PC Werkstatt Ausgabe 2000- P50 pot

Bild 9.30: Typische RS232-Verbindungen für den Anschluss von Druckern, Plottern und anderenseriellen Geräten an den PC Beim Anschluss von Peripherie an die serielle PC-Schnittstelle kann

Bild 9.30: Typische RS232-Verbindungen für den Anschluss von Druckern, Plottern und anderen

seriellen Geräten an den PC

Beim Anschluss von Peripherie an die serielle PC-Schnittstelle kann es auch vor-kommen, dass die Leitungen eben nicht gekreuzt werden Dies ist bei Modems der Fall, von denen sowohl Daten empfangen als auch gesendet werden können Die Daten werden aber nicht in dem Modem verarbeitet, sondern nur zum PC weiterge-geben Das Modem fungiert als Datenübertragungseinrichtung (DÜE) und der PC als Datenendeinrichtung (DEE)

Die Übertragungssicherheit kann erhöht werden, wenn man zwischen den Geräten ein Handshaking einführt (Bild 9.30 C und D) Dann werden nicht nur die Daten-leitungen miteinander verbunden (über Kreuz oder nicht), sondern auch die Lei-tungen RTS und CTS Mit CLEAR TO SEND (CTS) meldet die Peripherie, dass sie Daten zur Verfügung hat Ist der Empfänger bereit, diese Daten zu übernehmen, teilt er dies mit der Leitung REQUEST TO SEND (RTS) mit

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Nullmodem

Das Prinzip der »Überkreuzschaltung« von Signalleitungen wird als Nullmodem be-zeichnet und findet häufig Anwendung bei der Kopplung zweier PCs Allein die Angabe, dass eine Nullmodem-Verbindung vorliegt oder herzustellen ist, gibt keinen Hinweis darauf, welche Signale im Einzelnen derartig verschaltet sind und ob dies auch auf alle Signalleitungen zutrifft, was daher beim Erwerb von entsprechenden Kabeln oder Adaptern zu beachten ist Mit einem komplett als Nullmodem verschalteten Adapter oder Kabel, sollte man bei einer PC-PC-Kopplung jedoch die geringsten

Pro-○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

bleme haben.

Eine weitere Verbesserung der Übertragungssicherheit ergibt sich durch die Ver-wendung der Leitungen DATA TERMINAL READY (DTR) und DATA SET READY (DSR) Über diese Leitungen wird dem Empfänger die Betriebsbereitschaft des Senders mitgeteilt DTR kann dabei als Busy-Signal des Empfängers verstanden werden Falls eine Software die Unterstützung der Handshake- und der Betriebsbereitschafts-leitungen erfordert, die Peripherie diese jedoch nicht zur Verfügung stellt, ist eine Verbindung laut Bild 9.30 E üblich Es werden dann lediglich die Datenleitungen verwendet, während die anderen Signalleitungen gebrückt werden, um dem Sender das Vorhandensein der anderen Signale vorzutäuschen

Eine Verbindung, die häufig beim Anschluss von Plottern an einen PC verwendet wird, ist in Bild 9.30 F angegeben Der Handshakeleitung CTS und der Bereitschafts-leitung DSR des PC werden mit der Leitung DTR der Peripherie die Bereitschaft zur

Datenaufnahme mitgeteilt Über die Leitung Data Carrier Detect (DCD) teilt die

Peripherie der DEE mit, dass sich der Signalpegel innerhalb des zulässigen Span-nungsbereichs befindet und eine Übertragung daher erfolgen kann In vielen Fäl-len wird diese Leitung nicht verwendet, sondern ausschließlich das Signal DSR zur Bereitschaftsanzeige

Mit dem Signal RI (Ring Indicator) teilt eine DÜE einer DEE den Eingang eines Rufes (Läutsignal) mit Das Modem ist in diesem Fall über die Telefonleitung ange-wählt worden, was dem Computer über RI signalisiert wird

Kürzel Bezeichnung 9-polig 25-polig

Tabelle 9.11: Die Anschlüsse und Signale der seriellen Schnittstelle, wie sie für PCs üblich sind, bilden

nur eine Untermenge der im RS232-Standard definierten Möglichkeiten

Es ist nicht immer ganz einfach, die richtige RS232-Verbindungsart zu finden, denn oft sind einige Leitungen zu brücken oder über Kreuz zu verlegen, was aus den Herstellerangaben nicht immer hervorgeht Daher wird nahezu für jede RS232-Peripherie ein spezielles Kabel angeboten, welches meist zu einem überteuerten Preis zu beziehen ist Ein RS232-Kabel für einen Plotter kann schon einmal über

