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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 COM 포트용 직렬 비동기 어댑터. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
기본 개념 및 용어 거의 모든 컴퓨터에는 하나 이상의 직렬 비동기 어댑터가 장착되어 있습니다. 일반적으로 별도의 보드이거나 컴퓨터 마더보드에 직접 위치합니다. 비동기식 RS-232-C 어댑터 또는 RS-232-C 포트라고도 합니다. 각 비동기 어댑터에는 일반적으로 외부 장치를 컴퓨터에 연결할 수 있는 여러 개의 RS-232-C 포트가 포함되어 있습니다. 이러한 각 포트는 프로그램이 포트에 액세스하는 여러 레지스터와 포트 상태 변경에 대해 컴퓨터에 신호를 보내는 특정 IRQ 라인에 해당합니다. BIOS 부팅 절차 중에 각 RS-232-C 포트에는 논리 이름 COM1 - COM4(COM 포트 번호 1 - 4)가 할당됩니다. RS-232-C 인터페이스는 컴퓨터와 다양한 직렬 주변 장치를 연결하기 위한 표준으로 전자 산업 협회(EIA)에서 개발되었습니다. IBM PC는 RS-232-C 인터페이스를 완전히 지원하지 않습니다. 오히려 컴퓨터 케이스에 직렬 데이터 포트로 표시된 커넥터에는 RS-232-C 인터페이스에 포함된 일부 신호가 포함되어 있으며 이에 해당하는 전압 레벨이 있습니다. 기준. 요즘에는 직렬 데이터 포트가 매우 널리 사용됩니다. 다음은 전체 응용 프로그램 목록입니다.
기본 개념 및 용어 직렬 데이터 전송은 데이터가 단일 라인을 통해 전송되는 것을 의미합니다. 이 경우 데이터 바이트의 비트는 단일 와이어를 사용하여 차례로 전송됩니다. 동기화를 위해 데이터 비트 그룹 앞에는 일반적으로 특수 시작 비트가 오고, 비트 그룹 뒤에는 패리티 비트와 XNUMX개 또는 XNUMX개의 정지 비트가 옵니다. 때때로 패리티 비트가 누락될 수 있습니다. 이는 다음 그림으로 설명됩니다.
그림은 직렬 데이터 라인의 초기 상태가 논리 레벨 1임을 보여줍니다. 이 라인 상태를 표시된 - MARK라고 합니다. 데이터 전송이 시작되면 라인 레벨은 0이 됩니다. 이 라인 상태를 공백(SPACE)이라고 합니다. 라인이 일정 시간 이상 이 상태로 있으면 해당 라인이 BREAK 상태에 진입한 것으로 간주됩니다. 시작 비트 START는 데이터 전송의 시작을 알립니다. 다음으로, 데이터 비트가 전송되는데, 먼저 최하위 비트, 그 다음으로 최상위 비트가 전송됩니다. P 패리티 비트가 사용되는 경우 해당 비트도 전송됩니다. 패리티 비트는 포트 레지스터 설정 방법에 따라 비트 패킷의 총 XNUMX(또는 XNUMX) 수가 짝수 또는 홀수가 되도록 설정됩니다. 이 비트는 데이터 전송 중 회선 간섭으로 인해 발생할 수 있는 오류를 감지하는 데 사용됩니다. 수신 장치는 데이터의 패리티를 다시 계산하고 그 결과를 수신된 패리티 비트와 비교합니다. 패리티가 일치하지 않으면 데이터가 오류와 함께 전송된 것으로 간주됩니다. 물론 이러한 알고리즘은 오류 감지를 XNUMX% 보장하지 않습니다. 따라서 데이터 전송 중에 짝수 비트가 변경되면 패리티가 유지되고 오류가 감지되지 않습니다. 따라서 실제로는 보다 복잡한 오류 감지 방법이 사용됩니다. 마지막에는 바이트 전송을 완료하기 위해 XNUMX개 또는 XNUMX개의 STOP 비트가 전송됩니다. 그런 다음 다음 시작 비트가 도착하기 전에 라인은 MARK 상태로 돌아갑니다. 패리티 비트, 시작 비트 및 정지 비트의 사용에 따라 데이터 전송 형식이 결정됩니다. 