REFERAT-MenüDeutschGeographieGeschichteChemieBiographienElektronik
  EnglischEpochenFranzösischBiologieInformatikItalienisch
  KunstLateinLiteraturMathematikMusikPhilosophie
 PhysikPolitikPsychologieRechtSonstigeSpanisch
 SportTechnikWirtschaftWirtschaftskunde  

Serielle Schnittstelle




Serielle Schnittstelle

1.  Einleitung

Schnittstellen stellen Anschlüsse an Geräten dar, über die sich mittels Übertragungsleitungen digitale Daten übertragen lassen. Es gibt Schnittstellen für die serielle Übertragung der einzelnen Datenbits und solche für die parallele Übertragung.



2.  Allgemeines

Bei der seriellen Übertragung ist nur eine Datenleitung nötig, da die einzelnen Datenbits einer Informationseinheit (Byte, Wort, usw.) nicht, wie bei der parallelen Übertragung gleichzeitig über mehrere Datenleitungen, sondern nacheinander (seriell) über eine einzige Leitung gesendet werden. Dafür ist sie aber langsamer als die parallele Übertragung. Sie wird bei kurzen Übertragungsstrecken eingesetzt.

Für die serielle Übertragung gibt es zwei verschiedene Formate:

·        Asynchrone Übertragung

·        Synchrone Übertragung

2.1.      Übertragungsstrecke

Die Übertragungsstrecke

DEE Datenendeinrichtung (z.B.: Computer, Drucker)

DÜE Datenübertragungseinrichtung (z.B.: Modem)


2.2.      Schrittrate, Übertragungsrate, Datentransferrate

Aus der Literatur [8] Seite 345

2.2.1.            Schrittrate

Die Schrittrate gibt den Takt an, mit dem die einzelnen Zeichen (meist Bits) übertragen werden, worunter alle zu übertragenen Zeichen und nicht nur die Nutzdaten zu verstehen sind. Die Einheit ist Zeichen (Bits) pro Sekunde (bps) oder Baud, benannt nach dem französischen Telegrafeningenieur E. Baudot. Die Schrittrate wird auch Baud­rate genannt.

2.2.2.            Übertragungsrate

Die Übertragungsrate ist die Menge der übertragenen Information pro Zeiteinheit, wobei alle Informationen, etwa auch Steuerzeichen, gemeint sind. Die Einheit ist immer Bits pro Sekunde.

Ein oft vorkommender Sonderfall ist die serielle Übertragung binärer Daten; hierbei ist die Übertragungsrate gleich der Schrittrate. Werden nun jedoch n Kanäle parallel geführt, so beträgt die Übertragungsrate das n-fache der Schrittrate. Werden Zeichen verwendet, die im Unterschied zu einem Bit mehr als zwei Zustände annehmen können und damit mehr Information enthalten, so ist die Übertragungsrate ebenfalls größer als die Schrittrate.

Unter Berücksichtigung dieser beiden Tatsachen ergibt sich die folgende Formel.

vü.. Übertragungsrate

n Anzahl der Kanäle

vs,i Schrittrate vs im Kanal i

ki.. Anzahl der möglichen Zustände eines Zeichens

ld().. Logarithmus zur Basis 2

ld(ki).. Informationsgehalt eines Zeichens [Bits]

2.2.3.            Datentransferrate

Die Datentransferrate ist die Übertragungsrate abzüglich der nicht zu den Nutzdaten gehörenden Daten wie etwa Start und Stoppbits.


2.3.      Netzwerkstrukturen

2.3.1.            Punkt-zu-Punkt-Verbindung

Bei der Punkt-zu-Punkt-Verbindung sind lediglich zwei Datenstationen mit einander verbunden.

2.3.2.            Mehrpunktverbindung

Im Gegensatz zur vorherigen Verbindungsart können bei dieser Netzwerkstruktur mehrere Datenstationen gleichzeitig miteinander Verbunden sein. Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß auf jedem Datenkanal immer nur eine Station senden darf. Während der Zeit in der eine Station sendet, müssen alle anderen Stationen auf Empfang geschaltet sein.

2.3.3.            Leit- und Folgesteuerung

In einem Netzwerk gibt es immer Datenstationen, die Steuerbefehle senden, und Stationen, die Meldungen senden. Die Steuerstationen werden auch Leitsteuerungen, die Meldestationen auch Folgesteuerungen genannt (vgl. I²C-Bus: Master und Slave).

Beide Stationen können sowohl Sender als auch Empfänger sein, jedoch darf die Folgesteuerung nie ohne vorherige Aufforderung durch die Leitsteuerung Daten senden.


3.  Asynchrone Übertragung

Bei dieser Art der seriellen Übertragung wird jedes Byte einzeln übertragen, wobei Sender und Empfänger nicht den gleichen Takt besitzen. Das übertragende Zeichen besteht aus einem Startbit und ein oder mehreren Stopbits. Zwischen Start- und Stopbits befinden sich die Datenbits (=> asynchrones Datenformat). Die Übertragung beginnt mit dem Erkennen eines Startbits (Zustand 0).

Entdeckt der Empfänger einen Zustandswechsel vom Ruhezustand (Zustand 1) in den Zustand 0, interpretiert er diese negative Flanke als das Startbit. Danach überprüft er in der Mitte des Startbits noch einmal den Zustand der Leitung, ob sie noch immer 0 ist. Dadurch soll verhindert werden, daß ein zufälliger Störimpuls die Übertragung startet. Nach dem Startbit folgen 7 oder 8 Datenbits (LSB am Anfang). Die Zeit, die benötigt wird um ein Bit zu übertragen nennt man Schrittlänge. Während der Übertragung werden die Datenbits in der Mitte der Schrittlänge abgetastet, um eine möglichst große Sicherheit gegenüber Störungen zu erreichen (halbes LSB). Ist die Übertragung zu Ende folgt ein Stopbit (Logisch 1), das dem Empfänger das Ende der Übertragung bekanntgibt. Da Sender und Empfänger nicht mit der gleichen Frequenz arbeiten, wird nach dem 1.Stopbit noch ein oder mehrere Stopbits gesendet, um es dem Empfänger zu ermöglichen wieder mit der Senderfrequenz in Einklang zu gelangen. Es ist dabei durchaus möglich, daß die Schrittlänge des Stopbits 1,1.5 oder 2 betragen kann.

Nach dem Auftreten eines neuerlichen Startbits wird mit der Übertragung des nächsten Zeichens begonnen.

Um Fehler bei der Übertragung zu erkennen, gibt es noch die Möglichkeit ein Paritätsbit nach den Datenbits mitzusenden. Das Paritätsbit dient dazu, um fehlerhaft übertragene Bits zu erkennen (in der Praxis Einzelbitfehler) und zu korrigieren. Man unterscheidet dabei zwischen gerade (even) und ungerade (odd) Parität. Bei der geraden Parität wird die Anzahl der Datenbits im Zustand 1 auf eine gerade Anzahl ergänzt, bei der ungeraden Parität auf eine ungerade Anzahl.

Anordnung der Bits (asynchrones Datenformat):

St

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

P

Sp

Sp

St Startbit

P Paritätsbit

Sp Stopbit

D0-D7 Datenbits

D0 LSB

D7 MSB


3.1.      Maximale Abweichung der Baudraten von Sender und Empfänger

Da Empfänger und Sender nicht exakt die gleiche Baudrate besitzen, kommt es während der Übertragung vor, daß ein vor- oder nachläuft. Dabei darf die Abweichung der unterschiedlichen Baudraten einen Maximalwert nicht übersteigen, um die Übertragung noch möglich zu machen.