DM 100,– kosten, so dass die Selbstanfertigung eines RS232-Kabels durchaus loh-nend ist In vielen Fällen bleibt einem auch nichts anderes übrig, als selbst zum Lötkolben zu greifen, da das gewünschte Kabel gar nicht erhältlich ist

Bild 9.31: Der 25- und der 9-polige Anschluss der seriellen PC-Schnittstelle

Im Handel gibt es zahlreiche Adapter, beispielsweise von 25-polig auf 9-polig oder

auch Gender Changer, die aus einem Steckkontakt einen Buchsenkontakt

herstel-len Allerdings sei an dieser Stelle vor dem bedenkenlosen Einsatz, insbesondere

der Gender Changer, gewarnt Oftmals werden mehrere dieser Adapter derart

hin-tereinander geschaltet, dass überhaupt nichts mehr funktioniert, und es kommt auch vor, dass man nicht die serielle, sondern die parallele Schnittstelle »erwischt hat«

Bild 9.32: Adapter für die serielle Schnittstelle, die stets mit Bedacht verwendet werden sollten

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Der serielle Anschluss ist am PC stets als Steckkontakt und der parallele als Buchsen-kontakt ausgeführt, wie es auch im Bild 9.29 erkennbar ist (unten 9-polig seriell,

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oben 25-polig parallel).

Nützliche Hilfsmittel für die Ermittlung der korrekten Verbindung sind RS232-Jumper-Boxes, die in das RS232-Kabel zwischengeschaltet werden Die Verbindun-gen können dann erst einmal provisorisch mit kleinen Kabeln einzeln zusammen-gesteckt werden, bevor man das gewünschte Kabel zusammenlötet Andere kleine Kästen, die in die Verbindungsleitung geschaltet werden, können über Leuchtdioden den logischen Zustand der einzelnen Leitungen anzeigen Im Bild 9.33 wird ein Gerät gezeigt, das sowohl als RS232-Tester als auch als Jumper-Box verwendet werden kann

Bild 9.33: Eine RS232-Break-Out-Box ist ein nützliches und preiswertes Hilfsmittel zur

Überprü-fung der Schnittstelle und zur Ermittlung der korrekten RS232-Verbindung

Dem Anschluss der seriellen Schnittstelle innerhalb des PC sollte besondere Beach-tung geschenkt werden, wenn dabei Flachbandkabel zum Einsatz kommen, die direkt auf das Mainboard oder auch die Schnittstellenkarte gesteckt werden, denn hier gibt es Verwechslungsmöglichkeiten

Erstens kann das Kabel falsch herum auf die Pfostenleiste gesetzt werden (immer auf den Pin 1 achten!) und zweitens ist die Kontaktbelegung dieser Pfostenleiste nicht bei jedem Hersteller identisch, was insbesondere auf Mainboards zutrifft Demnach ist stets das zum Mainboard (bzw das zur Schnittstellenkarte) mitgelie-ferte Kabel zu verwenden, denn nur dann kann man sich sicher sein, dass es auch für den jeweiligen Mainboard-Anschluss verdrahtet ist Das serielle Kabel für Main-boards der Firma Gigabyte kann beispielsweise nicht auf allen MainMain-boards der

Fir-ma Intel verwendet werden, da sich die Kontaktbelegung auf den Mainboards eben voneinander unterscheidet und erst mit dem passenden Kabel die RS232-typische Belegung am Slotblechanschluss hergestellt wird

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Auf Mainboards ist die Kontaktbelegung an der RS232-Pfostenleiste keineswegs iden-tisch und daher sollte stets das zum Mainboard mitgelieferte Flachbandkabel

ver-○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

wendet werden!

Bild 9.34: Eine typische Schnittstellenkarte mit zwei COM-Ports für PCs

9.4.3 Die Register der seriellen Schnittstelle

Das BIOS des PCs unterstützt bis zu vier serielle Schnittstellen – COM-Ports – , denen meist über Jumper oder auch DIP-Schalter die Basisadresse und ein Inter-ruptkanal (IRQ3, IRQ4) zugewiesen werden können, wenn sich die Schnittstellen auf einer separaten Karte befinden Ältere BIOS-Versionen können nur zwei serielle Schnittstellen verwalten und es können sich Schwierigkeiten mit dem Interrupt-Kanal ergeben Viele Programme verwenden jedoch gar keinen Interrupt-Interrupt-Kanal und arbeiten lediglich im Polling-Betrieb

