Kondensator im RS232-Pegelumsetzer. Die Daten sind streng halbduplex

Es ist wahrscheinlich einfacher, Ihre Schaltung zu verstehen, wenn sie etwas anders gezeichnet wird:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Nun ist leicht zu erkennen, dass drei unterschiedliche Funktionen ausgeführt werden.

1. Kommunikationsschaltung von PIC zu DB9.
2. Kommunikationsschaltung, die von DB9 zu PIC geht.
3. Schaltung zur Erzeugung einer negativen Stromversorgungsschiene.

Die obere Schaltung muss mit RS-232-Spannungswerten an die DB9-Schnittstelle übertragen. Dazu benötigt es sowohl positive als auch negative Spannungsschienen. Aber nominell benötigt Ihr PIC nur eine positive Schiene. Es wird also etwas Zusätzliches benötigt, um die negative Schiene herzustellen.

Der untere Schaltkreis muss von der DB9-Schnittstelle unter Verwendung von RS-232-Spannungspegeln empfangen. Dies ist jedoch viel einfacher zu handhaben und es ist keine negative Versorgungsschiene für diese Teilschaltung erforderlich.

Die negative Versorgungsschiene wurde unter der Annahme entwickelt , dass Ihre DB9-Schnittstelle an ein echtes RS-232-Gerät angeschlossen ist. Normalerweise ist der DB9 TxD „MARK“-Wert eine negative Spannung – irgendwo dazwischen$-3\:\textrm{V}$Und$-15\:\textrm{V}$. (Hoffentlich kratzt man mit einer Größenordnung nicht einfach vorbei.) Da der DB9 gelegentlich ein "MARK" (Stoppbit, mindestens einmal pro Byte) erzeugen muss, wird es immer einen Moment lang Zugriff auf diese Spannung geben die Periode jedes Zeichens. Diode$D_1$lässt diese negative Spannung durch und lädt sich auf$C_1$auf eine negative Spannung. Dies kann dann von der ersten Schaltung (der PIC-TxD-Schaltung) verwendet werden, um gültige negative Spannungswerte zu erzeugen, ohne Sie zu zwingen, Ihrem PIC eine Stromversorgung mit negativer Spannung hinzuzufügen. Es "stiehlt" stattdessen die negative Versorgung von der DB9-Verbindung.

Dies ist ein ernsthafter "Betrug". Und es kann nicht immer unter allen Umständen gut funktionieren. Der Dateninhalt selbst, den Sie am PIC empfangen, beeinflusst, wie gut es funktioniert, wenn der PIC sendet. Deshalb gibt es hier eine Art Balanceakt. Wenn der Kondensator zu groß ist, dauert das Aufladen einige Zeit und die MARK des Stoppbits (und/oder einige Daten-MARK-Werte) reichen möglicherweise nicht aus, um es schnell genug aufzuladen. Wenn der Kondensator zu klein ist, entlädt er sich viel zu schnell, wenn der PIC MARKs an den DB9 überträgt.

Es gibt keine Garantie dafür, dass diese Schaltung immer unter allen Umständen funktioniert. Der DB9 TxD-Treiber erwartet eine Ladung dazwischen$3\:\textrm{k}\Omega$Und$7\:\textrm{k}\Omega$, Erinnerung dient. Und nicht eine Belastung eines Kondensators durch eine Diode! Die PIC-RxD-Schaltung lädt die Dinge auch bereits so herunter, wie sie sind. Die Schaltung macht also einige ernsthafte Annahmen über die Ausgangsimpedanz der DB9 TxD-Treiberschaltung.

Diese Art von Schaltung ist sicherer in Situationen zu verwenden, in denen Sie a priori Wissen über die Länge und die Intervalle zwischen den Verzögerungen zwischen Übertragungen vom DB9 zu Ihnen haben. Dies liegt daran, dass sich die DB9 TxD-Leitung während der Zeit zwischen den Übertragungen im MARK-Zustand befindet und Ihren Kondensator versorgt. Je höher der Prozentsatz der Zeit ist, die die DB9 TxD-Leitung im MARK-Zustand bleibt, konsistent auch, dass es nicht zu lange Verzögerungen dazwischen gibt, desto sicherer sind Sie, dass der Kondensator ausreichend gut für die Übertragung aufgeladen ist andere Richtung. Und dies ermöglicht Ihnen möglicherweise auch die Verwendung größerer Kondensatoren, die es Ihnen dann ermöglichen, Daten in die andere Richtung für längere Zeiträume (oder mit mehr Inhalten mit Null-Bit-Werten) zu übertragen.

Die Schaltung ist ein Hack, den ich zum ersten Mal in den 1970er Jahren gesehen habe, als Mikrocontroller zum ersten Mal in die breite Öffentlichkeit eingeführt wurden und RS-232 weit verbreitet war. Wir hatten genau zwei gemeinsame Chips für RS-232, den MC1488 und den MC1489 (Jim Thompson ist schuld an diesen brennenden HEIßEN Stromfressern -- siehe: Analog Innovations (jetzt auf der WayBack-Maschine)) und sie erforderten separate Stromversorgungsschienen. All dies kostet Geld, Platz, Zeit und so weiter. Ein Hack wie dieser war also fast ein Kinderspiel, da die Übertragungsraten damals weitaus typischer um 300 bps und fast nie so hoch wie 9600 bps waren. (Die 9600-bps-Kommunikation war ziemlich für sehr teure Bell-Telefongeräte reserviert, zu denen nur wenige von uns Zugang hatten.) Dies liegt daran, dass wir normalerweise RS-232 zur Kommunikation zwischen einem Terminal (ASR-33, Diablo 1600 usw.) und verwendet haben ein Modem. Nicht zwischen zwei benachbarten Mikros. Die Geschwindigkeit von RS-232 wuchs schnell, als die neueren, billigeren "Glasterminals" zum Einsatz kamen (z. B. das von mir gebaute ADM-3A-Kit), bei denen höhere Geschwindigkeiten nützlich waren. Aber selbst dann,

Die Geschwindigkeiten stiegen jedoch Anfang bis Mitte der 1980er Jahre rapide an. Und der Hack blieb hängen. Aber ich denke, Sie peitschen ein schwaches Pferd ziemlich hart aus, und es ist jetzt weit über sein Code-Datum hinaus. Es gibt zu viele andere gute Optionen zur Auswahl, die wir damals NICHT hatten. Damals waren die Tarife (meistens) niedrig genug und die Optionen gering (keine billigen Schalter, keine MAX232 usw.) und die erforderliche Leistung und Verlustleistung auch so viel höher, dass es von Zeit zu Zeit gerechtfertigt werden konnte. Aber heute sind die Geschwindigkeiten so viel höher und die Zahl der wirklich guten Entscheidungen so viel größer, dass mir kein guter Grund mehr einfällt, diese alte Technik zu verwenden.

Schlussbemerkungen. Ein weiterer Trick bei all dem besteht darin, wenn Sie Zugriff darauf haben, eine andere RS-232-Signalausgangsleitung am DB9 als TxD zu verwenden. Beispielsweise gibt es vier gemeinsame Signale namens DTR, DSR, RTS und CTS. (Es gibt noch zwei weitere, RI und DCD, aber das sind mehr Modem-erforderliche Dinge und weniger wahrscheinlich.) Wenn Sie feststellen können, ob eine dieser Leitungen Ausgänge an Ihrer RS-232-Schnittstelle sind, und sicherstellen können, dass sie hineingehen und bleiben den MARK-Zustand, dann können Sie eine davon als negative Schiene verwenden (oder sie verwenden, um diesen Kondensator aufzuladen). Dies könnte also eine weitere Option sein, die Sie in Betracht ziehen sollten.