Интерфейс модем- телефонная линия

Интерфейс модем- телефонная линия. Соединители RJ11 обеспечивают физическое подключение модема к телефонной линии и телефонного аппарата к модему. Модемы, как правило, имеют два каскада защиты от неожиданного повышения напряжения. Входные линии защищены от перенапряжения варистором, который резко уменьшает свое сопротивление при напряжении 400-500 В. Второй каскад быстродействующей защиты устанавливается во вторичную обмотку трансформатора и реализуется на встречновключенных стабилитронах.

Защита линии от радиопомех, излучаемых модемом, выполняется на обычных LC-фильтрах 1000пФ 3 витка на феррите. Для коммутируемой линии поддерживается функция импульсного набора номера, отбоя постоянный ток менее 0,5 мА , и удержания линии постоянный ток более 8 мА . Наиболее универсальна ситуация, когда набор номера выполняет реле, а постоянный ток протекает через трансформатор.

В современных модемах используется схема Electronic Holding Call Circuit, которая имеет низкое сопротивление постоянному току, достаточное для удержания линии, но сохраняет высокий импеданс для переменного тока полезного сигнала. При этом набор номера осуществляет либо реле, либо сам узел EHCC с оптронной развязкой управления. Наиболее консервативен узел фиксации телефонных звонков. Он состоит из высоковольтного конденсатора, резистора, стабилитрона и светодиода оптронной развязки.

Важным требованием к интерфейсу с линией является симметричность входа и его гальваническая развязка. 1.3.2 Интерфейс модем-компьютер. В основе последовательного порта передачи данных компьютера лежит микросхема INTEL 8250 или ее современные аналоги - INTEL16450 , 16550 , 16550A . Эта микросхема является универсальным асинхронным приемопередатчиком UART - Universal Asynchronous Receiver Transmitter, обеспечивают скорость приема передачи данных до 115200 бод для современной микросхемы INTEL16550A . Микросхема содержит несколько внутренних регистров, доступных через команды ввода вывода.

Микросхема 8250 содержит регистры передатчика и приемника данных. При передаче байта он записывается в буферный регистр передатчика, откуда затем переписывается в сдвиговый регистр передатчика. Байт выдвигается из сдвигового регистра по битам. Программа имеет доступ только к буферным регистрам, копирование информации в сдвиговые регистры и процесс сдвига выполняется микросхемой UART автоматически. К внешним устройствам асинхронный последовательный порт подключается через специальный разъем.

Существует два стандарта на разъемы интерфейса RS-232C, это DB-25 5 выводов и DB-9 9 выводов - см таб.3 приложения. Интерфейс RS-232C определяет обмен между устройствами двух типов 1. DTE Data Terminal Equipment - терминальное устройство 2. DCE Data Communication Equipment - устройство связи. В большинстве случаев, но не всегда, компьютер является терминальным устройством.

Модемы, принтеры, графопостроители всегда являются устройствами связи. 1.3.2.1 Сигналы интерфейса S-232C. Входы TD и RD используются устройствами DTE и DCE по-разному. Устройство DTE использует вход TD для передачи данных, а вход RD для приема. И наоборот, устройство DCE использует вход TD для приема, а вход RD для передачи данных. Поэтому для соединения терминального устройства и устройства связи выводы их разъемов необходимо соединить напрямую.

Подтверждение связи. Рассмотрим процесс подтверждения связи между компьютером и модемом. В начале сеанса связи компьютер должен удостоверится, что модем может произвести вызов находится в рабочем состоянии. Затем, после вызова абонента, модем должен сообщить компьютеру, что он произвел соединение с удаленной системой. Подробнее это происходит следующим образом. Компьютер подает сигнал по линии DTR, чтобы показать модему, что он готов к проведению сеанса связи.

В ответ модем подает сигнал по линии DSR. Когда модем произвел соединение с другим, удаленным модемом, он подает сигнал по линии DCD, чтобы сообщить об этом компьютеру. Если напряжение на линии DTR падает, это сообщает модему, что компьютер не может далее продолжать сеанс связи, например из-за того, что выключено питание компьютера. В этом случае модем прервет связь. Если напряжение на линии DCD падает, это сообщает компьютеру, что модем потерял связь и не может больше продолжать соединение.

В этом случае эти сигналы дают ответ на наличие связи между модемом и компьютером. Существует более высокий уровень, который используется для управления скоростью обмена данными, но он также реализуется аппаратно. Практически управление скоростью обмена данными управление потоком необходимо, если производится передача больших объемов данных с высокой скоростью. Когда одна система пытается передать данные с большей скоростью, чем они могут быть обработаны принимающей системой, результатом может стать потеря части передаваемых данных. Чтобы предотвратить передачу большего числа данных, чем то, что может быть обработано, используют управление связью, называемое управление потоком. Стандарт RS-232C определяет возможность управления потоком только для полудуплексного соединения, при котором в каждый момент времени данные могут передаваться только в одну сторону.

Фактически этот механизм используется и для дуплексных соединений, когда данные передаются по линии связи одновременно в двух направлениях.

Управление потоком. В полудуплексных соединениях устройство DTE подает сигнал RTS, когда оно желает передать данные. DCE отвечает сигналом по линии CTS, когда оно готово, и DTE начинает передачу данных. До тех пор, пока оба сигнала RTS и CTS не примут активное состояние, только DCE может передавать данные. При дуплексных соединениях сигналы RTS CTS имеют значения противоположные тем, которые они имели для полудуплексных соединений.

