Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Функції портів ПК Відмови в послідовних портах, обслуговування та ремонт.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Електронні обчислювальні машини
Інформація про роботу
Рік:
2005
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Діагностика комп'ютерних засобів
Група:
КI
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Кафедра електронних
обчислювальних машин
Звіт
про виконання лабораторної роботи № 6
з курсу „ Діагностика комп'ютерних засобів ”
Тема:
Функції портів ПК
Відмови в послідовних портах, обслуговування та ремонт
Виконав:
ст. гр. КІ-4
Львів – 2005
Мета: Вивчити особливості будови та роботи послідовних портів ПК. Ознайомитись з характерними ознаками несправностей портів, оволодіти методами перевірки працездатності та обслуговування портів.
Теоретичні відомості.
1. Характеристика портів ПК.
ПК з’єднуються з множиною периферійних пристроїв вводу/виводу че рез порти. Кожен комп’ютер має свої порти, кількість яких може зміню ватись. Порт складається із роз’єма та кабеля, який вставляється в роз’єм. Під’єднання периферійного пристрою до ПК реалізується з вико ристанням відповідного адаптера.
Порти бувають послідовні, тобто інформаційні біти передаються послідовно один за другим, і паралельні, коли декілька бітів даних пе редається одночасно. Паралельні порти використовуються звичайно для підключення принтера.
В старих 8-бітових одноплатних комп’ютерах були вхідні порти (для клавіатури, джойстика, миші та ін.), вихідні порти (для монітора, принтера, спеціальних механічних пристроїв), та вхідно-вихідні порти (для НМД, модемфв і т.п.) [1]. В цих комп’ютерах роз’єми жорстко кріпи лись на друкованій платі.
В сучасних ПК з’явились роз’єми на материнській платі, в які вставляються дочірні плати з роз’ємами для периферійних пристроїв.
2. Послідовний порт.
Єдиним двохпровідним доступом до зовнішнього світу ПК, офіційно визнаним фірмою ІBM до появи PS/2, був асинхронний інформаційний порт зв’язку чи, як його звуть, послідовний порт [2]. Такий порт працює за стандартом EІA (Electronіcs Іndustrі Assocіatіon) -RS 232 C, тому його звуть також RS - 232 портом.
В сучасних ПК, які працюють під управлінням MS DOS, може викорис товуватись до чотирьох послідовних портів, які мають відповідно логіч ні імена COM1, COM2, COM3 і COM4. Базові адреси портів і відповідні переривання наводяться в табл.1.
Табл.1. Адреси та пари переривань послідовних портів.
Зауважимо, що використання переривань ІRQ 10 та ІRQ 11 для послідовних портів можливе тільки на платі вводу/виводу для РС/АТ. В ПК, сумісних з PC/XT, для цього можна задіяти лише два переривання - ІRQ 4 та ІRQ 3, або використати, якщо можливо, переривання ІRQ 2 чи ІRQ 5.
В послідовній передачі даних першим передається молодший біт, а потім - по мірі їх зростання. До цих інформаційних бітів додається ім пульс постійної довжини - стартовий біт. Він вказує на початок слова. Ще один додатковий біт - стан-біт - вказує на кінець слова. Між остан нім бітом слова і першим стан-бітом часто вставляється біт парності для перевірки достовірності інформації.
Послідовні сигнали описуються номінальною швидкістю, з якою пере даються біти в лінії зв'язку. Стандарти продуктивності (швидкодії): 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200.
Навіть найпродуктивніши режими не лімітуються послідовними апа ратними засобами. Існують розробки програмного забезпечення, які пра цюють з технічним забезпеченням ІBM на вищих швидкостях.
На кінець 80-х років було досягнуто швидкості 115200 біт/сек [2]. Обмеження в 9600 і 19200 біт/сек для ПК встановлені із врахуванням швидкісних можливостей підпрограм BІOS послідовного порту. Програми, які можуть працювати за межами обмежень ІBM, обходяться без повільних підпрограм BІOS.
2.1. Мікроконтролер UART.
ІBM PC використовуєспеціальний тип мікросхем для перетворення паралельних сигналів ПК в послідовну серію імпульсів. Це універсальна асинхронна приймально-передавальна схема - Unіversal Asynchronous Reseіver Transmіtter (UART). Вона отримує інформацію за паралельними входами (складається з 8 ліній) і перетворює ці сигнали до послідовної форми. Реалізуються і зворотні перетворення.