Fall 1: Empfängerbaudrate (Re=1/Te) ist kleiner als Senderbaudrate (Rs=1/Ts)

8,5 · Te < 9 · Ts

8,5 / Re < 9 / Rs

Re < 8,5 / 9 · Rs T Re < 94% von Rs

Aus der obigen Berechnung geht nun hervor, daß die maximale Abweichung bei schnellerer Sendebaudrate 94% betragen darf.

Fall 2: Empfängerbaudrate (Re) ist größer als Senderbaudrate (Rs)

 

8,5 · Te > 8 · Ts

8,5 / Re > 8 / Rs

Re > 8,5 / 8 · Rs T Re > 106% von Rs

Aus der obigen Berechnung sieht man, daß bei höherer Empfängerbaudrate die Abweichung maximal 6% beträgt.

Allgemein gilt, daß die Baudraten von Sender und Empfänger um maximal  6% verschieden sein dürfen.


4.  Synchrone Übertragung

Bei der synchronen Übertragung haben Sender und Empfänger den gleichen Takt, daß heißt, der Takt muß während der Übertragung immer mitgeliefert werden. Der Synchronismus wird erzielt, in dem man die zu übertragenden Daten in Blöcke (frames) zusammenfaßt. Anfang und Ende eines Blocks werden durch Blockbegrenzungszeichen (flags) gekennzeichnet. Die Übertragung wird hier mit sogenannten Codewörtern gestartet.

Am Beginn eines Sendevorganges wartet der Sender auf seine Freigabe und beginnt als erstes das Codewort auszusenden und zwar mit seiner Sendefrequenz.

Der Empfänger speichert die empfangenen Bits in einem Schieberegister zwischen und fragt den Inhalt des Schieberegisters immer auf das Codewort ab. Dabei geschieht das Weiterschieben der Daten mit der Empfängerfrequenz. Dieses Verfahren wird auch "Hunt"-Mode genannt. Wird das Codewort gefunden, beendet der Empfänger den Hunt-Mode und erwartet nun Datenbits (T Empfänger und Sender sind nun synchron). Es darf jedoch nicht vorkommen, daß das gleiche Bitmuster, welches dem Codewort entspricht, noch einmal auftritt. Weiterhin besteht auch die Möglichkeit, daß mehrere Codewörter zur Synchronisation verwendet werden. Dies funktioniert so, daß nach dem Erkennen des ersten Codewortes der Empfänger auf das nächste Codewort wartet und erst danach Synchronisation eingetreten ist.

4.1.      Transparenter Datenkanal

Wie bereits erwähnt, werden bei den synchronen Übertragungsarten die Daten zu Blöcken zusammengefaßt, die von Blockbegrenzungszeichen eingerahmt werden.

Flag

DÜ-Block

Flag

Flag

Flag

DÜ-Block

Flag

Dadurch werden bestimmte Bitkombinationen (Datenworte) als Synchronisationszeichen fest vereinbart. Wenn der Empfänger diese Bitkombination empfängt, kann er eindeutig feststellen, wo ein Datenwort anfängt und wo es endet. Das heißt, daß diese Bitkombinationen eine feste Bedeutung für die Steuerung der beteiligten Datenstationen haben und für die eigentliche Datenübertragung nicht mehr zur Verfügung stehen.

Kämen sie im Datenübertragungsblock (DÜ-Block) vor, würde der Empfänger sie als Blockanfang oder als Blockende interpretieren, und der Synchronismus des Empfängers würde verlorengehen. Hier wird sichtbar, daß die Synchronisation mit den Blockbegrenzungszeichen unvorteilhaft ist, da nämlich die Datenübertragung nicht mehr transparent ist, d.h. in dem DÜ-Block nicht alle möglichen Bitkombinationen als Datenworte übertragen werden können. Daher muß ein Alphabet der zulässigen Zeichen eingeführt werden.

Das ist ein entscheidender Nachteil der zeichenorientierten DÜ-Protokolle. Um diesen zu beseitigen wurden die bitorientierten Protokolle entwickelt. Bei diesen wird ein Bit-Stopverfahren angewendet, um die Transparenz des Kanals herzustellen. Als Blockbegrenzungszeichen ist die Bitkombination 01111110 festgelegt. Diese Bitkombination darf also während der Übertragung des DÜ-Blocks nicht auftreten.

Opening flag

0111 1110

DÜ-Block

Closing flag

0111 1110

Nach dem letzten Bit des "opening flag" bis zum ersten Bit des "closing flag" werden die auszusendenen Daten beim Sender von einem Leitungscodierer geprüft. Treten irgendwo im Datenstrom fünf hintereinanderliegende Einsen auf, so wird nach der fünften Eins eine Null in den Datenstrom eingeblendet. Beim Empfänger dagegen  prüft der Leitungsdecoder die ankommenden Daten. Kommt eine Null nach fünf hintereinanderfolgenden Einsen, so wird die Null aus dem Datenstrom herausgenommen. Nur die Blockbegrenzungszeichen werden als sechs hintereinanderliegenden Einsen übertragen und können so vom Empfänger eindeutig identifiziert werden.


5.  Protokolle

5.1.      Zeichenorientierte Protokolle

Da dieses Verfahren keine transparente Datenübertragung gestattet werden bei dieser codegebundenen Datenübermittlung nur solche Bitkombinationen von der Datenquelle zur Übermittlung angeboten, die nicht den zehn Übertragungssteuerzeichen zugeordnet sind. Die zu übertragenden Daten werden in Blöcke zusammengefaßt, der Datenteil eines Blockes heißt dann "Text". Dem Text kann ein Kopf mit Steuerinformationen vorangestellt werden. Vor der Aussendung eines Blockes muß eine vereinbarte Anzahl von SYN-Zeichen gesendet werden.

Dieses Verfahren arbeitet halbduplex, d.h. jede Text- und Steuerinformation muß von der Gegenstation mit einer positiven oder negativen Rückmeldung bestätigt werden. Eine positive Rückmeldung wird ACK (Acknowledgement), eine negative NAK (Notacknowledgement).

Aufbau eines DÜ-Blocks:

SYN

SYN

SOH

Kopf

STX

Text

ETB

BCC

SYN

SYN Synchronisationswort

SOH Anfang des Kopfes (start of header)

STX Anfang des Textes (start of text)

ETB Ende des Textes (end of block)

BCC Blockprüfungszeichen (block check character)

Phasen einer Datenübertragung:

Ein Datenübertragungsvorgang besteht aus drei Phasen:

1.    Aufforderungsphase

2.    Textphase

3.    Beendigungsphase

Die Aufforderungsphase wird eingeleitet, indem die sendewillige Station die Steuerzeichen SYN und ENQ (Enquiry) sendet. Antwortet die Gegenstation mit ACK0, ist die Verbindung zustandegekommen, die Textphase kann beginnen. Antwortet die Gegenstation mit NAK, ist sie nicht empfangsbereit. In diesem Fall wird die Datenübertragung von der sendewilligen Station sofort mit EOT (End of Transmission) abgebrochen.

In der Textphase wird die Zeichenfolge SYN+SYN+STX (Start of Text) +Text+ETB (End of Block)+BCC (block check character). Jetzt hört der Sender mit der Übertragung auf und wartet auf die Rückmeldung. Die Gegenstation prüft die Daten mit Hilfe der BCC-Zeichen auf Übertragungsfehler und sendet SYN+ACK1, wenn sie fehlerfrei sind.

Sind diese fehlerhaft, wird NAK gesendet. In diesem Fall muß der Sender diesen Block wiederholen.

