کامپیوتر ها داده را به دو طریق موازی و سریال انتقال می دهند.
در انتقال های موازی ،داده اغلب از 8 خط داده و یا بیشتر استفاده می شود.
در این حالت داده می تواند به وسیله ای که فقط چند فوت دورتر است انتقال یابد.
به عنوان مثال چاپگر ها از انتقال موازی استفاده می کنند.
اگر چه در انتقال به صورت موازی حجم زیادی از داده در مدت زمان کوتاهی انتقال می شود ولی در فاصله محدودیت داریم و این فاصله نمی تواند چندان طولانی باشد؛ برای انتقال در فواصل دورتر از روش ارسال سری استفاده می شود.در روش انتقال به صورت سریال تبادل اطلاعات به صورت بیت به بیت می باشد.
یعنی هر بار یک بیت ارسال می گردد.
اصول تبادل سریال
وقتی که ریز پردازنده ای با دنیای خارج تبادل اطلاعات می کند بسته های داده را د ر ابعاد بایت فراهم می نماید.
در بعضی موارد همچون چاپگر ها، اطلاعات به راحتی از گذرگاه داده 8 بیت اخذ شده و به گذرگاه داده8 بیت چاپگر تحویل می شود.این روش اگر کابل زیاد طولانی نباشد عملی است زیرا کابل های طولانی ،سیگنال ها را تضعیف و حتی تغییر شکل می دهند.
بعلاوه مسیر 8بیت گران هم هست .
بنابراین در تبادل داده بین دو سیستم با فاصله دور از انتقال سریال استفاده می شود.
واقعیت استفاده از یک خط داده در تبادل سریال به جای خط داده 8 بیت در تبادل موازی، نه تنها موجب ارزانی فرآیند می شود بلکه موجب تبادل اطلاعات دو کامپیوتر واقع در دو شهر از طریق خط تلفن می گردد.
برای به راه ا ندازی تبادل سریال داده ، بایت داده باید از گذر گاه 8بیتی ریز پردازنده گرفته شده و با استفاده از شیفت رجیستر ورودی –موازی-خروجی-سریال به بیتهای سریال تبدیل می گردد که آنگاه قابل ارسال ل به یک خط داده خواهد بود.
واضح است که در سمت گیرنده باید یک شیفت رجیستر ورودی- سریال-خروجی-موازی برای دریافت داده ارسالی وجود داشته باشد و پس از بسته بندی کردن به صورت بایت ،آنها را به گیرنده تحویل دهد.
استانداردهای RS232
برای ایجاد امکان سازگاری در میان تجهیزات تبادل داده ساخت سازندگان مختلف، یک استاندارد واسطی به نام RS232 بوسیله سازندگان صنایع الکترونیک (EIA) در سال 1960 بر پا شد.
امروزه RS232 یک استاندارد واسط I/O با کاربردی گسترده است .این استاندارد در PC ها و تجهیزات بسیاری به کار رفته است.
با این وجود، چون این استاندارد قبل از خانواده منطقی TTL بنا نهاده شد، سطوح ولتاژ ورودی و خروجی سازگار با TTL نیست.
امروزه RS232 یک استاندارد واسط I/O با کاربردی گسترده است .این استاندارد در PC ها و تجهیزات بسیاری به کار رفته است.
در RS232 منطق 1 با -3 تا -25 ولت تعریف می شود، و منطق 0 با +3 تا+25 ولت تعریف می شود، به این دلیل برای اتصال هر RS232 به یک سیستم مبتنی بر میکروکنترلر، باید از مبدل های ولتاژی همچون MAX232 برای تبدیل از سطح TTL به سطح RS232 و بر عکس استفاده کنیم.
تراشه های MAX232 به نام راه اندازهای خط و گیرنده های خط نام گذاری شده اند.
