Перетворювач USB-COM-LPT на мікроконтролер. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Перетворювач USB-COM-LPT на мікроконтролер

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Комп'ютери

Коментарі до статті

У статті наводиться опис простого перетворювача, що дозволяє з'єднувати периферійні пристрої, оснащені інтерфейсом LPT, з комп'ютером, що має лише USB-інтерфейс. Перетворення ведеться у два етапи - спеціалізована мікросхема перетворює USB на COM (RS-232), а потім мікроконтролер перетворює СОМ на LPT. Оскільки комп'ютер у цьому випадку веде обмін інформацією через віртуальний СОМ-порт, взаємодіяти через пропонований перетворювач із зовнішнім LPT-пристроєм зможуть лише програми, розроблені чи перероблені з урахуванням цієї особливості. Для решти потрібно підключити до операційної системи спеціальний програмний драйвер, який тільки потрібно розробити.

Свого часу було розроблено та виготовлено безліч електронних приладів та пристроїв, що підключаються до порту LPT персонального комп'ютера. Вони існують і сьогодні. У той же час порти LPT (як і порти СОМ) в комп'ютерах поступово витісняє інтерфейс USB. Особливо швидко відбувається цей процес у переносних комп'ютерах (notebook). Але завдяки компактності та автономності саме такі комп'ютери дуже зручно використовувати як переносні інструменти для налаштування різної електронної апаратури, в тому числі з інтерфейсом LPT. Ліквідація портів LPT на комп'ютерах робить роботу з такою апаратурою проблематичною.

Для вирішення цієї проблеми пропонується перетворювач, який використовує недорогі та доступні електронні компоненти та має відкриту архітектуру для розробки власних програм. Наявність у ньому мікроконтролера дозволяє за необхідності розробити будь-який необхідний протокол обміну інформацією між комп'ютером та підключеним через перетворювач пристроєм.

На малюнку зображено схему перетворювача. Інформація, що передається через роз'єм Х1 інтерфейсом USB, перетворюється за допомогою мікросхеми CP2103-GM [1] у формат послідовного інтерфейсу RS-232. Вона ж виконує зворотне перетворення. Висновки ліній інтерфейсу RS-232 цієї мікросхеми, що управляють, з'єднані перемичками, що відповідають постійної готовності до обміну інформацією. Висновки TXD та RXD з'єднані відповідно з інформаційними входом та виходом вбудованого UART мікроконтролера ATmega8515-8AC [2]. Роз'єм Х2 призначений для внутрішньосхемного програмування мікроконтролера.

Перетворювач USB-COM-LPT на мікроконтролер

Працюючи за програмою, завантажувальні коди якої наведені в таблиці, мікроконтролер обробляє вхідного UART команди комп'ютера, що надходять на вхід. Виконуючи їх, він формує на своїх висновках та підключених до них контактах роз'єму ХЗ вихідні сигнали порту LPT та приймає вхідні сигнали цього порту. Програма написана мовою С у середовищі розробки CodeVision.

Згідно з розробленим автором і закладеним у програму мікроконтролера протоколом обміну інформацією, комп'ютер повинен посилати в перетворювач двох-або трибайтні команди. Молодший розряд першого байта команди задає напрямок передачі: - з комп'ютера в перетворювач (запис); 1 - у зворотному напрямку (читання). Наступний розряд визначає адресний простір: 0 – регістр порту LPT; 1 – енергонезалежна пам'ять даних мікроконтролера. Шість старших розрядів першого байта поки що не використовуються. Другий байт команди містить адресу регістра або осередку пам'яті, який може лежати в інтервалі 0-255. Третій байт присутній тільки в командах запису та містить код, призначений для занесення в регістр або комірку пам'яті. У відповідь на двобайтну команду читання перетворювач передає в комп'ютер один байт - вміст регістра або комірки пам'яті, що запитується. Ініціатором пересилання інформації у будь-якому напрямку завжди є комп'ютер.

Перетворювач USB-COM-LPT на мікроконтролер

Можливість читати з EEPROM мікроконтролера і записувати в нього інформацію хоч і не потрібна для застосування, що розглядається, але стане в нагоді для розвитку і вдосконалення виконуваних перетворювачем функцій. Наприклад, щоб записати в EEPROM мікроконтролера за адресою 0x01 байт 0x5F, комп'ютер повинен надіслати через віртуальний СОМ-порт послідовність трьох байтів: 0x03, 0x01, 0x5F. А для читання даних на тій же адресі достатньо команди з двох байтів: 0x02, 0x01. У відповідь на неї перетворювач передасть байт, прочитаний із зазначеного осередку EEPROM.