Befinden sich die Schnittstellen direkt auf dem Mainboard, lassen sich diese Fest-legungen (meist) per BIOS-Setup durchführen Die folgende Tabelle zeigt die dabei übliche Zuordnung der Adressen und Interrupt-Kanäle

Port Basisadresse IRQ-Kanal

Tabelle 9.12: Die üblichen Basisadressen und Interrupt-Kanäle für die RS232- Schnittstellen des PC

COM 1 wird oftmals für den Anschluss einer Maus und COM2 für ein Modem verwen-det, was durch die übliche Zuordnung auf den Interrupt-Kanal 4 bzw 3 zu keinen Ressourcenkonflikten führen kann

Diese können sich erst dann ergeben, wenn weitere COM-Ports eingesetzt werden sollen, da hierfür nur dieselben Interrupts wie für die beiden ersten zu Verfügung stehen Es hängt jedoch von der verwendeten Software ab, ob überhaupt eine Interrupt-Verarbeitung oder aber lediglich der Polling-Betrieb ausgeführt wird, für den kein Interrupt-Kanal festzulegen ist

Der Maustreiber und auch die übliche Modem-Software setzen jedoch die Benut-zung eines Interrupt-Kanals voraus Bei einigen Grafikkarten – beispielsweise mit S3-Chip – kommt es bei der Verwendung eines dritten oder vierten COM-Ports zu einem Ressourcenkonflikt, der nur durch die Veränderung der Adresse des COM-Ports zu beseitigen ist

Zur Umsetzung der innerhalb eines PCs parallel zu verarbeitenden Daten in serielle für die RS232-Schnittstelle und umgekehrt wird ein spezielles Bauelement

verwen-det, welches als Universal Asynchron Receiver Transmitter – kurz UART –

bezeich-net wird Alle Signale, die auf die Anschlussbuchse gelangen, werden über Treiberbau-steine (z.B vom Typ 1488, 1489) vom TTL-Pegel auf den Pegel der RS232-Schnittstelle umgesetzt

Bei PCs spielt die Registerkompatibilität generell eine bedeutende Rolle Als Bei-spiel kann der UART 8250 genannt werden, der das Standardelement für die

seriel-le Schnittstelseriel-le in (älteren) PCs darstellt In neueren PCs wird stattdessen der UART

16450 eingesetzt, der demgegenüber höhere Übertragungsraten erlaubt

Der leistungsfähigste UART ist unter der Bezeichnung 16550 bekannt, welcher ab-wärtskompatibel zu den beiden Vorgängerversionen ist und zusätzlich über zwei FIFOs zu je 16 Byte für die Datenzwischenspeicherung der zu sendenden und der empfangenen Daten verfügt Insbesondere für den Einsatz unter Windows ist der Einsatz der FIFOs zur Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Datenflusses von bzw zu einem Modem von ausschlaggebender Bedeutung, da Windows dies auf Grund seiner Multitaskingfähigkeit nicht garantieren kann

Damit die übliche PC-Software aber auf PCs mit unterschiedlichen UARTs funktio-niert, müssen sie über die gleichen Registereinstellungen verfügen, so dass erwei-terte Funktionen wie beispielsweise höhere Datenraten oftmals überhaupt nicht genutzt werden Erst ab Windows 95 werden beispielsweise die FIFOs standardmäßig verwendet Bei anderen Systemen hingegen sind in den Terminalprogrammen oft speziellere Einstellungsmöglichkeiten gegeben, die eine optimierte UART-Konfigurierung erlauben

Bild 9.35: Windows 95 erlaubt die Einstellung der FIFO-Speichertiefe bei den 16550-UARTs

Ausgehend von der festgelegten Basisadresse werden für den UART maximal acht I/O-Adressen für die Selektierung der internen Register verwendet Der ältere Typ – der 8250 – besitzt gegenüber dem 16450 jedoch kein Scratch-Register, das ohne-hin nur für eine anwenderspezifische, temporäre Datenspeicherung verwendet wird und nicht für die eigentliche Funktion des UARTs von Interesse ist, so dass im Folgenden hierauf auch nicht näher eingegangen wird

DLAB A2 A1 A0 Register

Tabelle 9.13: Die Register der in PCs üblichen UARTs in der Übersicht; das Divisor Latch Access Bit

(DLAB) zur Einstellung der Baudrate wird in D7 des Line-Control-Registers geschrieben