War die Rückmeldung mit ACK1 positiv, so kann der nächste Block, STX+TEXT0+ETB+BCC gesendet werden. Hier wird die Funktion der Laufnummer deutlich. Die Texte und die positiven Rückmeldungen werden mit einem Bit zusätzlich numeriert. Auf einen TEXT0 muß ACK0 geantwortet werden, bzw. auf  TEXT1 mit ACK1. Kommt das verkehrte ACK-Zeichen, weiß der Sender, daß der letzte Textblock fehlerhaft war, er muß ihn wiederholen.

Nachdem der letzte Textblock vom Empfänger mit ACK bestätigt wurde, sendet der Sender das Zeichen EOT (End of Transmission). Hiermit ist die Textphase beendet, die Verbindung abgebaut.


5.2.      Bitorientierte Protokolle

5.2.1.            Das SDLC-Protokoll (Synchronous Data Link Control)

Infolge des angewandten Bitstopverfahren gestattet es eine transparente Datenübertragung. Die Übermittlung wird in DÜ-Blöcken vorgenommen, deren Aufbau wie folgt aussieht.

opening flag

Adreßfeld

Steuerfeld

Datenfeld

Blockprüfungsfeld

closing flag

Blockbegrenzungszeichen (opening flags und closing flag):

Die opening flags und die closing flags sind die Blockbegrenzungszeichen und haben die Bitkombination 01111110. Sie dienen zur Kennzeichnung des Anfangs und des Endes eines Blockes, und so mit zur Synchronisation des Empfängers mit dem Sender.

Adreßfeld (address field):

Bitorientierte Protokolle sind nicht nur für die Verwendung in Punkt-zu-Punkt-Verbindungen konzipiert, sondern auch für den Einsatz in Datennetzen. Aus diesem Grund enthält das Protokoll auch ein Adreßfeld, in dem, je nach Netztyp, die Empfänger- und/oder die Senderadresse enthalten ist (vergleiche I²C-Bus-Protokoll).

Steuerfeld (control field):

In diesem Feld werden das Format des übertragenen Datenblocks (Frame) und noch weitere  Informationen zur Steuerung angegeben.

Datenfeld (information field):

Im Datenfeld sind die eigentlichen, zu übertragenden, Informationen enthalten. Je nach Datenblockformat kann dieses Feld vorhanden sein oder auch nicht.

Die Länge muß ein Vielfaches von 8 Bit (=1 Byte) sein, wobei bei jedem Byte das LSB als erstes und das MSB als letztes übertragen wird.

Blockprüfungsfeld (FCS-Field = frame check sequence field):

Dieses Feld besitzt 16 Bit und dient zur Überprüfung der Daten auf Übertragungsfehler. Dadurch wird eine höhere Datensicherheit gewährleistet.

Die hier übertragenen Prüfungsbits werden vom Sender, aus den Daten im Adreß-, Steuer- und Datenfeld berechnet, und im Blockprüfungsfeld dem Empfänger übermittelt. Der Empfänger führt die selbe Berechnung mit den empfangenen Adreß-, Steuer- und Datenbits durch und vergleicht anschließend sein Ergebnis mit den Daten aus dem empfangenen Blockprüfungsfeld. Stimmt das Ergebnis nicht mit diesen Daten überein, so trat ein Übertragungsfehler auf, und der Empfänger akzeptiert den Block nicht.

5.2.2.            Blockformate des SDLC-Protokolls

Das SDLC-Protokoll besitzt drei verschiedene Formate von DÜ-Blöcken:

·         Datenblöcke

·         Steuerblöcke mit Folgenummern

·         Steuerblöcke ohne Folgenummern

Wie bereits erwähnt wird das Blockformat im Steuerfeld angegeben. Im Folgenden wird gezeigt, wie der Steuerblock dieser drei Blocktypen aussieht:

Blockformat

Bitnummer

0

1

2

3

4

5

6

7

Datenblock

0

N(S)0

N(S)1

N(S)2

PF

N(E)0

N(E)1

N(E)2

Steuerblock mit Folgenummer

1

0

S0

S1

PF

N(E)0

N(E)1

N(E)2

Steuerblock ohne Folgenummer

1

1

M0

M1

PF

M2

M3

M4

Datenblock (information transfer format, I-type frame):

In einem Block dieses Formats werden die eigentlichen Daten übertragen.

Das Steuerfeld dieses Blockes enthält die Sendefolgenummer N(S) (send count), die Empfangsfolgenummer N(E) (receive count) und das P/F-Bit.

Das Datenfeld beinhaltet die zu übertragenden Informationen.


Steuerblock mit Folgenummer (supervisory format, S-type frame):

Dieses Blockformat wird verwendet um zwischen zwei Dateneinrichtungen Befehle, Meldungen und Quittungen auszutauschen. Daten können dabei keine übertragen werden, weshalb es auch kein Datenfeld gibt.

Das Steuerfeld dieses Blockformats enthält die Empfängsfolgenummer N(E), das P/F-Bit und zwei Bits S, welche die Steuerfunktion angeben.

Steuerblock ohne Folgenummern (unnumbered format, U-type frame):

Dieses Blockformat wird für verschiedene Funktionen verwendet.

·         Initialisierung der Folgesteuerung

·         Prüfung der Rückmeldung von der Folgesteuerung

·         Übertragung einer Fehlermeldung

·         Datenübertragung, bei der die Blockfolge nicht überprüft werden soll

Das Steuerfeld enthält, im Gegensatz zum Steuerblock mit Folgenummer, keine Empfangsfolgenummer N(E), dafür gibt es 5 Bits M, zur Spezifikation der Steuerfunktion. Das P/F-Bit ist auch hier vorhanden.

Das Datenfeld enthält die zu übertragenden Informationen (Daten, Fehlermeldungen, usw.). Welche Art von Information übertragen wird, wird durch die Spezifikation angegeben.

P/F-Bit:

Dieses Bit ist ein Markierungsbit der Leit- bzw. Folgesteuerung.

Setzt die Leitsteuerung dieses Bit, so ist es ein P-Bit und die Folgesteuerung wird aufgefordert eine oder mehrere Meldungen an die Leitsteuerung zu übermitteln.

Setzt hingegen die Folgesteuerung dieses Bit, so ist es ein F-Bit. Durch ein F-Bit wird der letzte Block einer Übertragungsfolge gekennzeichnet.

5.2.3.            Handshake des SDLC-Protokolls

Bei der Datenübertragung zählt jede Leit- bzw. Folgesteuerung mit, wieviel Datenblöcke sie, ohne Rückbestätigung, gesendet und wieviel richtig empfangen hat. Die empfangenen Datenblöcke werden in der Empfangsfolgenummer N(E), die gesendeten in der Sendefolgenummer N(S) mitgezählt. Bei der Übertragung eines Datenblocks werden immer beide Zahlen mitgeschickt. Bei einem Steuerblock wird nur die Empfangsfolgenummer mitgesendet.

Der Vorteil bei dieser Art des Handshakes ist, daß der Empfänger nicht jeden Block einzelnen bestätigen muß, sondern er kann warten bis er mehrere empfangen hat. Bei der Rückbestätigung teilt er dann mit, bis zu welchem Block er alle Blöcke richtig empfangen hat. Danach stellt er seinen Empfangsfolgezäher auf Null zurück und der Sender seinen Sendefolgezähler ebenfalls. Danach beginnt der Sender seine Datenblöcke weiter zu senden. Wurden Blöcke fehlerhaft übertragen, so sendet er diese noch einmal.

Achtung: Der Empfänger darf mit der Bestätigung nicht so lange warten, bis der Sendefolgezähler des Senders einen Überlauf hat, denn dadurch könnte nicht mehr ermittelt werden ob Datenböcke fehlerfrei übertragen wurden. Gegebenen Falls muß die Leitsteuerung die Folgesteuerung zwingen eine Meldung zu schicken, umgekehrt ist dies nicht möglich.