당연히 송신기와 수신기는 동일한 데이터 형식을 사용해야 합니다. 그렇지 않으면 교환이 불가능합니다. 또 다른 중요한 특징은 데이터 전송 속도입니다. 또한 송신기와 수신기도 동일해야 합니다. 데이터 전송 속도는 일반적으로 전송 단위로 측정됩니다(전신기 Emile Baudot의 프랑스 발명가 이름 - E. Baudot). Bauds는 초당 전송되는 비트 수를 결정합니다. 시작/정지 비트와 패리티 비트도 고려됩니다. 때때로 다른 용어인 초당 비트 수(bps)가 사용됩니다. 여기서 오버헤드 비트를 제외한 유효 데이터 전송 속도를 의미합니다. 하드웨어 구현 컴퓨터에는 XNUMX개 또는 XNUMX개의 직렬 포트가 있을 수 있습니다. 이러한 포트는 마더보드에 있거나 마더보드의 확장 슬롯에 맞는 별도의 카드에 있습니다. XNUMX개 또는 XNUMX개의 직렬 데이터 포트가 포함된 보드도 있습니다. 여러 대의 컴퓨터나 터미널을 하나의 중앙 컴퓨터에 연결하는 데 자주 사용됩니다. 이러한 보드를 멀티포트라고 합니다." 직렬 데이터 포트는 Intel 8250 칩 또는 최신 아날로그(Intel 16450, 16550, 16550A)를 기반으로 합니다. 이 칩은 범용 비동기 트랜시버(UART - Universal Asynchronous Receiver Transmitter)입니다. 칩에는 I/O 명령을 통해 액세스할 수 있는 여러 내부 레지스터가 포함되어 있습니다. 8250 칩에는 데이터 송신기 및 수신기 레지스터가 포함되어 있습니다. 바이트가 전송되면 송신기 버퍼 레지스터에 기록되고, 그곳에서 송신기 시프트 레지스터에 기록됩니다. 바이트는 비트 단위로 시프트 레지스터 밖으로 이동됩니다. 마찬가지로 수신기의 시프트 레지스터와 버퍼 레지스터도 있습니다. 프로그램은 버퍼 레지스터에만 액세스할 수 있으며 정보를 시프트 레지스터에 복사하고 시프트 프로세스는 UART 칩에 의해 자동으로 수행됩니다. 비동기 직렬 포트를 제어하는 레지스터는 다음 장에서 설명합니다. 비동기식 직렬 포트는 특수 커넥터를 통해 외부 장치에 연결됩니다. RS-232-C 인터페이스 커넥터에는 DB25와 DB9의 두 가지 표준이 있습니다. 첫 번째 커넥터에는 25개의 핀이 있고 두 번째 커넥터에는 9개의 핀이 있습니다. 다음은 DB25 직렬 커넥터 핀아웃입니다.
25핀 커넥터와 함께 9핀 커넥터가 자주 사용됩니다.
이 커넥터 중 232개의 핀만 데이터 전송 및 수신에 사용됩니다. 나머지는 다양한 보조 및 제어 신호를 전송합니다. 실제로 특정 장치를 연결하려면 다른 수의 신호가 필요할 수 있습니다. RS-232-C 인터페이스는 두 가지 유형의 장치, 즉 DTE(Data Terminal Equipment - 단말 장치)와 DCE(Data Communication Equipment - 통신 장치) 간의 교환을 정의합니다. 항상 그런 것은 아니지만 대부분의 경우 컴퓨터는 터미널 장치입니다. 모뎀, 프린터, 플로터는 항상 통신 장치입니다. 이제 RS-XNUMX-C 인터페이스 신호를 더 자세히 살펴보겠습니다. RS-232-C 인터페이스 신호 여기에서는 서로 직접 연결된 두 대의 컴퓨터뿐만 아니라 컴퓨터와 모뎀 간의 상호 작용을 고려할 것입니다. 먼저 컴퓨터가 모뎀에 어떻게 연결되는지 보겠습니다. TD 및 RD 입력은 DTE 및 DCE 장치에서 다르게 사용됩니다. DTE 장치는 TD 입력을 사용하여 데이터를 전송하고 RD 입력을 사용하여 데이터를 수신합니다. 반대로 DCE 장치는 데이터를 수신하기 위해 TD 입력을 사용하고 데이터를 전송하기 위해 RD 입력을 사용합니다. 따라서 터미널 장치와 통신 장치를 연결하려면 커넥터의 핀을 직접 연결해야 합니다.