چون همه پایه ها در کامپیوترهای جدید به کار نرفته اند،IBM ، نوع DB-9 از استاندارد I/O سریال را که فقط 9 پایه داشت معرفی کرد.که وظایف این 9 پایه به ترتیب عبارتند از: پایه1:تشخیص سیگنال حامل داده را به عهده دارد."DCD" پایه2:دریافت داده را به عهده دارد."RXD" پایه3: ارسال داده را به عهده دارد."TXD" پایه4:آماده گی تجهیزات پایانه داده ."DTR" پایه5:سیگنال زمین."SG" پایه6:مجموعه داده آماده."DSR" پایه7:تقاضای ارسال از طرف DTE.
"RTS" پایه8:آماده گی برای ارسال ."CTS" پایه9:تشخیص دهنده سیگنال زنگ."RI" شکل ارتباط بین دو DTE MAX232 چون RS232 با میکرو پروسسورها و میکرو کنترلر های امروزی ساز گاز نیست، به یک راه اندازخطی نیاز دارد تا سیگنالهای RS232 را به سطوح ولتاژTTL تبدیل کند.تا به این وسیله توسط پایه های RXDو TXD در میکرو قابل پذیرش باشند..یکی از مزایای AX232 این است که از منبع تغذیه+5V استفاده می کند.که مشابه منبع ولتاژ برای 8051 است.به عبارت دیگر ، با یک منبع +5V ، می توان8051 وMAX232 را راه انداخت و به دو منبع تغذیه که در سیستم های قدیمی مرسوم بوده است، نیازی نیست.MAX232 دو مجموعه راه انداز برای ارسال و دریافت داده دارد.
راه اندازهای به کار رفته برای TXD، T1 و T2خوانده می شوند،در حالی که راه اندازهای RXD با R1 و R2 مشخص شده اند.
در بسیاری از کار بردها تنها یکی از آنها به کار می رود.مثلا T1 و R1 همراه با هم برای TXD و RXD در 8051 استفاده شده، و مجموعه دوم بلا استفاده باقی می ماند.
راه انداز T1 در MAX232 دارای علائم T1inوT1out به ترتیب در پایه های11و14 می باشد.
پایه T1in در سمت TTL به RXDمیکرو کنترلر وصل است، در حالتی کهT1out در سمت RS232 بوده و به پایه RXD در کانکتور9 DB- وصل می باشد.
میکرو کنترلر AT90S2313 AT90S2313 یک میکرو کنترلر 8 بیتی توان پایین cmos است که بر اساس معماری AVR RISC بنا نهاده شده است.که شامل دستورالعمل های در حال اجرا در یک clock sycle مجزا است.
توان عملیاتی AT90S2313 نزدیک به 1 MIPS/MHZ است.
هسته AVR یک مجموعه دستورالعمل قدرتمند را با 32 رجیستر همه منظوره کاری ترکیب می کند.
تمام 32 رجیستر همه منظوره به طور مستقیم با ALU در ارتباط هستند.
AT90S2313 خصوصیاتی مثل : شامل بودن 2 کیلو بایت از حافظه flash قابل برنامه ریزی.
شامل بودن128 بایت EEPROM .
شامل بودن 128 بایت SRAM.
شامل بودن 15 خط همه منظوره I/O.
شامل بودن32 رجیستر همه منظوره کاری.
شامل بودن تایمر یا شمّا رنده انعطاف پذیر با مد مقایسه.
پشتیبانی از وقفه های داخلی و خارجی.
شامل بودن یک رجیستر پورت سریال قابل برنامه ریزی UART.
شامل بودن تایمر نگهدارنده "watchdog" با اسیلاتور داخلی.
AT90S2313 به وسیله یک مجموعهای از برنامه های کامل که ارتباط بسیار نزدیک با هم دارند و ابزار های توسعه یافته سیستمی شامل: کامپایلرهای c و ماکرو اسمبلرها و برنامه های debugger/simulators و شبیه ساز مدار "Emulator" پشتیبانی می شود.
