APLIKÁCIA PREVODNÍKOV USB RS-232 PRE OPERAČNÝ SYSTÉM MS WINDOWS XP APPLICATION OF THE USB RS-232 CONVERTERS FOR MS WINDOWS XP OPERATING SYSTEM

Transcription

1 112 APLIKÁCIA PREVODNÍKOV USB RS-232 PRE OPERAČNÝ SYSTÉM MS WINDOWS XP APPLICATION OF THE USB RS-232 CONVERTERS FOR MS WINDOWS XP OPERATING SYSTEM RÓBERT KOLLÁR - MIROSLAV PAP Abstract The goal of this study is the application of USB to RS-232 Serial Port converters in the cause of RS-232 port absence on the controlling or data-collecting PC with Microsoft Windows XP operating system. Keywords: USB, RS-232, converter, Windows XP Úvod Vývojom informačných technológií vnikajú nové, rýchlejšie a efektnejšie riešenia komunikácie a sprostredkovaní údajov. Na druhej strane nové technológie pomaly, ale isto vytláčajú technicky zastarané, pritom ešte často využívané komunikačné rozhrania. Výrobcovia počítačových komponentov majú trend ich už vynechávať z dôvodu požitia novších komunikačných rozhraní. Jedná sa hlavne o prenosné počítače, kde nie je veľa miesta pre jednotlivé obvody a ich konektory z rozmerových aj hmotnostných hľadísk. Takže staršie rozhrania sú vytláčané novšími, zároveň aj technická podpora a výroba nových zariadení pre staršie rozhrania. Toto je prípad aj rozhrania RS-232, ktoré je už používané viac ako 25 rokov. Dnes sa prakticky využíva len v priemyselných a iných špecifických aplikáciách. Ako nástupcu rozhrania RS-232 možno považovať rozhranie USB, ktoré v poslednej dobe prežíva veľké rozšírenie, aj do bežného života. Osvedčené technologické zariadenia, ktoré spoľahlivo pracujú cez rozhranie RS-232, je nutné vybaviť prevodníkmi. Táto práca poukazuje na realizáciu riešenia prevodníka, sériovej komunikácie a príklad použitia na technologickom zariadení. Materiál a metódy Základnými požiadavkami pre realizáciu komunikácie prevodníkom medzi zariadením s rozhraním RS- 232 a PC s rozhraním USB sú: - komunikačné vlastnosti zariadenia, - operačný systém na riadiacom PC, - podpora ovládačov a ich kompatibilita a funkčnosť, - softwarové možnosti pre zabezpečenie komunikácie od výrobcov prevodníkov, - možností vývoj aplikácií, - hardwarové prispôsobenie rozhraní, - kompatibilita jednotlivých protokolov prenosu údajov, Kontaktná adresa: Róbert Kollár, Ing. Miroslav Pap, Katedra elektrotechniky a automatizácie, Mechanizačná fakulta, SPU Nitra, Tr. A. Hlinku 2, Nitra

2 113 - celková spoľahlivosť a efektivita komunikácie, - univerzálnosť prevodníka, - ekonomická efektívnosť jednotlivých riešení. Sériové rozhranie RS-232 je charakteristické nasledovnými tecnickými parametrami: - 2 typy konektorov (CANNON 9 pin, CANNON 25 pin), - rýchlosť prenosu max. 115 kbps (RS-232C), - 2 napäťové úrovne stavov (log 0: V, log1: V), - hardwarové aj softwarové riadenie toku dát. RXD PIN 2 Recieve Data TXD PIN 3 Transmit Data Obrázok 1 Konektor rozhrania RS-232, typ CANNON 9 Rozhranie USB je charakteristické nasledovnými tecnickými parametrami: - v podstate 1 typ používaného konektora (Typ A), - rýchlosť prenosu max 480 Mbps (USB 2.0), - možnosť napájania zariadení +5 V / 100 ma (max 500 ma), - podpora Plug and Play. a) b) 1 VBus (+5 V) 2 D- (Data -) 3 D+ (Data +) 4 GND Obrázok 2 a) Konektor rozhrania USB, typ A, b) zapojenie vodičov v komunikačnom vedení Prevodníky vyrába mnoho firiem, no dominantou v tejto oblasti sú produkty od FTDI.Chip. Vo voľbe požitého prevodníka sme sa rozhodli pre ich prevodník FT232BM, ktorý má nasledovné vlastnosti a parametre, ktoré sú požadované: - podpora USB 2.0, prenosová rýchlosť 12 Mbps, - podpora všetkých signálov RS-232, - prístup na port cez Windows API, - ovládače Virtual COM Port pre prístup ako na štandardný COM port, - napájanie z USB, - a iné.