컴퓨터와 모뎀을 연결할 때 나머지 선도 다음과 같이 연결해야 합니다.
컴퓨터와 모뎀 간의 핸드셰이킹 프로세스를 고려하십시오. 통신 세션이 시작될 때 컴퓨터는 모뎀이 전화를 걸 수 있는지 확인해야 합니다(작동 상태). 그런 다음 가입자를 호출한 후 모뎀은 원격 시스템에 연결되었음을 컴퓨터에 알려야 합니다. 더 자세히 설명하면 다음과 같이 발생합니다. 컴퓨터는 모뎀이 통신 세션을 수행할 준비가 되었음을 나타내기 위해 DTR 회선에 신호를 보냅니다. 이에 대한 응답으로 모뎀은 DSR 라인에서 신호를 보냅니다. 모뎀이 다른 원격 모뎀에 연결되면 DCD 회선에 신호를 보내 컴퓨터에 알립니다. DTR 라인의 전압이 떨어지면 컴퓨터의 전원이 꺼져 있기 때문에 컴퓨터가 더 이상 세션을 계속할 수 없다는 것을 모뎀에 알립니다. 이 경우 모뎀은 연결을 종료합니다. DCD 라인의 전압이 떨어지면 모뎀이 연결이 끊어져 더 이상 연결을 계속할 수 없음을 컴퓨터에 알립니다. 두 경우 모두 이러한 신호는 모뎀과 컴퓨터 간의 통신이 있는지에 대한 응답을 제공합니다. 이제 우리는 통신 제어의 가장 낮은 수준인 악수에 대해 살펴보았습니다. 전송 속도를 제어하는 데 사용되는 상위 계층이 있지만 이는 하드웨어에서도 구현됩니다. 실제로 대량의 데이터를 고속으로 전송할 때는 데이터 속도 제어(흐름 제어)가 필요합니다. 한 시스템이 수신 시스템이 처리할 수 있는 것보다 더 빠른 속도로 데이터를 전송하려고 시도하면 전송된 데이터 중 일부가 손실될 수 있습니다. 처리할 수 있는 것보다 더 많은 데이터가 전송되는 것을 방지하기 위해 흐름 제어 핸드셰이크라는 통신 제어가 사용됩니다. RS-232-C 표준은 반이중 연결에 대해서만 흐름 제어를 정의합니다. 반이중 연결은 다음과 같은 연결입니다. 주어진 시간에 데이터는 한 방향으로만 전송될 수 있습니다. 그러나 실제로 이 메커니즘은 데이터가 통신 회선을 따라 두 방향으로 동시에 전송되는 이중 연결에도 사용됩니다. 흐름 제어 반이중 연결에서 DTE 장치는 데이터를 전송하려고 할 때 RTS 신호를 보냅니다. DCE는 준비가 되면 CTS 회선의 신호로 응답하고 DTE는 데이터 전송을 시작합니다. RTS와 CTS 신호가 모두 활성화될 때까지 DCE만 데이터를 전송할 수 있습니다. 전이중 연결의 경우 RTS/CTS 신호는 반이중 연결의 경우와 반대되는 의미를 갖습니다. DTE가 데이터를 수신할 수 있게 되면 RTS 라인을 통해 신호를 보냅니다. DCE가 데이터를 수신할 준비가 되면 CTS 신호를 반환합니다. RTS 또는 CTS 라인의 전압이 떨어지면 수신 시스템이 데이터를 수신할 준비가 되지 않았음을 송신 시스템에 알립니다. 아래에는 데이터 교환 중에 발생하는 컴퓨터와 모뎀 간의 대화의 일부가 나와 있습니다.
물론 이 모든 것이 좋게 들립니다. 실제로 모든 것이 그렇게 간단하지 않습니다. RS-232-C 인터페이스는 이를 위해 설계되었기 때문에 컴퓨터와 모뎀을 연결하는 것은 어렵지 않습니다. 그러나 모뎀과 컴퓨터를 연결하는 데 사용한 것과 동일한 케이블을 사용하여 두 대의 컴퓨터를 함께 연결하려는 경우 문제가 발생합니다. 두 개의 터미널 장치(두 대의 컴퓨터)를 연결하려면 최소한 TR 및 RD 라인의 교차 연결이 필요합니다.
