|
Стандарт передачи и приема использует высокие уровни сигналов до +/-
15 В или +/-12 В. Уровень логического нуля соответствует напряжению +12В, а
логической единицы - -12 В. При передаче микросхема UART преобразует
параллельный код в последовательный и передает его побитно в линию,
обрамляя исходную последовательность битами старта, останова и контроля.
При приеме данных UART преобразует последовательный код в параллельный
(опуская служебные символы).
Основным преимуществом последовательной передачи является возможность
пересылки данных на расстояния 1000 метров. В простейшем случае для приема
и передачи через последовательный порт необходимо только три сигнала : TxD
(Transmit Data - Передача данных), RxD (Recevive Data - Прием данных) и GND
(Ground - "Земля").
В IBM PC-совместимых компьютерах существует два основных типа кабелей
для интерфейса RS-232 : 25-сигнальный, изначально предусмотренный
стандартом RS-232, и 9-сигнальный, используемый в соответствии с EIA-232D.
При использовании последовательного интерфейса одно из устройств выступает
как DTE (Data Terminal Equipment - Оконечное оборудование данных), а другое
как DCE (Data Communication Equipment - Оборудование для передачи данных).
Различие между ними состоит в направлении используемых сигналов. То есть,
если сигнал для DTE является входным, то для DCE этот же сигнал будет
выходным и наоборот.
Электрические параметры сигналов RS-232C:
Входное напряжение ( 3V ( (15V ;
Входное сопротивление 3kOm ( 7kOm ;
Входное напряжение при нагрузке
3(7 kOm .. 7,5(2,5V.
3.6.3 Организация обмена по последовательному каналу
Протокол информационного канала реализуется при помощи программного
обеспечения, зашитого в ПЗУ. Информационный канал придает передаваемому
сообщению определенную форму и в соответствии с этой формой упаковывает
сообщение при передаче и распаковывает при приеме.
Аналогичную задачу должно решать программное обеспечение абонента.
Сообщение - это оформленная по определенным правилам
последовательность байтов, имеющих помимо функционально законченной
смысловой части также признак начала и конца сообщения.
Для передачи данных составим протокол обмена между контроллером и ЭВМ
по последовательному каналу.
Обмен терминал-контроллер: посылки состоят из 5-ти байт.
1-й байт:
|D7 |D6 |D5 |D4 |D3 |D2 |D1 |D0 |
|1 |1 |X |X |X |X |X |X |
D7-D6 - признак старт-байта;
D5-D0 - поле команды.
2-й и 3-й байт:
|D7 |D6 |D5 |D4 |D3 |D2 |D1 |D0 |
|0 |0 |X |X |X |X |X |X |
D5-D0 - 6 битов поля данных.
4-й байт:
|D7 |D6 |D5 |D4 |D3 |D2 |D1 |D0 |
|0 |0 |X |X |X |X |X |X |
D5-D2 - 4 младших бита старшего байта контрольной суммы (D3-D0);
D1-D0 - 2 старших бита младшего байта контрольной суммы (D7-D6).
5-й байт:
|D7 |D6 |D5 |D4 |D3 |D2 |D1 |D0 |
|0 |0 |X |X |X |X |X |X |
D5-D0 - 6 младших битов младшего байта контрольной суммы.
Коды команд обмена “терминал-контроллер” помещены в таблицу
|Включить двигатель |00H |
|Выключить двигатель |01H |
|Передать состояние 1-го и 2-го датчиков |02H |
|Передать состояние 3-го и 4-го датчиков |03H |
|Установить значение разгона (значение |04H |
|содержится в поле данных 2 и 3-го байта | |
|команды) | |
|Передать значение тахометра |05H |
Обмен контроллер-терминал: посылки состоят из 6-ти байт.
1-й байт:
|D7 |D6 |D5 |D4 |D3 |D2 |D1 |D0 |
|1 |1 |X |X |X |X |X |X |
D7-D6 - признак старт-байта;
D5-D0 - поле команды.