5.2.4.            Das HDLC-Protokoll (High-Level Data Link Control)

Das HDLC-Protokoll ist im Prinzip ein erweitertes SDLC-Protokoll. Diese beiden Protokolle unterscheiden sich nur im Adreß- und Steuerfeld.

Beim SDLC-Protokoll hatte das Adreßfeld nur 8 Bit. Beim HDLC sind hingegen beliebige, ganzzahlige Vielfache von 8 Bit möglich, was eine beliebig hohe Adressenzahl, und somit eine beliebig hohe Anzahl von Kommunikationseinrichtungen erlaubt.

Die Größe des Steuerfeldes wurde von 8 auf 16 Bit erweitert. Dadurch stehen jetzt für die Sendefolgenummer N(S) und die Empfangsfolgenummer N(E), statt nur 3 Bit, 7 Bit zur Verfügung, wodurch der Durchnummerierungsbereich der Blöcke erhöht wurde.


6.  Schnittstellen

Um den Computer den Datenaustausch mit der Außenwelt (Peripheriegeräte) zu ermöglichen, ist eine Schnittstelle, welche das Bindeglied zwischen Datenendeinrichtung (DEE) und Datenübertragungseinrichtungen (DÜE) ist, notwendig. Es gibt bereits verschiedene Arten von Schnittstellen:            



1.    TTY-Stromschnittstelle (sehr alt, kaum im Gebrauch)

2.    IEC-Bus-Schnittstelle (für Meß- und Steuergeräte, arbeitet mit negativer Logik)

3.    Centronics-Schnittselle (parallel T Druckeranschluß)

4.    V.24-Schnittstelle (asynchrone serielle Schnittstelle)

5.    RS232-Schnittstelle (ähnlich V.24)

Über diese Schnittstellen werden üblicherweise ASCII-Zeichen übertragen.

Die V.24-Schnittstelle ist laut der CCITT-Norm V.24 genormt. Die amerikanische Schnittstelle RS232 entspricht im großen und ganzen der V.24-Schnittstelle nur sind hier einige Sachverhalte nicht genormt. Diese Schnittstellen sind asynchrone, serielle Schnittstellen, welche die Zeichen in Einzelbits (T serielle Übertragung) übertragen.

Bestandteile dieser Schnittstellen sind Leitungen, die die Übertragung zwischen dem Computer und den Peripheriegeräten regeln. Folgende Leitungen werden benötigt:

1.    Erdleitungen

2.    Datenleitungen

3.    Steuer- und Meldeleitungen

4.    Taktleitungen

5.    Zusatzleitungen

Meistens kommt es aber vor, daß für die Übertragung nicht alle Leitungen interessant sind. .In diesem Fall bleiben die anderen Leitungen unbeschaltet oder werden auf einen festen Pegel gelegt.

Im folgenden werden nun die wichtigsten Leitungen für die Kommunikation zwischen DEE und DÜE aufgelistet:

·      E2: bildet das gemeinsame Massepontential für die Datenleitungen

·      D1: führt die Sendedaten des Computers zum Empfänger (Bsp.: Modem)

·      D2: liefert die Daten vom Empfänger zum Computer

·      S2: gibt Empfänger bekannt, daß Computer für Übertragung bereit ist

·      M2: gibt Bereitschaft des Empfängers bekannt (manchmal auch Leitung M1)

Mit den Leitungen D1, D2, M2 und S2 kann man nun ein sogenanntes "Handshakeverfahren" realisieren. Ist der Empfänger bereit Daten zu empfangen, legt er die Leitung M2 auf 1 und über D1 werden nun Daten gesendet, solange die Leitung auf 1 bleibt. Umgekehrt wiederum kann der Computer mittels der Leitung S2 seine Bereitschaft bekanntgeben und über D2 werden nun die Daten zum Computer geführt.


6.1.      Digitale Schnittstellen (RS-232, V.24)

Die amerikanische Norm RS-232 und die deutsche Norm V.24 sind sehr ähnlich.

Aufbau:

Beide Normen beinhalten eine 9-polige und eine 25-polige Version. Der Unterschied liegt darin, daß der 9-polige Stecker nur die nötigen Verbindungen besitzt, während die 25-polige Version einige Leitungen mehr enthält, die beispielsweise für die Steuerung eines Modems eingesetzt werden können.

            9-polig:                                                          25-polig:

                                              

Elektrische Eigenschaften:

Leerlaufspannung: max. 25V

Kurzschlußstrom: max. 0,5A

Pegel:

-3V -15V T logisch 1

+3V +15V T logisch 0

Der zeitliche Verlauf aller Schnittstellenpegel ist annähernd rechteckförmig. Die Flankensteilheit ist auf den Höchstwert von 30V/µs begrenzt.

Die Übertragungsgeschwindigkeit darf 20kBit/s nicht überschreiten.


Signalbeschreibung:

Abkürzung

Bezeichnung

Richtung

Stiftnr.

CCITT

V.24

DIN

66020

EIA

RS-232-C

deutsch

englisch

DEE - DÜE

25-polig

9-polig

101

E1

Schutzerde

Protective Ground

1

103

D1

TD

Sendedaten

Transmit Data

®

2

3

104

D2

RD

Empfangsdaten

Receive Data

¬

3

2

105

S2

RTS

Sendeteil einschalten

Request to Send

®

4

7

106

M2

CTS

Sendebereitschaft

Clear to Send

¬

5

8

107

M1

DSR

Betriebsbereitschaft

Data Set Ready

¬

6

6

102

E2

GND

Betriebserde

Signal Ground

7

5

109

M5

DCD

Empfangssignalpegel

Data Carrier Detect

¬

8

1

nicht genormt

9

nicht genormt

10

126

S5

hohe Sendefrequenz einschalten

Select Transmit Frequency

®

11

122

HM5

Empfangssignalpegel

Help Carrier Detect

¬

12

121

HM2

Sendebereitschaft

Clear to Send

¬

13

118

HD1

Sendedaten

Transmit Data

®

14

119

HD2

Empfangsdaten

Receive Data

¬

16

120

HS2

Sendeteil einschalten

Request to Send

®

19

114

T2

TC

Sendeschrittakt

Transmitter Signal Element Timing

¬

15

115

T4

RC

Empfangsschrittakt

Receiver Signal Element Timing

¬

17

nicht genormt

18

108.1

108.2

S1.1

S1.2

DTR

Leitung anschalten

Endgerät betriebsbereit

Connect Data Set to Line

Data Terminal Ready

®

®

20

4

110

M6

SQ

Empfangsqualität




Data Signal Quality

¬

21

125

M3

RI

ankommender Ruf

Ring Indicator

¬

22

9

111

112

S4

M4

Übertragungsgeschwindig­keit wählen

Data Signalling Rate Selector

®

¬

23

113

T1

Sendeschrittakt

Transmitter Signal Element Timing

®

24

nicht genormt

25

Die grau hinterlegten Felder enthalten Leitungsangaben für einen Hilfskanal.