그러나 대부분의 경우 이는 충분하지 않습니다. 왜냐하면 DTE 및 DCE 장치의 경우 DSR, DTR, DCD, CTS 및 RTS 라인에서 수행되는 기능이 비대칭이기 때문입니다. DTE 장치는 DTR 신호를 출력하고 DSR 및 DCD 신호 수신을 기다립니다. 그러면 DCE 장치는 DSR, DCD 신호를 공급하고 DTR 신호를 기다립니다. 따라서 DTE 및 DCE 장치를 연결하는 데 사용한 케이블을 사용하여 두 개의 DTE 장치를 함께 연결하면 서로 통신할 수 없습니다. 핸드셰이크 프로세스가 완료되지 않습니다. 이제 RTS 및 CTS 흐름 제어 신호로 넘어가겠습니다. 때로는 두 개의 DTE 장치를 연결하기 위해 이러한 라인을 케이블의 각 끝에 함께 연결합니다. 결과적으로 다른 장치는 항상 데이터를 수신할 준비가 되어 있습니다. 따라서 높은 전송 속도에서 수신 장치가 데이터를 수신하고 처리할 시간이 없으면 데이터 손실이 발생할 수 있습니다. 이러한 모든 문제를 해결하기 위해 일반적으로 널 모뎀이라고 하는 특수 케이블을 사용하여 두 개의 DTE 장치를 연결합니다. 두 개의 커넥터와 케이블이 있으면 다음 다이어그램을 사용하여 쉽게 납땜할 수 있습니다.
그림을 완성하기 위해 RS-232-C 포트의 기계적 연결과 관련된 측면을 한 가지 더 살펴보겠습니다. 두 가지 유형의 커넥터(DB25 및 DB9)가 있기 때문에 한 유형의 커넥터에서 다른 유형으로의 어댑터가 필요한 경우가 많습니다. 예를 들어, 컴퓨터에 DB25 커넥터가 있고 케이블이 DB9 커넥터로 끝나는 경우 이러한 어댑터를 사용하여 컴퓨터 COM 포트와 널 모뎀 케이블을 연결할 수 있습니다. 다음 그림에는 이러한 어댑터의 다이어그램이 나와 있습니다.
많은 장치(예: 터미널 및 모뎀)를 사용하면 내부 DIP 스위치를 통해 개별 RS-232-C 회선의 상태를 제어할 수 있습니다. 이러한 스위치는 모뎀 모델에 따라 의미가 바뀔 수 있습니다. 따라서 이를 사용하려면 모뎀 문서를 연구해야 합니다. 예를 들어, 헤이즈 호환 모뎀의 경우 스위치 1이 "아래" 위치에 있으면 모뎀이 DTR 신호의 존재 여부를 확인하지 않는다는 의미입니다. 결과적으로 컴퓨터가 작동하지 않는 경우에도 모뎀이 수신 전화에 응답할 수 있습니다. 모뎀에 연결 설정을 요청하지 않습니다. RS-232-C 인터페이스의 기술 파라미터 특수장비를 사용하지 않고 장거리로 데이터를 전송할 경우 전자기장에 의한 간섭으로 인해 오류가 발생할 수 있습니다. 결과적으로 DTR-DTR과 DTR-DCE 장치 사이의 연결 케이블 길이에 제한이 적용됩니다. RS-232-C 연결 케이블의 공식 길이 제한은 15,24미터입니다. 그러나 실제로는 이 거리가 훨씬 더 클 수 있습니다. 이는 데이터 전송 속도에 직접적으로 의존합니다. McNamara(Technical Aspects of Data Communications, Digital Press, 1982)에 따르면 다음 값이 정의됩니다.
커넥터 라인의 전압 레벨은 논리 15의 경우 -3..-3V이고 논리 15의 경우 +3..+3V입니다. -232V에서 +XNUMXV까지의 범위는 정의되지 않은 값에 해당합니다. RS-XNUMX-C 인터페이스 커넥터에 외부 장치를 연결하는 경우(널 모뎀을 사용하는 두 대의 컴퓨터를 연결하는 경우도 포함) 먼저 해당 장치와 컴퓨터를 끄고 정전기도 제거하십시오(접지 연결). 그렇지 않으면 비동기 어댑터가 손상될 수 있습니다. 컴퓨터 접지와 외부 장치 접지는 함께 연결되어야 합니다. 간행물: cxem.net
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