3 114 Obrázok 4 Bloková schéma prevodníka FT232BM Prevodník, ako zariadenie, sme zvolili produkt od ASIX prevodník UCAB232 vo verzii Full (Enhanced), ktorý spĺňa hore uvedené požiadavky a má nasledovné parametre: - prenosová rýchlosť min. 250 kbps, typicky 500 kbps, - napájenie prevodníka zo zbernice USB, - zakončený konektorom CANNON 9, - vyrovnávacia pamäť pre príjem dát do PC 384 b, pre vysielanie dát z PC 128 b, - plná podpora hardwarového riadenia toku, - protokol USB 1.1 a USB 2.0 kompatibilný, - podpora USB suspend mode, - signalizácia komunikácie pomocou LED diód, - možnosť vlastného identifikačného čísla PID, VID a textovej identifikácie pre OEM produkty, - ovládače pre Windows 98 XP pre VCP, - podpora Plug and Play, - dĺžka kábla 1 m, pracovná teplota 0 70 C, - odber z USB max. 100 ma, vstupné napätie max. ±25 V, - log. 0: min. 0,8 V, typicky 1,4 V, log. 1: typicky 1,9 V, max. 2,4 V. - a) b) c) Obrázok 5 a) Vyhotovenie prevodníka UCAB232, b) a c) Plošný spoj UCAB 232 Samotná inštalácia prevodníka prebieha v zmysle Plug and Play, t.j. automatická detekcia operačného systému na nového zariadenia, nájdenie a inštalácia kompatibilných ovládačov. Následne sa v szstéme objaví nový virtuálny komunikačný sériový port, v jeho vlastnostiach je možné nastaviť jednotlivé parametre, a to hlavne číslo COM port a nastavenie komunikačnej linky.

4 115 a) b) Výsledky a diskusia Obrázok 6 a) Správca zariadení Windows XP, b) Nastavenie komunikácie portu Prevodník sa nainštaloval na notebook s operačným systémom Windows XP Professional CZ (SP1), ktorý nemal fyzicky vyvedený sériový port. Funkčnosť komunikácie sa vyskúšala najprv cez komunikačný terminál, kde sa pokusne zadávali hodnoty, ktoré sa vysielali a prijímali na port a zobrazovali na termináli. Ako komunikačný prostriedok bol použitý Psion Series 3c s nainštalovaným terminálovým programom. Obrázok 7 Terminálová komunikácia

5 116 Následne sa skúšalo prepojenie digitálneho meracieho prístroja ESCORT 97 a meranie prostredníctvom programu DDM software, dodaného pre tento prístroj. Záver Obrázok 8 Meranie cez DDM software Použitý prevodník vyhovel ako plnohodnotná náhrada sériového portu RS-232. Vzniknuté komunikačné chyby boli z dôsledku nesprávneho nastavenia komunikačného protokolu, ale tieto chyby sa dajú odstrániť postupným skúšaním jednotlivých variant nastavení. Nastavenie prenosových rýchlostí závisí len od pripojeného zariadenia. Na tento prevodník je možné pripojiť ľubovoľné zariadenie na sériový port, prevodník by mal spoľahlivo zabezpečiť komunikáciu. Vzhľadom na možné využitie na prenosných počítačoch, je cenovo výhodnejšia aplikácia takýchto prevodníkov ako použiť replikátor portov. Replikátor je rádovo min. dvojnásobne drahší a nie každý model podporuje jeho pripojenie (typicky low-end modely). Použitá literatúra 1. Matoušek, D. 2003: Udělejte si z PC v Delphi díl, BEN technická literatura, Praha, ISBN X 2. INTERNET : sekcie RS232, Rozhraní 3. INTERNET : Súhrn Cieľom tejto práce je aplikácia prevodníka USB RS-232 z dôsledku absencie tohto rozhrania na riadiacom alebo údaje spracúvajúcom PC s operačným systémom Microsoft Windows XP. Tento príspevok vznikol na základe riešenia projektu VEGA 1/1351/04 Vedeckej grantovej agentúry MŠ SR a SAV. Kľúčové slová: USB, RS-232, prevodník Poďakovanie

6 117 Tento príspevok vznikol na základe riešenia projektu VEGA 1/1351/04 Vedeckej grantovej agentúry MŠ SR a SAV.