Funktion:

Die Kommunikation zwischen DEE und DÜE erfolgt über Daten-, Takt-, Melde- und Steuersignale:

Signal

Funktionsbeschreibung

TD (D1)

der DÜE werden über diese Leitung die Sendedaten zugeführt, in den Übertragungspausen wird die Leitung im 'Ein"- Zustand gehalten, von DEE werden aber nur Daten ausgesendet wenn S1.2, S2, M1 und M2 ebenfalls im 'Ein"- Zustand

RD (D2)

Empfangsdaten, hier werden die Datensignale von DÜE nach DEE übertragen

RTS (S2)

diese Leitung steuert Sendeteil von DÜE, wenn Leitung im 'Ein"- Zustand dann Sender eingeschaltet, wenn Leitung im 'Aus"- Zustand dann Sendeteil ausgeschaltet, darf erst wieder eingeschaltet werden wenn M2 im 'Aus"- Zustand

CTS (M2)

diese Leitung meldet ob DÜE bereit ist die Datensignale auszusenden, wenn Leitung im 'Ein"- Zustand bereit, wenn Leitung auf im 'Aus"- Zustand DÜE nicht bereit

DSR (M1)

die Leitung meldet den Zustand der DÜE, wenn Leitung 'Ein"- Zustand dann DÜE an Übertragungsleitung angeschlossen, wenn Leitung im 'Aus"- Zustand dann DÜE nicht betriebsbereit

DCD (M5)

die Signale dieser Leitung geben bekannt ob der Signalempfangspegel des Datenkanals der DÜE im Toleranzbereich liegt, wenn Leitung im 'Ein"- Zustand dann innerhalb Toleranz wenn Leitung im 'Aus"- Zustand dann außerhalb Toleranz

TC (T2)

es wird der Sendeschrittakt der DEE zugeführt, wenn in DÜE erzeugt

RC (T4)

hier wird der DEE der Empfangsschrittakt zugeführt

DTR (S1.2)

diese Leitung legt Zustand von DEE fest, wenn im 'Ein"- Zustand dann ist DEE zur Aussendung von Daten bereit, gleichzeitig wird Anschalten von DÜE an Übertragungsleitung vorbereitet, Leitung solange im 'Ein"- Zustand solange DEE bereit ist Daten zu senden oder zu empfangen, nachdem Leitung im 'Aus"- Zustand darf sie erst wieder in den 'Ein"- Zustand gehen wenn M1 im 'Aus"- Zustand sich befindet

RI

Ankommender Ruf, bei geschalteter Leitung wird ein ankommender Ruf gekennzeichnet und damit Takt erzeugt

 


Logischer Ablauf einer Übertragung:

Halbduplex mit 2-Drahtverbindung:




Ablauf

Gerät A:

Gerät B:

Einschalten der DÜE

DSR(M1) aktiv

DSR(M1) aktiv

DEE betriebsbereit

DTR(S1.2) aktiv

DTR(S1.2) aktiv

DEE will Daten senden

RTS(S2) aktiv

DÜE schaltet Sender ein, wenn sendebereit

CTS(M2) aktiv

DCD(M5) aktiv

Datenübertragung

TD(D1)

RD(D2)

Daten wurden gesendet

RTS(S2) inaktiv

DÜE schaltet Sender aus

CTS(M2) inaktiv

DCD(M5) inaktiv

DEE B will Empfang bestätigen

RTS(S2) aktiv

DÜE B schaltet auf Sendebetrieb, wenn sendebereit

DCD(M5) aktiv

CTS(M2) aktiv

Datenübertragung

RD(D2)

Bestätigung gesendet, DÜE B schaltet Sender aus

DCD(M5) inaktiv

Verschiedene Beschaltungen:

Will man zwei Computer über die serielle Schnittstelle verbinden, bedient man sich eines Nullmodems. In diesem Fall werden nur zwei Datenendeinrichtungen miteinander verbunden, daher müssen einige Leitungen ausgekreuzt werden (z.B.: Empfangsdaten des eine, sind Sendedaten des anderen). Die Bezeichnung der Leitungen entspricht genau den in der vorherigen Tabelle.

Beispiel für das Auskreuzen der Leitungen bei einer Nullmodemverbindung:

6.2.      Analoge Schnittstellen - Modem

Das Wort Modem kommt von Modulator-Demodulator, was bereits etwas über seine Funktion aussagt. Ein Modem wird benötigt, wenn digitale Datenströme über Leitungen übertragen werden müssen, die nur für analoge Signale in einem bestimmten Frequenzbereich ausgelegt sind, wie zum Beispiel das Fernsprechnetz. Um die von einer Datenendeinrichtung gesendeten digitalen Daten in analoge umzuwandeln, werden diese moduliert. Umgekehrt werden die von der Übertragungsleitung eintreffenden analogen Datensignale durch Demodulation in digitale Daten umgewandelt. Daraus folgt, daß das Modem zwei Schnittstellen benötigt eine digitale, meist eine RS232-Schnittstelle, und eine analoge.

In erster Linie werden Modems danach eingeteilt, für welche Art von Übertragungsweg sie ausgelegt sind. In zweiter Linie erfolgt die Einteilung nach den möglichen Übertragungskanälen und der Übertragungsgeschwindigkeit.

Im Folgenden werden die wichtigsten Modemarten aufgezählt:

·      Modems für Fernsprechleitungen (3003400Hz)

·      Basisbandmodems für lokale Netzwerke

·      optischen Modems für Lichtwellenleiter- und Infrarotverbindungen

·      HF- oder Funkmodems für Richtfunk-, Sprechfunk- oder Satellitenverbindungen

Alle diese Modems arbeiten nach dem selben Prinzip und können sowohl einen als auch mehrere Übertragungskanäle besitzen.


6.2.1.            Prinzipieller Aufbau eines Modems

Leitungsanschaltung:

Eine Leitungsanschaltung wird nur bei Modems benötigt, die für die Kommunikation über Fernmeldeleitungen konzipiert sind. Denn dort darf das Modem erst dann eine Verbindung zur Übertragungsleitungen herstellen, wenn es angerufen wird, beziehungsweise wenn es ein anderes Modem anruft.

Bei älteren Modems, die keine automatische Wähleinrichtung besitzen, muß die Verbindung zu einem anderen Modem mittels eines Fernmeldeapparates hergestellt werden. Erst nach diesem Verbindungsaufbau kann das Modem an die Leitung geschaltet werden. Dies geschieht entweder über den Computer mittels der Steuerleitung 108.1 oder mittels einer Verbindungstaste und der Leitung 108.2. Diese Steuerleitung teilt dem Modem mit, daß der angeschlossene Computer empfangsbereit ist, erst wenn dies zutrifft kann mittels der Verbindungstaste das Modem an die Leitung angeschaltet werden.

Wird das Modem angerufen geschieht die Leitungsanschaltung automatisch, wenn der Computer betriebsbereit ist, oder über die selben Steuerleitungen wie bereits erklärt. Dabei wird dem Computer über die Steuerleitung 125 dem Computer mitgeteilt, daß das Modem angerufen wird.

Wie schon erwähnt besitzen neuere Modems auch eine automatische Wähleinrichtung, die in der Lage ist selbständig einen anderen Teilnehmer anzurufen. Automatischen Wähleinrichtungen gibt es sowohl für Impuls- als auch für Ton-Wahl.

Modulation und Demodulation:

Die digitalen Datensignale, die vom Computer kommen, werden bei einem Modem mittels Modulation in analoge, und die analogen mittels Demodulation in digitale Signale umgewandelt. Dazu werden verschiedene Modulationsarten verwendet. Die wichtigsten sind:

·      Amplitudenmodulation - AM: Heute, auf Grund der hohen Störanfälligkeit, nicht mehr in Verwendung.

·      Frequenzmodulation - FM: Bis zu Übertragungsraten von ca. 1200bps.

·      Phasenmodulation - PM oder PSK

·      Phasendifferenzmodulation - DPSK

·      Quadratur-Amplitudenmodulation - QAM

Um, während der Übertragung, eventuell auftretende Verzerrungen zu vermindern enthält der Demodulator auch einen Entzerrer. Bei Modems bis 1200bps ist dieser meist auf eine fixe Verzerrungskurve eingestellt, bei Modems mit höheren Übertragungsraten werden Entzerrer verwendet, die sich automatisch an die Verzerrung des Übertragungsleitung anpassen.