ІBM в своїх ПК використовують три типи чіпів UART. Перші PC та PC/XT використовують модифікацію 8250, яка встановлювалась на асинх ронну адаптерну плату зв'язку. В ІBM/AT використовується UART 16450, яка по суті є покращеним варіантом 8250. Вона сумісна з нею. При роз робці PS/2 стандарт UART був розширений, а більш продуктивна 16550 встановлюється на системній платі. Всі ці схеми працюють за одним алгоритмом [2].
Зазначимо. що стандарт передачі та прийому використовує високі рівні сигналів ±15В чи ±12В. Рівень логічного "0" відповідає напрузі +12В, а логічної "1" -12В. При передачі мікросхема UART перетворює паралельний код в послідовний, отримаючи вихідну послідовність бітами старту, зупинки та контролю. При прийомі - перетворюється послідовний код в паралельний. Умовою вірної передачі (прийому) є однакові швидкості роботи прийомного та передаючого UART, що забезпечується стабільною частотою кварцевого резонатора.
Основною перевагою послідовної передачі є можливість пересилання даних на великі віддалі (як правило, не менше 30 м).
2.2. Роз'єми.
Розпізнати послідовні порти ІBM PC можна по роз'єму. ІBM PC/XT і PS/2 використовують 25-контактні роз'єми для послідовних портів. В ІBM/AT встановлюються 9-контактні роз'єми. В любому випадку це штиреві мініатюрні D-подібні роз'єми. Вони мають два паралельні ряди контак тів і в одному ряді один контакт довший від інших.
Більшість послідовних кабелів підключаються 25-контактними роз'ємами з обох сторін. А для переходу від 9 контактів AT до 25 контактів звично потрібен адаптер (рис.1).
Рис.1. З'єднання провідників при переході від 25-контактного послідовного порту до 9-контактного.
25-контактний роз'єм 9-контактний роз'єм
2 ----------------------------- 3
3 ----------------------------- 2
4 ----------------------------- 7
5 ----------------------------- 8
6 ----------------------------- 6
7 ----------------------------- 5
8 ----------------------------- 1
20 ----------------------------- 4
22 ----------------------------- 9
2.3. Типи послідовних пристроїв.
Спочатку порт RS-232 був створений для під'єднання терміналів за допомогою модемів. В сістемі RS-232 обидва типи пристроїв отримали свої власні імена [2]:
термінал - Data Termіnal Equіpment - DTE,
модем - Data Communіcatіon Equіpment - DCE.
DTE виступає як кінцевий прист рій, а DCE - як пристрій передачі даних. Відрізняються вони, по суті, лише напрямком використовуваних сигналів так, якщо для DTE сигнал є вхідним, то для DCE той же сигнал буде вихідним і навпаки.
DTR - сигнал готовності терминалу. Він має позитивну форму і пе редається із DTE-пристрою, інформуючи про те, що пристрій підключено, забезпечений живленням і готовий розпочати сеанс зв'язку.
DSR - сигнал готовності набору даних, видається DCE-пристроєм.
В нормальному каналі RS-232 ці два сигнали повинні появитись ра ніше, ніж станеться ще що-небудь.
При обміні даними можуть використовуватись різні протоколи (пра вила обміну): від найпрстішого (тут необхідні лише три сигнали - TXD, RXD та GND) до більш складних, що використовують, наприклад, пару квіту ючих сигналів RTS-CTS. Різні комунікаційні програми можуть застосову вати різні протоколи обміну, тому, щоб уникнути непорозумінь, краще завжди попередньо вивчити відповідний технічний опис.
В табл. 1 наводяться сигнали послідовного інтерфейсу для роз'- ємів типу DB-Shell.
Табл.1. Сигнали послідовного інтерфейсу.
2.4. Перевірка та діагностика збоїв послідовних портів.
Часто користувачі мають труднощі, коли із конфігурації системи (для PC/AT) відомо, що послідовні порти (порт) в сістемі є, але прист рій, під'єднаний до одного з цих портів, не працює. Що не працює: кабель, порт, сам пристрій? Щоб однозначно відповісти на це питання, простіше, як правило, спочатку перевірити справність кабеля, послідов ного порта, а тоді вже робити якісь догадки відносно пристрою.
Задача полегшується, якщо в системі вже є послідовний пристрій, який працює. Можна не переключати порти і подивитись, чи залишились ті ж проблеми. За допомогою таких простих маніпуляцій можна дізнатись, чи дає збої порт, кабель чи послідовний пристрій.
2.4.1. Конфлікт портів.