این میکرو 20 پایه دارد که شمای آن به صورت زیر است.
که این میکرو شامل دو پورت PB0..PB7 و PD0..PD6 است.که پورت B یک پورت 8 بیتی I/O است .
پین های پورت B میتوانند مقاومت بالا کش داخلی ،انتخابی برای هر بیت ، را فراهم کنند.
همچنین PB0 وPB1 به ترتیب به عنوان ورودی مثبت (AIN0) و ورودی منفی (AIN1) به کار برده شوند.که AIN0 و AIN1 برای مقایسه گر آنالوگ روی چیپ استفاده می شوند.
بافرهای خروجی پورت B میتواند جریان 20MA را فراهم کند و به طور مستقیم نمایشگر ها "LED" را داریو کند.
زمانی که پین های PB0..PB7 به عنوان ورودی مورد استفاده قرار می گیرند به طور پیش فرض با صفر مقدار دهی می شوند.پین های پورت B زمانی که Reset فعال شود حتی اگر کلاک فعال نباشد 3 وضعیت دارند.
پورت D یک پورت 7 بیتی I/O است.
پین های پورت D میتوانند مقاومت بالا کش داخلی ،انتخابی برای هر بیت ، را فراهم کنند.
.
بافرهای خروجی پورت D میتواند جریان 20MA را فراهم کند و به طور مستقیم نمایشگرها "LED" را داریو کند.
زمانی که پین های PD0..PD6 به عنوان ورودی مورد استفاده قرار می گیرند به طور پیش فرض با صفر مقدار دهی می شوند.پین های پورت D زمانی که Reset فعال شود حتی اگر کلاک فعال نباشد 3 وضعیت دارند.
ورودی Reset : یک سطح پایین روی پین شماره 1 اگر برای مدت بیشتر از 50ns باقی بماند حتی اگر کلاک نیامده باشد یک حالت Reset را ایجاد می کند پالس های کوچکتر تضمینی برای ایجاد Reset نمی کنند.
و پایه 20 و10 آن به ترتیب VCC و GND هستند.
و PB7 پایه SCK است.
که یکی از خروجی های مدار programmer به این پایه وصل میشود.و PB6و PB5 به ترتیب پایه های MISOوMOSI هستند.
و پایه 1 پایه RESET NOTاست که active high است.
وکلکتور ترانزیستور موجود در مدار programmer به این پایه وصل میشود.
و از طرفی RXD مربوط به میکرو به TXD مربوط بهMAX و TXD مربوط به MAX به RXD میکرو وصل می شود.
و از طرفی از منبع کلاک خارجی برای اینکه در نهایت اطلاعاتی که به صورت سریال فرستاده می شود درست دریافت شود استفاده می کنیم.که کریستال را بین پایه های XTAL1 و XTAL 2 قرار می دهیم .که شکل مداری آن به صورت زیر است.
و ساختمان داخلی AT90S2313 و اتصالات MAX به صورت زیر است.
که پایه 10 یا 11 از MAX 232 را که ورودی TTL است به پایه TXD از میکرو وصل می کنیم و پایه 14 یا 7 از را که خروجی RS232است به پایه RXD از کانکتور 9 پین دیگر که برای ارتباط با MAX 232 در نظر گرفته شده است وصل می کنیم.و پایه 13 یا 8 از MAX 232 که ورودی RS232است به پایه TXD از کانکتور 9 پین وصل می کنیم و پایه های12 یا 9 از MAX 232 را که خروجی TTL است به پایه RXD از میکرو وصل می کنیم.
و همچنین برای کار کردن مدار نیاز به مولد ولتاژ 5 volt داریم که این ولتاژ را توسط یک ترانس DC که به دو پایه ورودی پل-دیود وصل میشود و دو پایه خروجی پل – دیود به دو پایه رگولاتور وصل می شود و پایه سوم رگولاتور به زمین وصل می شود .