Steuerung:

Die Steuerung ist für das Zusammenspiel von digitaler und analoger Schnittstelle verantwortlich. Sie verarbeitet die vom Datenendgerät kommenden Steuer- und Datensignale und steuert damit die einzelnen Komponenten des Modems und den Ablauf der Datenübertragung.


6.2.2.            Modemarten

Modems unterscheiden sich hauptsächlich durch die Übertragungsgeschwindigkeit und durch die Art der Datenübertragung (synchron/asynchron, Halb-/Vollduplex). Damit auch Modems unterschiedlicher Hersteller miteinander kommunizieren können, wurden internationale Vereinbarungen getroffen, die die Übertragungsgeschwindigkeit, die Übertragungsart, die benötigten Frequenzbänder, usw. festlegen.

Da es eine Vielzahl von Modemarten gibt werden hier nur zwei von ihnen erklärt.

V.21-Modem:

Dieses Modem bietet eine Übertragungsrate von 300bps im Vollduplex-Betrieb. Die Daten werden mittels Frequenzmodulation auf zwei getrennten Kanälen übertragen.

Die niedrigere Frequenz jedes Kanals entspricht immer logisch 1, die höhere logisch 0.

Welcher der beiden Kanäle zum Senden bzw. zum Empfangen verwendet wird hängt davon ab, ob das Modem Anrufer oder Angerufener ist.

Kanal 1

Kanal 2

Anrufer

Senden

Empfangen

Angerufener

Empfangen

Senden

Der Rufton wird, wie der Name schon sagt, vom rufenden Modem ausgesandt, der Antwortton vom angerufenen. Mittels des Antworttones kann das rufende Modem ermitteln, ob das andere bereits abgehoben hat oder nicht.

V.23-Modem:

Dieses Modem ist für den Halbduplex-Betrieb mit einer Übertragungsrat von 600 bzw. 1200bps ausgelegt. Die Daten werden, wie beim V.21-Modem, mittels Frequenzmodulation übertragen. Zusätzlich zum Hauptkanal (600/1200bps) besitzt es noch einen Hilfskanal für 75bps zur Betriebsüberwachung, Fehlererkennung oder für einen eingeschränkten Vollduplex-Betrieb. Der Hilfskanal wird mit den Leitungen 118 bis 122 der RS-232-Schnittstelle gesteuert.

Wie beim V.21-Modem entsprechen auch hier die niedrigeren Frequenzen jedes Kanals dem Wert logisch 0, die höheren logisch 1. Ruf- und Antwortton sind ebenfalls gleich.


7.  Serielle Übertragung beim 80C552

[p.747]           

Der 80C552 ist mit zwei von einander unabhängigen seriellen Schnittstellen ausgestattet.

Beim 80C552 ist die serielle Schnittstelle (SIO 0) im Vollduplex-Betrieb konfiguriert. Die serielle Übertragung findet mittels Port 3 statt, wobei Pin 3.0 die RxD (receive data)-Leitung und Pin 3.1 die TxD (transmit data)-Leitung ist. Die serielle Schnittstelle kann in 4 verschiedenen Moden betrieben werden, wobei je nach Mode die Leitungen andere Aufgaben besitzen. Welcher Mode gewünscht wird, kann über das Register S0CON (seriell control register) eingestellt werden (Bit 5-7).Weiters ist es möglich mit dem Timer1 die Baudrate zu verändern. Dies geschieht mit Hilfe des SMOD-Bits im PCON-Register.

SIO 1 dient als I2C- Bus.

7.1.      Beschreibung des S0CON-Registers

[p. 866]

SM0

SM1

SM2

REN

TB8

RB8

TI

RI

98h

9Fh

9Eh

9Dh

9Ch

9Bh

9Ah

99h

98h

Bit

Erklärung

SM0

Register zum Einstellen des Modus

SM1

SM2

ermöglicht die Funktion der Kommunikation mit mehreren Prozessoren im Mode 2 und 3

REN

receive enable, Empfangsbereitschaft

Bit gesetzt T Empfang möglich

Bit nicht gesetzt T Empfang nicht möglich

TB8

für Mode 2 und 3 (Beschreibung folgt im Anschluß)

RB8

TI

transmit interrupt flag, wird gesetzt wenn Zeichen gesendet wird (SBUF leer)

RI

receive interrupt flag, wird gesetzt wenn ein Zeichen empfangen wird (steht im SBUF)


7.2.      Beschreibung der Moden

7.2.1.            Mode 0

[p. 1080]

Dieser Mode ist als eine Erweiterung der Ein- und Ausgabeleitungen. In diesem Mode werden die Daten über den Portausgang P3.0 (RxD-Leitung) ein bzw. ausgelesen und der Takt (shift clock) über den Portausgang P3.1

(TxD-Leitung) geliefert. Die Baudrate ist dabei fix bei 1/12 der Oszillatorfrequenz eingestellt. Bei der Übertragung werden 8 Datenbits gesendet oder empfangen, wobei das LSB immer an erster Stelle steht.

Senden:

Die Übertragung eines Zeichens wird immer dann gestartet, wenn das Zeichen im SBUF-Register hinterlegt wird (T MOV SBUF, source ), also wenn SBUF als Zielregister angesprochen wird. Nachher vergeht ein Maschinenzyklus, um danach "send" zu aktivieren. Durch das Aktivieren von "send" wird P3.0 (Erweiterung) und P3.1 (shift clock) ebenfalls aktiviert. Der shift clock ist im Maschinen Zyklus während S3, S4 und S5 Low und high zwischen S6, S1 und S2 T (siehe untere Zeichnung). Während die Datenbits nach rechts hinausgeschoben werden, folgen von links lauter Nullen. Nachdem das MSB hinausgeschoben wurde, enthält SBUF folgendes Bitmuster: 0000 0001

Der 1 ergibt sich daraus, daß am Anfang der Übertragung in das 9.bit (TB8) eine 1 geladen wurde. Tritt nun das obige Bitmuster auf, bedeutet dies; daß das Zeichen übertragen wurde und SBUF leer ist

(T Ende der Übertragung TI=1).

Empfangen:

Der Empfang wird durch den Löschvorgang von RI gestartet. Dadurch wird in das Empfangsregister Folgendes

Bitmuster geladen: 1111 1111 0

Wenn jetzt die einzelnen Bits eintreffen wird der Nullen immer weiter nach links geschoben, bis er im 9 Bit (RB8) landet und dort bekannt gibt, daß ein Zeichen fertig übertragen wurde (Zeichen empfangen T RI=1).Das empfangene Zeichen kann dann aus dem SBUF-Register ausgelesen werden.

Timing-Diagramm:

[p. 1084]


7.2.2.            Mode 1

[p. 1080]



Dieser Mode stellt die eigentliche serielle Schnittstellenfunktion dar. In diesem Fall werden 10 Bits über die RxD-Leitung (Portausgang 3.0) eingelesen oder über die TxD-Leitung (Portausgang 3.1) übertragen. Bei den 10 Bits

handelt es sich um ein Startbit, acht Datenbits und ein Stopbit. Die Baudrate ist in diesem Mode veränderlich.

Senden:

Angedeutet wird eine Sendung dadurch, daß SBUF als Zielregister verwendet wird. Gestartet wird die Übertragung mit dem Erscheinen eines Startbits, welches über einen Counter auf seine Richtigkeit überprüft wird (damit kein Spike eine Übertragung auslösen kann). Es entsteht hier die gleiche Prozedur wie bei Mode 0 ( 1 in TB8 laden, aktivieren von "send"). Tritt das oben bei der Sendung erwähnte Bitmuster auf ist die Sendung beendet.

