[F.Abdelaziz]

تفاصيل الاتصال التسلسلى بين الكومبيوتر والميكروكونترولر والمحول MAX232

أولا : الوحدة الطرفية التخيلية VIRTUAL TERMINAL فى برنامج بروتيس Proteus
مقدمة :
تمكنك محاكاة الوحدة الطرفية من استخدام لوحة المفاتيح وشاشة الكومبيوتر الشخصى PC لإرسال واستقبال البيانات التسلسلية الغير متزامنة نوع RS232 إلى ومن نظام يحاكى المعالج الدقيق .
وهى مفيدة بشكل خاص في تصحيح الأخطاء debugging حيث يمكنك استخدامها لعرض رسائل تتبع التصحيح والتي يتم إنشاؤها بواسطة البرنامج الذي تقوم بتطويره .

خواص الوحدة الطرفية التخيلية :

• الوحدة ثنائية الاتجاه بالكامل bi-directional :تعرض البيانات المستقبلة كحروف نوع أسكى ASCII characters بينما ترسل الضغطات على المفاتيح كبيانات متسلسلة نوع أسكى .
• الربط interface التسلسلى للبيانات يتم بطريقة بسيطة بواسطة سلكين (خطين) : الخط RXD للبيانات المستقبلة والخط TXD للبيانات المرسلة .
• معدل البود (يعبر عن سرعة تبادل البيانات بعدد النبضات فى الثانية (Baud rate من 110 إلى 57,600 .
• عدد خانات البيانات 7 or 8 data bits .
• التكافؤ أو المساواة Odd, even , no parity" فردى – زوجى – بدون" .
• عدد خانات الإيقاف (النهابة) 0, 1 , 2 stop bits .
• المصافحة البرمجية XON/XOFF software handshaking بالأضافة إلى المصافحة بالأجهزة hardware handshaking .

استخدام الوحدة الطرفية Using the Virtual Terminal:

لإرفاق الوحدة الطرفية لنظام المحاكاة المستهدف :
1- اختار أيقونة المقاييس المتعددة Multimeter ومنها إلتقط (إجلب) الوحدة الطرفية التخيلية
VIRTUAL TERMINAL وضعها فى المخطط .

2- وصل بأسلاك (بخطوط) كل من الأطراف RX و TX إلى كل من خطوط الإرسال والاستقبال للنظام المختبر . RX هو الدخل و TX هو الخرج .
3- إذا كان النظام يستخدم المصافحة بالاجهزة hardware handshaking وصل الأطراف RTS و CTS بالخطوط الملائمة . RTSRequest to Send " " هو الخرج ويشير (يعطى إشارة) على أن الوحدة الطرفية جاهزة لاستقبال البيانات , بينما CTS " Clear to Send " هو الدخل والذى يجب أن يكون مرتفعا ( أو غيرموصل ويسمى عائم floating ) قبل أن تقوم الوحدة الطرفية بالارسال .
4- يتم تحرير عنصر الوحدة الطرفية لاختيار معدل البود baud rate وطول الكلمة و التكافؤ وباقى عناصرالتحكم فى سريان البيانات .
5- إبدأ المحاكاة بالطريقة المعتادة . تعرض الوحدة الطرفية البيانات القادمة بمجرد ما تستقبلها , لإرسال حرف إلى النظام تأكد وجود الوحدة الطرفية وانها فعالة عندئذ اكتب النص المطلوب بلوح مفاتيح الكومبيوتر الشخصى .
6- بمجرد بدء المحاكاة تتاح وظائف إظافية عن طريق قوائم منبثقة والتى يمكن عرضها بالنقر بالزر الأيمن على النافذة المنبثقة . هذه القائمة تمكن من إيقاف العرض مؤقتا pause ونسخ ولصق النص إلى ومن الحافظة clipboard .

ملاحظات :