2-й байт:
|D7 |D6 |D5 |D4 |D3 |D2 |D1 |D0 |
|0 |0 |( |( |X |X |X |X |
D5-D4 - состояние пускателей “пуск” и “стоп”;
D3-D0 - поле данных.
3-й и 4-й байт:
|D7 |D6 |D5 |D4 |D3 |D2 |D1 |D0 |
|0 |0 |X |X |X |X |X |X |
D5-D0 - поле данных.
5-й и 6-й байт:
|D7 |D6 |D5 |D4 |D3 |D2 |D1 |D0 |
|0 |0 |X |X |X |X |X |X |
D5-D0 - значение контрольной суммы (аналогично обмену “терминал-
контроллер”).
Коды команд обмена “контроллер-терминал” помещены в таблицу
|Данные 1-го и 2-го датчиков |00H |
|Данные 3-го и 4-го датчиков |01H |
|Данные разгона двигателя |02H |
|Данные тахометра |03H |
Примечание: данные содержатся в упакованном виде со 2-го по 4-й байт
посылки в поле данных.
Программа обеспечивающая описанный протокол обмена приведена в
приложении
3.6.4 Расчет формы сигнала в линии связи и
скорости обмена
Если генератор вырабатывает фронт посылки с амплитудой [0, +Е] вольт,
то кривая тока, протекающего по сопротивлению нагрузки на приемном конце,
может быть определена с помощью выражения:
[pic]
где I - установившееся значение тока в кабеле, А;
[pic]
где bk - корни промежуточного трансцендентного уравнения;
а - нормированная нагрузка, равная:
[pic]
[pic] - нормированное по t время;
[pic] - постоянная времени кабеля.
Здесь R и С - сопротивление, Ом/км, и емкость, Ф/км одного километра
кабеля, l - длина кабеля, км.
Согласно [ ] под Rон можно понимать либо внутреннее сопротивление
генератора, либо сопротивление приемника. Однако эксперимент показал, что
формулу ( ) можно использовать и для более общего случая. Поэтому общей
нагрузкой кабеля будем считать:
Rон=Ro+Rн
Из анализа расчетных кривых построенных по формуле ( следует, что
они имеют вид сдвинутых по оси n экспонент с различным наклоном. Некоторое
отличие от экспоненциальной формы имеет место лишь в самых нижних частях
кривых.
Поскольку при расчетах наиболее существенными являются ее средняя
(определяющая наклон фронта) и верхняя (определяющая время нарастания
сигнала) части, можно допустить некоторую неточность в воспроизведении
нижней части кривой. Это дает возможность найти приближенное выражение для
расчета тока в приемнике:
[pic]
где b - множитель, учитывающий изменение наклона кривой;
d - оператор сдвига, учитывающий смещение кривой.
Воспользуемся формулой для b, полученной с помощью аппроксимирующей
функции, в качестве которой выбрана окружность. Получим формулу:
[pic]
[pic]
Аналогичным методом получим формулу для d:
[pic]
[pic]
Таким образом, поставленная задача решена: получены простые выражения
( )-( ), имеющие замкнутую форму ряда. Ошибка при определении ординат
кривой, лежащих в диапазоне (0.4[pic]1.0)I, не превышает 0.015
установившегося значения амплитуды сигнала, которое определяется как:
[pic]
Если передача ведется двухполярными посылками с амплитудой на
передающем конце [pic]Е, как в нашем случае, то формула ( ) запишется в
виде
[pic]
Вычислим форму сигнала на приемной стороне кабеля, зная, что связь
организована с помощью кабеля ТГ, который имеет следующие характеристики:
погонное сопротивление R=190 Ом/км;
погонную емкость С=50 нФ/км;
протяженность l=5 км.
Расчет формы сигнала и скорости обмена производился в Eureka версии
1.0 и приводится ниже.
R=190 ; Сопротивление кабеля, Ом
C=50e-9 ; Емкость кабеля, Ф
l=5 ; Длина кабеля, км
;--------------------------------
E=12 ; Выходное напряжение передатчика
Ro=5 ; Выходное сопротивление передатчика
Rn=100 ; Входное сопротивление приемника
;--------------------------------
Pr=0.95 ; Предел амплитуды на входе
; приемника
;--------------------------------
Ron=Ro+Rn; Общая нагрузка кабеля
a=Ron/R/l; Нормированная нагрузка
b=0.824-sqrt(0.461-(0.405-0.64*a)^2)
; Множитель, учитывающий изменение наклона
;кривой
d=1.932+sqrt(1.574-(1.207-2*a)^2)
; Оператор сдвига, учитывающий смещение
;кривой
I=E/(R*l+Ron) ; Установившееся значение
;амплитуды сигнала на выходе передатчика
Amp=Pr*I ; Амплитуда сигнала на входе при-
;емника
Ta=0.02915*C*R*l^2 ; Постоянная времени кабеля
P=d-ln((I-Amp)/I)/b ; Нормированная дли-
;тельность посылки
Tc=P*Ta ; Длительность посылки
V=1/Tc ; Скорость обмена по линии связи
i(t)=I*(1-exp(-b*(t/Ta-d))) ;
Результаты расчета:
Variables Values
a = .11052632
Amp = .010805687
b = .23301088
C = 5.0000000e-08
d = 2.7078272
E = 12.000000
I = .011374408
l = 5.0000000
P = 15.564447
Pr = .95000000
R = 190.00000
Rn = 100.00000
Ro = 5.0000000
Ron = 105.00000
Ta = 6.9231250e-06
c = .00010775461
V = 9280.3453
Скорость модуляции [pic] Бод, что удовлетворяет условиям эксплуатации
проектируемого устройства.
Вид сигнала на стороне приема изображен на рисунке
[pic]
4. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
4.1 Общие технические требования к печатной плате
Печатный монтаж - достижение науки пятидесятых годов двадцатого века.
Промышленное освоение новых радиотехнических средств и материалов,
малогабаритных вакуумных, полупроводниковых и других радиотехнических
приборов, а также технологических процессов способствовало бурному развитию
техники печатных схем.
В нашей стране печатный монтаж применяется с 1956 года. Опыт
показывает, что печатный монтаж имеет значительные преимущества перед
объемным монтажом.
К печатным платам предъявляются следующие требования:
Поверхность печатных плат не должна иметь пузырей, вздутий, посторонних
включений, сколов, выбоин, трещин и расслоений материала основания,
снижающих электрическое сопротивление и прочность изоляции. Допускаются
одиночные вкрапления металла и следы его удаления на свободных от
проводников участках, поверхностные сколы и просветления диэлектрика,
ореолы, возникающие в результате механической обработки, если расстояние от
проводника до указанного дефекта составляет не менее 0.3 мм. Допускаются
также отдельные дефекты диэлектрика обнаруженные после травления и
предусмотренные техническими условиями на фольгированные материалы.
Печатные проводники должны быть с ровными краями. В отдельных случаях
допускаются неровности по краям проводников, не уменьшающие минимальной
ширины проводников и расстояния между ними, предусмотренные чертежом.
Отклонение размеров контактной площадки от чертежа по ширине или длине
возможно, но при этом расстояние до ближайших проводников или контактных
площадок в любом месте должно быть не менее минимальных величин,
оговоренных в чертеже.
Толщина слоя меди, осажденной на всех металлизируемых участках печатной
платы, должна быть в пределах 40 - 100 мкм, а на линиях земли, экранах и
проводниках, лежащих по краям платы, она допускается до 150 мкм.
Для предохранения печатных проводников от воздействия внешней среды при
длительном хранении перед сборкой, на печатные платы наносят
технологическое защитное покрытие, которое удаляется после сборки и пайки,
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16
| 