Empfang:

Auch hier geschieht ähnliches wie bei Mode 0. Der Empfang wird gestartet durch ein Startbit, wobei in das Empfangsschieberegister wieder 1111 1111 0 geladen wird. Durch den Empfang der Bits wandert der Nuller wieder ins 9 Bit (RB8) und gibt das Ende bekannt. Es müssen jedoch folgende zwei Bedingungen erfüllt sein um RI setzen zu können:                             

1.    RI=0

2.    SM2=0 oder Stopbit=1

Sind diese Bedingungen nicht erfüllt, dann sind die übertragenen Daten verloren.

Timing-Diagramm:

[p. 1085]


7.2.3.            Mode 2

[p. 1080]

Hier werden bei der Übertragung 11 Bits entweder über die RxD-Leitung empfangen oder über die TxD-Leitung gesendet. Bei den 11 Bits handelt es sich um ein Startbit, 8 Datenbits, ein programmierbares neuntes Datenbit und einem Stopbit. Bei der Sendung kann der Wert des neunten Bits über das Special Function Register SCON (TB8) eingestellt werden, oder es besteht auch die Möglichkeit das Paritybit aus dem PSW (Program Status Word) in TB8 zu übernehmen. Für Senden und Empfangen gelten gleiche Prozeduren wie bei Mode 1. Beim Empfang geht das neunte Bit automatisch in RB8 vom SCON-Register.

Die Baudrate ist hier entweder auf 1/32 oder 1/64 der Oszillatorfrequenz programmierbar.

Timing-Diagramm:

[p. 1086]

7.2.4.            Mode 3

[p. 1080]

Hier gilt genau das gleiche wie für Mode 2, nur daß hier die Baudrate variabel ist.

Timing-Diagramm:

[p. 1087]


7.3.      Programmieren der Baudrate

Die allgemeine Formel zur Einstellung der Baudrate für Mode 1 und 3 lautet:

Mode 2:

SMOD =0 ---> Baudrate =    ; SMOD =1 ---> Baudrate =

Bsp.: Mode 1, gewünschte Baudrate: 9600Baud,    fOSZ = 11,0592MHz

Für dieses Beispiel wäre SMOD frei wählbar, jedoch darf TH1 seine Grenzen nicht überschreiten, weil sonst ein Zustand entstehen würde der die Gleichung nicht mehr erfüllt.

Einschränkungen für TH1:    

            SMOD = 1 gewählt:             

            SMOD = 0 gewählt:             

Der nun erhaltene Wert muß jetzt ins TH1-Register geladen werden. Zur Erleichterung wurden bereits für alle Fälle die Ladewerte von Timer1 ausgerechnet und in einer Tabelle festgehalten.

[p. 1082]

 Baudrate

fOSZ [MHz]

Timer1

SMOD

C/T

Mode

Reload Value

Mode 0 Max: 1 MHz

12

x

x

x

x

Mode 2 Max: 375 k

12

1

x

x

x

Mode 1,3 Max: 62,5 k

12

1

0

2

FFh

19,2 k

11,059

1

0

2

FDh

9,6 k

11,059

0

0

2

FDh

4,8 k

11,059

0

0

2

FAh

2,4 k

11,059

0

0

2

F4h

1,2k

11,059

0

0

2

E8h

137,5 k

11,986

0

0

2

1Dh

110 k

6

0

0

2

72h

110 k

12

0

0

1

FEEBh


8.  Übertragung mit Visual Basic

Microsoft Visual Basic bietet die Möglichkeit, die serielle Schnittstelle des PCs anzusprechen und Daten zu übertragen. Die hier vorgenommene Beschreibung gilt für die Version 5.0.

Die Schnittstelle wird mittels der Komponente MSComm angesprochen. Standardmäßig ist diese Komponente jedoch nicht im Fenster Komponentensammlung enthalten. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Fenster Komponentensammlung, um das Kontextmenü zu öffnen oder öffnen Sie das Menü Projekt der Menüleiste. In beiden Menüs steht nun der Befehl Komponenten zur Wahl, der ein Fenster öffnet, in dem alle verfügbaren Komponentenbibliotheken aufgelistet sind. Dabei sind die derzeit im Projekt verfügbaren Bibliotheken aktiviert. Aktivieren Sie die Bibliothek Microsoft Comm Control 5.0. Enthalten ist diese Bibliothek in der Datei MSCOMM32.OCX. Ist die Bibliothek in der Auflistung nicht enthalten, so wählen Sie Durchsuchen, um den Ort dieser Datei anzugeben. Schließen Sie das Fenster Komponenten mit OK. Dem Fenster Werkzeugsammlung wurde nun die Komponente MSComm hinzugefügt, welche durch ein gelbes Telefon dargestellt wird. Positionieren Sie diese Komponente auf dem Formular.

Um auf die PC-Schnittstelle zuzugreifen, werden nun die Eigenschaften und Methoden der Komponete MSComm verwendet. Eine umfassende Beschreibung ist dabei der Hilfe von Visual Basic zu entnehmen.

Zur Durchführung einer Übertragung sind die folgenden Schritt zu tätigen.

Zuerst sind den wichtigsten Einstellungs-Eigenschaften der Komponente die richtigen Werte zuzuordnen. Dies kann zur Entwicklungszeit im Eigenschaftenfenster oder zur Laufzeit im Code gemacht werden.

CommPort.. Gibt die Nummer der verwendeten seriellen Schnittstelle an.

Settings.. Baudrate, Parität, Anzahl der Datenbits, Anzahl der Stoppbits

Die weiteren Einstellungen besitzen allgemein brauchbare Standardeinstellungen.

Erst zur Laufzeit kann die anzusprechende Schnittstelle geöffnet werden, indem die Eigenschaft PortOpen auf True gesetzt wird.

Gesendet wird, indem der Eigenschaft Output die zu sendenden Daten zugewiesen werden. Ein Lesezugriff auf diese Eigenschaft ist nicht möglich. Die Daten können als String vorliegen. Weiters kann wie in der Hilfe von Visual Basic beschrieben die Zuweisung auch mit Variablen vom Typ Byte erfolgen; jedoch konnte ich damit nur Laufzeitfehler wegen einer unpassenden Zuweisung erzielen.

Die empfangenen Daten befinden sich in der Eigenschaft Input. Sie wird ausgelesen, indem einer Variablen oder einer Eigenschaft der Wert von Input zugewiesen wird. Zu beachten ist, daß die einzelnen Daten nur einmal aus Input ausgelesen werden können. Ein weiterer Zugriff zeigt die nächsten, neueren Daten. Auf diese Weise können der Reihe nach alle Daten ausgelesen werden. Möchte man auf die selben Daten mehrmals zugreifen, so muß man sie aus Input auslesen und in einer Variablen speichern, auf die nun beliebig oft zugegriffen werden kann. Weiters sind keine Schreibzugriffe auf Input möglich.

Zu beachten ist, daß nur dann Daten ausgelesen werden, wenn sich solche im Eingangspuffer, also in der Eigenschaft Input befinden. Es gibt zwei Arten um dies festzustellen. Die erste und einfachere besteht darin, die Eigenschaft InBufferCount abzufragen; sie gibt die Anzahl der im Eingangspuffer befindlichen Zeichen an. Die zweite Möglichkeit besteht darin, auf das Ereignis OnComm zu reagieren. Es tritt bei jeder Aktion und jedem Fehler der MSComm-Komponente auf. Nun kann die Eigenschaft CommEvent abgefragt werden, die die entsprechende Nummer der Aktion beziehungsweise des Fehler enthält; ein Empfang von Daten etwa wird durch die Zahl 2 (comEvReceive) angezeigt.

Durch Setzen der Eigenschaft PortOpen auf False oder spätestens durch das Beenden des Programmes wird die Schnittstelle geschlossen und damit freigegeben.