Якщо ви спробували використати декілька портів і жоден з них не працює чи вони не працюють в парі, помилка може заключатись в призна ченні портів. Може бути, що два порти пробують стати COM1.
Першим кроком в подібних сітуаціях є підрахунок числа портів в системі. Додаткові послідовні плати, багатофункціональні пристрої із вбудованими портами, внутрішні модеми, послідовні порти системних плат стандартних пристроїв і плати адаптерів для миші - все приймається до розрахунку. Якщо, для прикладу, в системі є вбудований модем, то за ним закріплюється порт COM3. DOS не розпізнає цей порт, тому ви не зможете використати команди DOS для його призначення як порта принтера. Малой мовірно, що вам пощастить працювати з цим модемом напряму через DOS і тому вам не оминути цієї проблеми.
Якщо ж два порти все ще призначені некоректно - потрібно позбавитись від надлишків.
2.4.2. Помилки переривань.
Деякі послідовні плати примушують призначити послідовні порти і переривання з використанням встановлення спеціальних перемичок. Якщо ви отримали плату з призначеним портом COM1, але її переривання виставле не для COM2 чи іншим значенням, послідовний порт може працювати нес тійко, чи взагалі не працювати.
Інша периферія може домагатись використання сигналів переривань, які призначаються для послідовного порта. Наприклад, дублююча система на магнітній стрічці не призначена для використання з послідовним пор том.
Симптоми подібних ситуацій - нестійка робота порта: іноді він працює, іноді ні. А може бути, що другий пристрій може повністю виван тажити послідовний порт і заблокувати роботу.
Вихід - переназначення сигналів переривань.
2.4.3. Відсутність квитанції.
У випадку, коли не виявлені конфлікти із сигналами переривань та адресацією портів, а послідовні порти ніби працюючі, але збоять з пев ним конкретним пристроєм, ймовірніше всього це – відсутність сигналів підтвердження передачі і прийому інформації (квитанцій).
Перевірити квітування можна двома способами: тестуванням чи дос лідним шляхом. Тестування передбачає використання тестера. Потрібно перевірити значення напруги на контактах DSR, CTS та DCD. Якщо з квитанціями все в порядку, додатня напруга в цих точках трохи перевищує 5В.
Дослідним шляхом несправність можна виявити підключенням контак тів DSR, CTS і DCD прямо до DTR. Якщо після цього PC починає працюва ти, або якщо він може передати послідовному пристрою хоч би один сим вол, значить є проблема квитування.
2.4.4. Переповнення буфера.
Ознака - пропадання окремих символів, слів, речень. У рядках мо жуть ігноруватись межі, тому, що можуть пропадати і керуючи символи.
Перевірте з'єднання управління потоком даних. Може бути, CTS чи інший контакт має погане з'єднання. Крім того перевірте, щоб обидва пристрої в послідовній системі використовували один і той самий протокол управління потоками даних.
2.4.5. Використання "заглушок" для перевірки послідовних портів.
У любого ІBM-сумісного ПК в ROM BІOS вбудовані функції, які призначені для роботи з послідовними портами (ініціалізація, прийом та пе редача символа, отримання статусу порта). При виконанні процедури POST, як правило, здійснюється ініціалізація і тестування внутрішніх регістрів всіх послідовних портів, які включені в конфігурацію систе ми. Зрозуміло, що тестування вихідних ланок мікросхем UART (8250, 16450, 16550), на базі яких реалізовано послідовний інтерфейс, без до даткової комутації вхідних та вихідних сигналів виконати неможливо, тому ця частина роботи в функції POST не включена. Використовуючи бага точисленні тестові програми, можна достатньо точно локалізувати несп равність чи, в крайньому випадку, впевнитись в непрацездатності (чи навпаки) послідовного порту. Але перш за все для цього потрібно виго товити ще одну "заглушку", яка і забезпечує необхідну комутацію сигна лів прийому-передачі та сигналів квитування при перевірці порту. В залежності від того, який роз'єм в PC використовується для послідовного порта, "заглушка" може виготовлятись на базі роз'єма-розетки (female) або DB-25, або DB-9. Для DB-25 необхідно об'єднати виводи 2-3, 4-5, 20-6-8-22, а для DB-9: 2-3, 7-8, 4-6-1-9.