Когда DTE может принять данные, он подает сигнал по линии RTS. Если при этом DCE готово для принятия данных, оно возвращает сигнал CTS. Если напряжение на линиях RTS и CTS падает, то это сообщает передающей системе, что получающая система не готова для приема данных. Однако на практике не все так просто. Соединить компьютер и модем не составляет труда, т. к. интерфейс RS-232C как раз для этого и предназначен. Но если вы захотите связать вместе два компьютера при помощи такого же кабеля, который вы использовали для связи модема и компьютера, то у вас возникнут проблемы.

Для соединения двух терминальных устройств - двух компьютеров - как минимум необходимо перекрестное соединение линий TR и RD. Однако часто этого недостаточно, т. к. для устройств DTE и DCE функции, выполняемые линиями DSR, DTR, DCD, CTS, RTS асимметричны. Устройство DTE подает сигнал DTR и ожидает получения сигналов DSR и DCD. В свою очередь, устройство DCE подает сигналы DSR, DCD и ожидает получения сигнала DTR. Таким образом, если соединить вместе два устройства DTE кабелем, который вы использовали для соединения устройств DTE и DCE, то они не смогут договориться друг с другом.

Теперь перейдем к сигналам RTS и CTS, управления потоком данных. Иногда для соединения двух устройств DTE эти линии соединяют вместе на каждом конце кабеля. В результате получаем то, что другое устройство всегда готово для получения данных. Поэтому, если при большой скорости передачи принимающее устройство не успевает принимать и обрабатывать данные, возможна потеря данных.

Чтобы решить все эти проблемы для соединения двух устройств типа DTE используется специальный кабель, в обиходе называемый null-modem. 1.3.2.2. Технические параметры интерфейса RS-232C. При передаче данных на большие расстояния без использования специальной аппаратуры из-за помех, наводимых электромагнитными полями, возможно возникновение ошибок. Вследствие этого накладываются ограничения на длину соединительного кабеля между устройствами DTR-DTR и DTR-DCE. Официальное ограничение по длине для соединительного кабеля по стандарту RS-232C составляет 15,24 метра.

Однако на практике это расстояние может быть значительно больше. Оно непосредственно зависит от скорости передачи данных. Таблица 1.2 Зависимость скорости передачи данных от длины соединительного кабеля Скорость bod Длина кабеля экранированного м Длина кабеля неэкранированного м 110 1524 914,4 300 1524 914,4 1200 914,4 914,4 2400 304,8 152,4 4800 304,8 76,2 9600 76,2 76,2 Уровни напряжения на линиях разъема составляют для логического нуля -15 -3 В, для логической единицы 3 15 В. Промежуток от -3 до 3 В соответствует неопределенному значению. 1.3.2.3 Программирование адаптера Порты асинхронного адаптера.

На этапе инициализации системы, модуль POST BIOS тестирует имеющиеся асинхронные порты RS-232C и инициализирует их. В зависимости от версии BIOS инициализируются первые два или четыре порта. Их базовые адреса располагаются в области данных BIOS начиная с адреса 0000 0400h. Первый адаптер COM1 имеет базовый адрес 3F8h и занимает диапазон адресов от 3F8h до 3FFh. Второй адаптер COM2 имеет базовый адрес 2F8h и занимает адреса 2F8h 2FFh. Асинхронные адаптеры могут вырабатывать прерывания COM1,COM3 - IRQ4 COM2,COM4 - IRQ3 Для управления портами используются 7 основных регистров 1 Регистр данных расположен непосредственно по базовому адресу порта RS-232C и используется для обмена данными и для задания скорости обмена. Для передачи данных в этот регистр необходимо записать передаваемый байт данных.

После приема данных от внешнего устройства принятый байт можно прочитать из этого же регистра.

В зависимости от состояния старшего бита управляющего регистра расположенного по адресу base adr 3, где base adr соответствует базовому адресу порта RS-232C назначение этого регистра может изменяться. Если старший бит равен нулю, регистр используется для записи передаваемых данных. Если же старший бит равен единице, регистр используется для ввода значения младшего байта делителя частоты тактового генератора.

Изменяя содержимое делителя, можно изменять скорость передачи данных. Старший байт делителя записывается в регистр управления прерываниями по адресу base adr 1. Максимальная скорость обмена информацией, которую можно достичь при использовании асинхронного адаптера, достигает 115200 бод, что соответствует 14,4 Кбайт в секунду. 2 Регистр управления прерываниями используется либо для управления прерываниями от асинхронного адаптера, либо после вывода в управляющий регистр байта с установленным в 1 старшим битом для вывода значения старшего байта делителя частоты тактового генератора. 3 Регистр идентификации прерывания.

Считывая его содержимое, программа может определить причину прерывания. 4 Управляющий регистр доступен по записи и чтению. Этот регистр управляет различными г характеристиками UART скоростью передачи данных, контролем четности, передачей сигнала BREAK, длиной передаваемых слов символов . 5 Регистр управления модемом управляет состоянием выходных линий DTR, RTS и линий, специфических для модемов - OUT1 и OUT2, а также запуском диагностики при соединенных вместе входе и выходе асинхронного адаптера. 6 Регистр состояния линии определяет причину ошибок, которые могут возникнуть при передаче данных между компьютером и микросхемой UART. 7 Регистр состояния модема определяет состояние управляющих сигналов, передаваемых модемом асинхронному порту компьютера. 1.3.2.4