9.  CCITT-Empfehlungen:

Die Empfehlungen des CCITT (Comité Consultative International Télégraphique et Téléphonique) gelten als grundlegende Normen über alle Einrichtung, die in Fernmeldenetzen der Postverwaltung und Fernmelde-Bertriebsgesellschaften zur Durchführung des Dienstes notwendig sind. Man unterteilt in V.- und X.- Empfehlungen. In der V- Empfehlung werden die Eigenschaften von Zusatzeinrichtungen (z.B. Modem) für Datenübertragung im Telefonnetz festgehalten. Die X.-Empfehlungen behandeln erforderliche Vereinheitlichung von Datennetzen, die zur geringeren Übertragungsfehlerraten und neue Leistungen führen. Im folgenden werden einige näher erläutert.

9.1.      V.- Empfehlungen:

Thema

V- Empfehlungen

Grundsätzliches

V.1, V.2, V.3, V.4, V.5, V.6, V.7

Schnittstellen

V.10, V.11, V.24, V.25, V.25, V.28, V.31

Modems für Fernsprechverbindungen

V.15, V.16, V.19, V.20, V.21, V.22, V.23, V.26, V.27, V.29, V.31

Modems für Primärgruppenverbindungen

V.35, V.36, V.37

Fehlerüberwachung

V.40, V.41

Übertragungsgüte und Wartung

V.50, V.51, V.52, V.53, V.54, V.55, V.56, V.57

V.24- Empfehlung: darin sind die Funktionen der Schnittstellenleitungen zwischen DEE und DÜE definiert. Darunter befinden sich neben der Betriebserde auch Daten-, Takt-, Steuer-, Meldeleitungen des Hilfskanals und Leitungen für den automatischen Verbindungsaufbau (T automatische Wähleinrichtung).Die Auswahl der Schnittstellenleitungen erfolgt je nach dem Anwendungsfall über die entsprechende Modem-Empfehlung.

V.28- Empfehlung: darin enthalten sind die elektrischen Eigenschaften der Schnittstellenleitungen zwischen DEE und DÜE. Die elektrischen Eigenschaften sind gekennzeichnet durch:

·      erdunsymmetrische Aufbau der Schnittstellenkreise

·      Doppelstromsignale

·      maximale Übertragungsgeschwindigkeit 20 kBits/s

V.10- Empfehlung: In dieser Empfehlung sind die elektrischen Eigenschaften von erdunsymmetrischen Doppelstrom-Schnittstellenleitungen festgelegt. Jede Schnittstellenleitung besteht aus einen erdsymmetrischen Generator, Stromleiter und erdsymmetrischen Empfänger (T Ausnahme Erdleitung).Für gewisse Anwendungen kann ein Abschlußwiderstand eingefügt werden (Zt = 50W).Die in dieser Empfehlung definierten Schnittstellenleitungen eignen sich für eine Distanz von maximal 1 km.

V.11- Empfehlung: diese Empfehlung beschreibt die elektrischen Eigenschaften von erdsymmetrischen Doppelstrom-Schnittstellenleitungen. Jede Leitung besteht aus zwei Stromleitern, die erdsymmetrisch zur Signalübergabestelle betrieben werden  (T Ausnahme Erdleitung).Es ist möglich eine maximale Gleichspannung von ± 7V dem Stromleiter zuzuführen. Bei höheren Übertragungsgeschwindigkeiten kann wahlweise ein Abschlußwiderstand eingefügt werden (Zt = 100W).).Die definierten Schittstellenleitungen eignen sich für Schnittstellenleitungen, bei denen eine geringe Geräuschempfindlichkeit und eine größere Entfernung zwischen DEE und DÜE erforderlich ist. Die Entfernung sollte auch hier 1 km nicht überschreiten.


9.2.      X- Empfehlungen:

Thema

X.- Empfehlung

Dienste und Leistungsmerkmale

X.1, X.2, X.3, X.4, X.15

Schnittstellen

X.20, X.21, X22, X.24, X.25, X.26, X.27, X.28, X.29

Vermittlungstechnik und Datenmultiplexer

X.40, X.50, X.51, X.52, X.53, X.54, X.60, X.61, X.70, X.71, X.75, X.80, X.87

Datennetz Parameter

X.92, X.96, X.110, X.121, X.130, X.135

Wartung

X.150

Verwaltungvereinbarungen

X.180

X.24- Empfehlung: in dieser Empfehlung werden die Schnittstellenleitungen zwischen DEE und DÜE bei einer Datenübertragung über Datennetze definiert (T analog zu V.24)

Diese Leitungen sind:

·      Betriebserde (G)

·      Sendedaten (T)

·      Empfangsdaten (R)

·      Steuerleitung (C)

·      Meldeleitung (I)

·      Bytetakt (B)

Mit den Leitungen T und R werden auch noch die Signale zum Verbindungsaufbau und

-abbruch dem Datennetz übergeben.

X.20- Empfehlung: legt die Auswahl der Schnittstellenleitungen, den Betriebsablauf, den Verbindungsaufbau und den Verbindungsabbruch für Start/Stop-Übertragung mit Übertragungsgeschwindigkeiten bis zu 300 Bit/s fest. Will man an ein Datennetz, welches gemäß X.20 arbeiten soll eine Datenendeinrichtung (DEE) nach V.21 anschließen , so legt X.20 die entsprechende Schnittstelle fest.

X.21- Empfehlung: diese Empfehlung wurde eingeführt, um synchron arbeitende DEE's, die für den Anschluß an Schnittstellen nach den V.- Empfehlungen gedacht sind, auch mit synchronen Datennetzen zu verbinden.


10.      Hilgraeve HyperTerminal

HyperTerminal ist ein Terminalprogramm mittels dessen Daten vom PC über die serielle Schnittstelle gesendet werden können. Eine mögliche Verwendung besteht etwa darin, ein entwickeltes Programm in ein Microcontroller-Board zu laden. Die folgenden Einstellungen müssen in HyperTerminal vorgenommen sein, um weitgehende Kompatibilität zu den mC-Boards unserer Schule zu erreichen.

Wählen Sie im Menü Datei den Befehl Eigenschaften, um das Fenster Eigenschaften von Terminal zu öffnen, und beachten Sie die folgenden Einstellungen.

Register Verbinden mit

Verbinden über: Nummer der zu verbindenden Schnittstelle

Konfigurieren

Bits pro Sekunde: 9600

Datenbits: 8

Parität: keine

Stopbits: 1

Protokoll: keines oder Hardware

Register Einstellungen

Emulation: VT52

ASCII-Konfiguration

Gesendete Zeilen enden mit Zeilenvorschub: deaktiviert

Eingegebene Zeichen lokal ausgeben (lokales Echo): deaktiviert

Zeilenverzögerung: 100 Millisekunden

Zeichenverzögerung: 10 Millisekunden

Beim Empfang Zeilenvorschub am Zeilenende anhängen: deaktiviert

Eingangsdaten im 7-Bit-ASCII-Format empfangen: deaktiviert

Überlange Zeilen im Terminalfenster umbrechen: deaktiviert

11.      Literaturhinweis:

[1]   persönliche Aufzeichnungen Guggenberg

[2]   Datenkommunikation (Elektronik Sonderheft 211)

[3]   Das Modem-Sonderheft (Sonderheft 87)

[4]   Peripheral Design Handbook (Intel)

[5]   Microsystem Components Handbook Vol. II (Intel)

[6]   Data Handbook-80C51 (Philips) 1995

[7]   ELV-Journal 5/92

[8]   Harald Schumny: Signalübertragung, 2. Auflage
Vieweg Verlag, 1986










Haupt | Fügen Sie Referat | Kontakt | Impressum | Datenschutz







Neu artikel