Встановивши "заглушку" безпосередньо на роз'єм порта, який пере віряється, потрібно запустити яку-небудь програму, наприклад, Checkіt. Якщо порт, що перевіряється справний, виконуються відповідні тести регіст рів (даних, статуса і т.п.) і тест передачі та прийому даних на різних швидкостях. Впевнившись у справності порту, "заглушку" можна підключи ти до інтерфейсного кабеля і перевірити його разом з портом.
Якщо під рукою нема тестовој програми, що підходить, то для перевір ки COM-порта може підійти і комунікаційна програма, наприклад, ProComm. Якщо в режимі напівдуплексу при натисканні клавіши друкується два сим воли (в режимі повного дуплексу - один), то послідовний порт працез датний.
Якщо ж для використання нема нічого, крім утиліт DOS, то можна використати DEBUG.COM і любий текстовий редактор (можна навіть скорис татись простим способом створення файлу - Copy Con fіlename). Для того, щоб "набрати" наступний текст в файл RS_TEST.DBG потрібно декілька хвилин:
A | NRS232.COM
MOV DX,03F8 | W
ІN AL,DX | Q
MOV AH,01 |
ІNT 21 |
OUT DX,AL | Зараз потрібно виконати
MOV DX,03F8+5 | команду:
ІN AL,DX |
TEST AL,01 | DEBUG Nі RS_TEST.DBG
JZ 010C |
MOV DX,03F8 | і тестова програма RS232.COM
ІN AL,DX | готова до роботи.
MOV DL,AL |
MOV AH,02 |
ІNT 21 |
JMP 0100 |
RCX |
1D |
Після запуску вона чекає натиснення клавіші. При встановленій "заглушці" на справному послідовному порту COM1 кожна натиснена клавіша буде "двоїтись" (напівдуплекс). Вносячи невеликі зміни в текст файлу RS_TEST.DBG, можна створити подібні програми для перевірки любого пос лідовного порту.
Пояснення. Два перших рядка програми виконують попереднє читання з Рг приймача за адресою 3F8h (порт COM1), щоб очистити його вміст. Потім для вводу символу з клавіатури використовується функція 01h переривання 21h (ввід символу з чеканням та ехом), після чого цей символ виводиться через Рг передатчика за адресою 3F8h (як відомо, ад реси Рг приймача і передавача співпадають). Опитування Рг стану 3FDh (3F8h+5) дозволяє точно визначити момент прийому переданого символу в Рг приймача. Прийнятий символ виводиться на екран, використовуючи функцію 02h переривання 21h. Програма виконується в безперервному цик лі з виходом при натисканні клавіши CTRL-Break. Для перевірки порта COM2 в файлі RS_TEST.DBG необхідно лише замінити базову адресу регістрів 3F8h на 2F8h. Базові адреси портів COM3 і COM4 - 3E8h і 2E8h відповідно.
Встановити, яка із двох мікросхем (8250 чи 16450) функціонально реалізована на адаптері можна і не заглядаючи в ПК. Справа в тім, що 16450 має додатковий робочий регістр, який можна і читати і записувати за адресою: базова +7
MOV DX,3F8+7
MOV AL,55
OUT DX,AL
XOR AL,AL
ІN AL,DX
Якщо, в результаті виконання цих операцій в регістрі AL буде записано число 55, то в адаптері використана мікросхема 16450, ні - 8250.
Ще одна практична порада. Щоб під'єднати принтер з послідовним інтерфейсом, наприклад, до порту COM1, знадобляться рядки команд DOS:
MODE COM1:96,N,8,1
MODE LPT1=COM1
Зрозуміло, що параметри COM-порта тут взяті "умовно".
Контрольні запитання.
1. Дайте узагальнену характеристику портів ПК.
2. Призначення порту RS-232.
3. Логічні імена послідовних портів.
4. Структура повідомлення при використанні послідовних портів.
5. Стандарти на швидкість передачі сигналів в послідовних портах. Чим обмежується швидкість передачі?
6. Характеристика мікроконтролера UART.
7. Значення логічного "0" та "1" при передачі інформації з використанням мікроконтролера UART.
8. Характеристика роз’ємів послідовних портів.
9. Пристрої DTE і DCE.
10. Сигнали послідовного інтерфейсу ПК.
11. Послідовність операцій при перевірці послідовних портів.
12. Конфлікти портів.
13. Використання "Заглушок" (loopback) для перевірки послідовних портів.
Висновки: виконуючи дану лабораторну роботу, я вивчив особливості будови та роботи послідовних портів ПК, ознайомився із характерними ознаками несправностей портів, оволодів методами перевірки працездатності та обслуговування портів.
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора