве ibuf. Процедура открывает указанный СОМ порт компьютера и с помощью функций Windows API [2] управляет состоянием выходных линий и опрашивает входные. После завершения обмена информацией порт закрывается.

В процедуре link временные задержки реализованы с помощью функции sleep(). Их значения рассчитывают или подбирают экспериментально по отсутствию потери бит при обмене данными между МК и компьютером. В примере указаны задержки для обмена с PIC-кон-троллером с кварцевым резонатором на частоту 4 МГц, который, кроме того, совершает и другую полезную работу. Если процедура обмена выполняется слишком долго, ее допускается выносить в отдельную нить выполнения операционной системы, чтобы она выполнялась параллельно основной программе [2].

Если при обмене информацией требуются отдельно чтение и запись, можно разнести по различным адресам массивы передаваемых и принимаемых данных, как показано на рис. 2.

В МК формирование передаваемых данных и использование принимаемых удобно построить в виде процедур upload() и download(), вызываемых перед передачей и при приеме очередного байта соответственно. Первая из них должна возвращать значение передаваемого байта по его номеру в передаваемом пакете информации, вторая получает значение принятого байта и его номер в пакете и должна использовать эти значения для изменения регистров МК, записи в EEPROM и пр. Реализация этих процедур для обработки информационного пакета размером 4 байта (табл. 4) показана в табл. 5.

Пример программы для МК приведен для компилятора С2С [3]. Процедура для компьютера может быть использована в программе, написанной на Borland Delphi 3 и выше.

Литература

1. <microchip.com/download/ lrt/pline/picmicro/families/16f8x/30430c.pdf >.
2. Microsoft Developer Network, Technical Articles. - <msdn.microsoft.com>.
3. <picant.com/c2c/c.html>.

Автор: С.Кулешов, г.Курган

Смотрите другие статьи раздела Микроконтроллеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Горькие продукты улучшают работу мозга 08.11.2025

Как выяснили японские ученые, горький вкус флаванолов играет важную роль в стимуляции центральной нервной системы. Даже при минимальном усвоении этих веществ организм получает сигнал к повышению активности нейромедиаторов и улучшению когнитивных функций, что делает натуральные продукты с горьким вкусом потенциально полезными для мозга и общей физиологии. В поисках способов улучшить работу мозга ученые все чаще обращаются к натуральным соединениям, содержащимся в привычных продуктах питания. Одним из таких веществ являются флаванолы, присутствующие в какао, красном вине и ягодах. Исследователи из Технологического института Сибаура в Японии выяснили, что горький и вяжущий вкус этих соединений способен активировать мозг через вкусовые рецепторы, способствуя улучшению памяти, внимания и способности к обучению. Ранее было известно, что флаванолы защищают нейроны и поддерживают когнитивные функции, однако их биодоступность - доля вещества, поступающая в кровь - крайне низка. Это вызвал ...>>

Дождевой электрогенератор 08.11.2025

Группа разработчиков Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики представила дождевой электрогенератор, который превращает дождевые капли в источник электричества, используя саму воду как структурный и электрический элемент. В отличие от традиционных капельных генераторов, где электричество создается на твердых диэлектрических пленках с металлическими электродами, новое устройство плавает непосредственно на поверхности воды. Вода одновременно выполняет роль опоры и проводника, что позволило снизить вес системы на 80%, а стоимость уменьшить почти наполовину, сохранив при этом мощность до 250 вольт на каждую каплю. "Мы позволили воде одновременно выполнять структурную и электрическую функции, создав легкую, доступную и масштабируемую систему", - объяснил профессор Ванлин Гуо, ведущий автор исследования. Такая концепция открывает путь к созданию гидровольтаических систем, которые могут работать в водоемах без использования суши, дополняя солнечные и ветровые технологии. П ...>>

Климат влияет на длительность беременности 07.11.2025

Беременность традиционно воспринимается как естественный биологический процесс с предсказуемыми сроками, однако современные исследования все чаще доказывают, что на ее продолжительность влияют факторы, выходящие далеко за пределы медицины. Среди них особое место занимают климат и окружающая среда - именно эту взаимосвязь впервые подробно изучили ученые из Университета Кертина в Австралии. Их работа раскрывает, что экстремальные погодные условия способны не только вызывать преждевременные роды, но и, напротив, удлинять срок беременности. Команда исследователей проанализировала данные почти 400 тысяч новорожденных, появившихся на свет в Западной Австралии. Результаты оказались неожиданными: климатические колебания заметно влияли на организм будущих матерей, особенно у тех, кто рожал после 41-й недели беременности. По словам доктора Сильвестра Додзи Ньядана из Школы народного здоровья Университета Кертина, проблема перенашивания долгое время оставалась в тени, хотя ее последствия могут ...>>

Случайная новость из Архива Телевизор распознает голос 24.01.2002 Японская компания Panasonic объявила о выпуске телевизора высокой четкости с функциями распознавания голоса - TH-36DH200. Новый телевизор с диагональю 36 дюймов имеет встроенный микрофон, благодаря чему пользователь может переключать каналы, записывать и проигрывать видеофрагменты с помощью встроенного цифрового видеомагнитофона, находить информацию о программе и многое другое, отдавая команды телевизору голосом. В цифровой видеомагнитофон встроен жесткий диск емкостью 80 Гбайт, позволяющий записывать видеофрагменты длительностью до 7 ч с высоким разрешении или до 70 ч в обычном аналоговом формате.

Другие интересные новости:

▪ Жесткий диск Seagate 8 ТБ

▪ Photoshop для смартфонов

▪ Влияние электрокаров на окружающую среду

▪ Новый материал для утилизации ядерных отходов

▪ Ультразвук улучшает вкус сыра

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Синтезаторы частоты. Подборка статей

▪ статья Венерические заболевания. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Как образовались океаны? Подробный ответ

▪ статья Химик-технолог. Должностная инструкция

▪ статья Контроллер электролюминесцентных ламп с холодным катодом OZ9938. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Угадывание задуманной карты (три способа). Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025