Im Bild 9.36 ist eine typische Schaltung mit dem Typ TL16C550 gezeigt, wie sie auf PC-Einsteckkarten oder auch direkt auf dem Mainboard realisiert wird Sie gilt prinzipiell auch für die Vorgängertypen 8250 und 16450, denn elektrisch sind

die-se UARTS als (fast) identisch anzudie-sehen Auf die relevanten Unterschiede in der Registerbelegung wird in der folgenden Beschreibung eingegangen und auch wenn sich nicht einer dieser drei UARTs in einem PC lokalisieren lässt, da er quasi in einem speziellen Baustein des Chipsatzes mit untergebracht ist, verhält er sich wie ein 16550

Der Anschluss des UARTs gestaltet sich recht einfach, denn die meisten Leitungen können 1:1 mit den korrespondierenden des PC-Bus verbunden werden Da der UART nicht speziell für PCs, sondern für einen möglichst universellen Einsatz-zweck konzipiert ist, werden einige Signale (CS, WR2, RD2) hier nicht verwendet und entsprechend gebrückt, wie es im Bild 9.36 zu erkennen ist

Bild 9.36: Eine typische UART-Schaltung für PCs

Das Signal SIN (Serial In) entspricht dem RxD-Signal und SOUT entspricht (Serial Out) dem TxD-Signal des RS232-Anschlusses, während sich die übrigen aus der Bezeichnung selbst erklären und allesamt über entsprechende Treiberbausteine auf die RS232–Anschlussbuchse geführt werden Aus dem an XIN und XOUT – auch als XTAL bezeichnet – angeschlossenen Quarz wird die Frequenz zur Einstellung der Baudrate festgelegt

Der Transmitter wird mit dem Takt (Clock) betrieben, welcher auch am Anschluss /BAUDOUT anliegt Durch die Verbindung dieses Ausganges mit dem Anschluss RCLK arbeiten sowohl der Receiver als auch der Transmitter mit derselben Baud-rate, die sich aus der Quarzoszillatorfrequenz (Fxtal) und einem Divisor ergibt Zur Festlegung der gewünschten Baudrate wird ein Wert in das Divisor-Latch-Register geschrieben, der sich wie folgt berechnet:

Fxtal

Registerwert = ; Einstellung der Baudrate

16 * Baudrate

Das Divisor-Latch-Register setzt sich wiederum aus einem MSB- und einem LSB-Register zusammen, für deren Selektierung zunächst ein High in das Bit D7 des Line-Control-Registers zu schreiben ist Daraufhin ist das LSB-Register unter der

Basisadresse und MSB-Register unter der Basisadresse+1 zu erreichen.

Die Tabelle 9.15 zeigt einige Beispiele für die Registerwerte zur Einstellung der Baudrate, wobei hier eine Oszillatorfrequenz von 1,8432 MHz zu Grunde gelegt wird Andere übliche Frequenzen sind 3,072 MHz oder auch 2,4576 MHz

Baudrate MSB LSB

Tabelle 9.14: Registerwerte zur Einstellung der Baudrate

Receiver/Transmitter-Register (Basisadresse)

Die empfangenen oder die zu sendenden Daten werden mit diesem Register

verar-beitet, welches als Double-Buffered ausgeführt ist, so dass gleichzeitiges Senden

und Empfangen möglich ist

Interrupt-Enable-Register (Basisadresse +1 )

Interrupts können benutzt werden, wenn sie in diesem Register freigegeben (enabled) sind Das entsprechende Bit ist hierfür auf High zu setzen

Ein Übertragungsfehler liegt dann vor, wenn ein Datenüberlauf, ein Parity-Fehler oder auch eine Unterbrechung (Break) einer Übertragungsleitung stattgefunden hat, die auch per Software im Line-Control-Register hervorgerufen werden kann

Interrupt-Identification-Register (Basisadresse +2, lesen)

Dieses Register kann nur gelesen werden und gibt Aufschluss über den aktuellen Zustand der Interruptverarbeitung Bei den Typen 8250 und 16450 haben die obe-ren Bits (D7, D6) keine Bedeutung, wähobe-rend sie beim Typ 16550 für die Feststel-lung, ob die FIFOs aktiviert sind, verwendet werden können

Des Weiteren liefert das Bit D3 (ID2) bei den älteren UARTs stets ein Low, und ein Übertragungsfehler wird dann mit IDO und ID1 gleich High signalisiert, während die anderen ID-Bitkombinationen die gleiche Bedeutung wie beim 16550 aufwei-sen