خروجی رگولاتور که ولتاژ 5 volt می باشد به vcc مربوط به میکرو و MAX 232 و به کلکتور موجود در مدار programmer وصل می شود.
در ابتدای کار مدار programmer را روی بورد می بندیم که این مدار از یک طرف به پورت DB-9 ،که به پورت سریال کامپیوتر وصل می شود، متصل می شود و از طرفی خروجی های مدار programmer به میکرو وصل می شوند.
که خروجی RESET به پایه 1 میکرو و خروجی MISO به پایه 18 میکرو و خروجی SCK به پایه 19 میکرو و خروجی MOSI به پایه 17 میکرو متصل می شود.
و همچنین 2 تا LED به پایه های 14 و16 از میکرو که پایه های بی کار محسوب می شوند و یک LED دیگر را به یکی از پایه های 6,7,8,9 می توانیم وصل کنیم.
مدار programmer به صورت زیر است.
بعد از بستن کامل مدار و تست اتصال کوتاه و وصل کردن ترانس به مدار و وصل کردن ترانس به برق ابتدا با مولتی متر تمام ولتاژ ها را اندازه گیری می کنیم .
اگر ولتاژ vcc وgnd درست بود در آن صورت پورت مربوط به programmer را به پشت سیستم وصل می کنیم و دقت می کنیم که در این مرحله نباید میکرو را در مدار قرار دهیم .
سپس طبق دستورالعمل زیر تست میکرو ولتاژ های خاصی مثل ولتاژ بیس ترانزیستور و ولتاژ دو سر دیود ها و ولتاژ RESET و VCC را اندازه می گیریم.
ولتاژRESET باید 5 V+ باشد.
ولتاژ BASE ترانزیستور باید تقریبا -5V باشد.
ولتاژ کلکتور باید 5 V+ باشد.
ولتاژ MOSI و SCK تقریبا باید -.07 باشد.
در صورتی که هم ولتاژ ها را اندازه گرفتیم و ولتاژ های قابل قبول به دست آمد در آن صورت نرم افزار ponyprog را برای read و write کردن از و به میکرو اجرا می کنیم.
ابتدا از combo Box سمت راست گزینه AT90S2313 را انتخاب می کنیم و سپس از combo Box کنار آن گزینه AVR micro را انتخاب می کنیم.
سپس از منوی option گزینه calibration را انتخاب می کنیم .
سپس یک message box باز می شود که از ما سوال می پرسد آیا شما می خواهید که calibration را اجرا کنید با کلیک کردن روی دکمه ok پیام Calibration OK را مشاهده می کنیم.
سپس از منوی setup گزینه Interface Setup را انتخاب می کنیم در پنجره باز شده از I/O port setup گزینه serial را انتخاب می کنیم و از combo Box گزینه SI Prog API را انتخاب می کنیم.و سپس COM port ورودی را انتخاب می کنیم و سپس دکمه OK را کلیک می کنیم.
و سپس از منوی command گزینه Read program(FLASH) را برای Read کردن انتخاب می کنیم در صورتی که با مشکل error(-24) مواجه شدیم یعنی اینکه ما مشکل تغذیه داریم و دوباره مدار را بررسی می کنیم در غیر این صورت اگر عمل Read با موفقیت انجام شد در آن صورت می توانیم عمل Write را انجام دهیم .
که برای انجام این عمل نیز ابتدا باید فایل HEX را باز کرده و سپس از منوی command گزینهWrite Program (FLASH) را انتخاب می کنیم و می بینیم که عمل Write هم با موفقیت انجام می شود.
که مراحل کار در شکل های زیر نمایش داده سده است.
که برای این مرحله نیاز داریم که یک فایل HEX ایجاد کنیم که برای این کار می‌توانیم از نرم افزار CodeVisionAVR C Compiler استفاده کنیم .که ابتدا این نرم