• الوحدة الطرفية التخيلية هى نموذج رقمي محض وعلى هذا النحو لا تتطلب أي مستويات جهد خاص على أطرافها . الافتراض هو أنها سوف يتم توصيلها إلى النماذج الرقمية الأخرى بدلا من جانب الإخراج لأجهزة التعزيز والتحويل مثل MAX232.
  هذا سبب جزئى من عدم تقديم نماذج للدائرة المتكاملة MAX232 أو ما يماثلها والسبب الآخر هو أن توجيه الاشارات من خلال هذه النماذج سوف تتكبد تكلفة حسابية مرتفعة فى المحاكاة التماثلية دون الاستفادة على الإطلاق.
• أطراف RX و TX فعالة فى الحالة المرتفعة . لذلك فإن حالة التسكع idling state تكون مرتفعة وخانة البدء start bit تكون منخفضة وخانة الإيقاف stop bit تكون مرتفعة . تظهر خانات البيانات كمنطق مرتفع للقيمة '1' ومنطق منخفض للقيمة '0' . هذا متوافق مباشرة مع الاتصال التسلسلى UARTs الموجودة فى كثير من الميكروكونترولر ، وأيضا مع UARTs الخارجية مثل 6850 و 8250.
• الأطراف RTS و CTS أيضا فعالة فى الحالة المرتفعة .

تدريب : إرسال نص .

[F.Abdelaziz]

• تدريب : إرسال نص .

يتم إرسال سكريبت (سيناريو) النص حرف فى كل مرة بعد البدء ، ما لم CTS غير فعال .

فى هذا التصميم يتم توصيل العنصر COMPIM (COM port Physical Interface Model) بالعنصر VTERM ليعطى مثال بسيط لإظهار طريقة استخدام COMPIM لإحضار بيانات العالم الحقيقى إلى عالم المحاكاة التخيلية .
للتجربة بهذه العينة سوف تحتاج إلى توصيل وحدة طرفية نوع RS232 أو كموبيوتر ليعمل عملها ( مثال ذلك تشغيل برنامج HyperTerminal الذى يأتى ضمن نظام تشغيل النوافذ ) أو مودم إلى منفذ COM خالى فى الكومبيوتر .
يتم تحرير العنصر COMPIM ( بوضع المؤشر عليه والضغط على المفتاحين CTRL-E أو بالطرق المعروفة ) ويتم ضبط منفذ COM ومعدل البود الطبيعى لعمل موائمة بين الجهاز المرتبط بالكومبيوتر . الضبط الافتراضى للمنفذ COM1 هو 2400 baud .

الآن يمكنك الضغط على زر play . الحروف التى تكتب على VTERM سوف ترسل إلى الجهاز التسلسلى الموجود بالمنفذ COM , والحروف المستقبلة منه تظهر عائدة ألى VTERM .
فى التطبيقات الحقيقية سوف يتم استبدال VTERM بالوحدة المركزية CPU أو بجهاز UART بحيث يكون النظام المحاكى يتفاعل مع الاجهزة hardware للعالم الحقيقى.

هذه الأداة تحتاج منفذ COM و أن RS232 بالكومبيوتر يحتاج منفذCOM آخر لكي يتم التخاطببينهما .
يمكن تنفيذ ذلك برمجيا عن طريق البرنامج المعروف باسم Virtual Serial Ports Driver (درايفر المنافذ المتسلسلة التخيلية ) . بعد تنصيب البرنامج وتشغيله نقوم بإنشاء منفذين متسلسلين تخيليين يمكن عن طريقهما تحقيق الاتصال المطلوب كما فى الشكل حيث يتم إضافة زوج Add pair من المنافذ التخيلية ولتكن COM3 و COM4 .

أحد المنفذين يمثل الكومبيوتر وليكن COM3 : ويتم تحديد ذلك فى برنامج HyperTerminal كما يلى :

• تشغيل برنامج HyperTerminal وتسمية للتوصيل وليكن TEST

• يلى ذلك تحديد المنفذ

• ثم تحديد خصائص الاتصال

[F.Abdelaziz]

• ثم تحديد خصائص الاتصال

• لتحديد باقى الخواص من القائمة File اختار الخواص Properties

تظهر لك قائمة الخواص أنقر على مفتاح تحديدات Settings

ثم انقر على مفتاح ASCII Setup

واختار (ضع علامة) Echo typed .. ليظهر (يعرض) صدى لما تكتبه محليا علاوة على الاستجابة الخارجية الناتجة من الاتصال .

المنفذ الآخر COM4 ويمثل برنامج المحاكاة (الوحدة الطرفية): ويتم ذلك بتحرير خواص الوحدة الطرفية للتتلائم مع المنفذ COM3 حتى يتم الاتصال بينهما كما فى الشكل :

[F.Abdelaziz]

شغل برنامج المحاكاة وتأكد من تمام الاتصال بكتابة نص على نافذة برنامج HyperTerminal فتظهر لك النتيجة على الوحدة الطرقية

وبالعكس اكتب نص على الوحدة الطرفية فتظهر لك النتيجة على نافذة برنامج HyperTerminal

القادم إن شاء الله :
الربط بين الميكروكونترولر والكومبيوتر عن طريق المنفذ التسلسلى RS232-Serial Port والمحول MAX232

[F.Abdelaziz]

الربط بين الميكروكونترولر والكومبيوتر عن طريق المنفذ التسلسلى RS232-Serial Port والمحول MAX232

الربط بين الميكروكونترولر والكومبيوتر عن طريق المنفذ التسلسلى RS232-Serial Port

الرابط المرجع :

http://extremeelectronics.co.in/avr-tutorials/rs232-communication-the-level-conversion/

مستوى الإشارات المستخدمة فى الاتصالات التسلسلية مختلفة عن الإشارات المنطقية العادية , لذلك للربط بين المنفذ التسلسلى للكومبيوتر والميكروكونترولر نحتاج إلى "محول مستويات" "Level converter" .
والهدف هو عمل هذا المحول .

نظرا لأن الاتصال التسلسلى RS232 شائع الاستخدام يوجد دائرة متكاملة مصممة خصيصا لهذا الغرض وهى رقم MAX232 . باستخدام مكثفات للشحن تقوم بتوليد جهود عالية موجبة (12V) وسالبة (-12V) .

طريقة العمل :
المكونات المطلوبة

الدائرة الكهربية :

[F.Abdelaziz]

الدائرة الكهربية :

تجميع الدائرة :

• جمع المكونات على لوحة مطبوعة وفق الدائرة الكهربية . يتم أخذ سلكين يوصلان للتغذية(5V) وسلكين يوصلان للخطين RX/TX بالميكروكونترولر .
• وصل السوكيت DB9 female بأسلاك طويلة للسماح بالتوصيل بالكومبيوتر ولكن يجب عدم زيادة الطول ويمكن أن يكون فى حدود واح ونصف متر إلى مترين .
• يجب الحذر عن توصيل الأسلاك بالأطراف المناسبة بالسوكيت DB9 وللمساعدة فإن السوكيت عليه أرقام الأطراف .

[F.Abdelaziz]

الآن يمكن بسهولة التوصيل بالكومبيوتر عن طريق المنفذ التساسلى المسمى COM port.
الاختبار : Testing
من المفضل التحقق من كل جزء على حدة . لذلك سوف نختبر المحول لنرى على يعمل جيدا .
للاختبار سوف نستخدم برنامج الاتصال الخاص بالنوافذ والمسمى Hyper-terminal والذى يمكن عن طريقة وبسرعة فتح المنافذ التسلسلية COM ports وإرسال واستقبال بيانات نصية . حتى الآن أنت لا تحتاج إلى الميكروكونترولر ولا لأى برمجة .

نظرية الاختبار تتلخص فى توصيل المخارج (RX/TX) معا بحيث أن أى بيانات تكتب إلى المنفذ
COM port تخرج من الكومبيوتر و تدخل إلى دائرة MAX232حيث يحولها إلى مستويات العمل نوع TTL ثم تعود مرتدة وتدخل MAX232 ليحولها إلى مستويات RS232 للمنفذ التسلسلى وتدخل الى المنفذ COM port للكومبيوتر عائدة مرة أخرى .

مرة أخر سوف نستخدم برنامج المنافذ التخيلية السابق ذكره فى جعل الكومبيوتر يتصل عن طريق COM3 ووحدة MAX232 تتصل عن طريق COM4 بإضافة عنصر الاتصال التسلسلى المتاح فى برنامج بروتيس والمسمى COMPIM كما فى الشكل التالى :

ونكرر ما سبق ذكره كتذكرة فى حينها :

[F.Abdelaziz]

يمكن تنفيذ ذلك برمجيا عن طريق البرنامج المعروف باسم Virtual Serial Ports Driver (درايفر المنافذ المتسلسلة التخيلية ) . بعد تنصيب البرنامج وتشغيله نقوم بإنشاء منفذين متسلسلين تخيليين يمكن عن طريقهما تحقيق الاتصال المطلوب كما فى الشكل حيث يتم إضافة زوج Add pair من المنافذ التخيلية ولتكن COM3 و COM4 .

أحد المنفذين يمثل الكومبيوتر وليكن COM3 : ويتم تحديد ذلك فى برنامج HyperTerminal كما يلى :

• تشغيل برنامج HyperTerminal وتسمية للتوصيل وليكن TEST

• يلى ذلك تحديد المنفذ

• ثم تحديد خصائص الاتصال