Як відомо, з погляду програміста, порт LPT у звичайному (не ЕРР чи ЕСР) режимі роботи складається з трьох регістрів: даних (DR), стану (SR) та управління (CR). Адреса регістра DR збігається з базовою адресою порту, адреси регістрів SR та CR більше відповідно на одну та дві одиниці. Така структура порту LPT реалізована і запропонованому пристрої. Повністю збережено призначення розрядів всіх регістрів. Це дозволяє з мінімальними витратами переробляти створені раніше комп'ютерні програми для роботи з перетворювачем, що описується.

Програма включає заголовні файли з описом імен регістрів мікроконтролера і записів двійкових значень чисел, що застосовуються для ініціалізації змінних та інших операцій.

UART мікроконтролера програма налаштовує на роботу в асинхронному режимі зі швидкістю 115200 Бод при восьми інформаційних (без контролю парності) та одному стоповому розряді. Аналогічно має бути налаштований віртуальний порт СОМ комп'ютера. Є підпрограми прийому (UART_RXD) та передачі байта (UART_TXD) через UART, а також підпрограми для запису (WRLPT) та читання RD_LPT регістрів порту LPT та осередків енергонезалежної пам'яті (WR_EEPROM та RD_EEPROM).

Для максимальної сумісності з LPT передбачені маски регістрів MaskSR та MaskCR. При виведенні інформації на лінії портів мікроконтролера, з'єднані з роз'ємом ХЗ, або її введення цих ліній виконується автоматична інверсія певних розрядів регістрів SR і CR за допомогою згаданих масок і логічної операції XOR (виключне АБО).

Вихідний текст програми забезпечений докладним коментарем, що дозволяє розібратися в ній без особливих зусиль.

Для забезпечення роботи з перетворювачем необхідно встановити на комп'ютері програмний драйвер віртуального СОМ-порту, що забезпечує обмін інформацією з мікросхемою СР2103. Цей драйвер вільно доступний на сайті виробника цих мікросхем за адресою silabs.com/public/documents/software_doc/drivers/Microcontrollers/lnterface/en/CP210x_VCP_Win2K_XP_S2K3.exe.

Для перевірки перетворювача можна використовувати найрізноманітніші тестові та налагоджувальні програми, що дозволяють працювати з СОМ-портом, якщо в них немає прямих звернень до регістрів цього порту, як це робилося в DOS і Windows9X/Me. Такі звернення необхідно замінити функціями роботи з портом (наприклад, CreateFile, Get-CommConfig, SetCommConfig, Read-Corn, WriteFile), що надаються операційною системою.

Після включення перетворювача світиться світлодіод HL3. Прийом першого байта команди погасить його. Після отримання команди повністю та її виконання світлодіод буде знову увімкнено, що означає готовність до прийому наступної команди. Такий алгоритм зручний контролю проходження команд і нормальної роботи перетворювача.

На випадок "зависання" мікроконтролера у програмі задіяно сторожовий таймер, який перезапустить мікроконтролер при виникненні такої ситуації. Це підвищує стійкість роботи перетворювача навіть за умов сильних перешкод.

Повний комплект файлів проекту програми мікроконтролера можна завантажити тут.

література

СР2103 - Single-Chip USB to UART Bridge. - silabs.com:80/public/documents/tpub_doc/dsheet/Microcontrollers/Interface/en/cp2103.pdf
ATmega8515, ATmega8515L - 8-біт Microcontroller with 8K Bytes In-System Programmable Flash. - atmel.com/dyn/resources/prod/documents/doc2512.pdf

Автор: О.Вальпа, м. Міас Челябінської обл.; Публікація: radioradar.net

Дивіться інші статті розділу Комп'ютери.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Штучна шкіра для емуляції дотиків 15.04.2024

У світі сучасних технологій, де віддаленість стає дедалі більш повсякденною, збереження зв'язку й почуття близькості грають значної ролі. Нещодавні розробки німецьких учених із Саарського університету в галузі штучної шкіри становлять нову еру у віртуальних взаємодіях. Німецькі дослідники з університету Саарського розробили ультратонкі плівки, які можуть передавати відчуття дотику на відстані. Ця передова технологія надає нові можливості для віртуального спілкування, особливо для тих, хто виявився далеко від своїх близьких. Ультратонкі плівки, розроблені дослідниками, товщиною всього 50 мікрометрів, можуть бути інтегровані в текстильні вироби та носитися як друга шкіра. Ці плівки діють як датчики, що розпізнають тактильні сигнали від мами чи тата, і як виконавчі механізми, що передають ці рухи дитині. Дотики батьків до тканини активують датчики, які реагують на тиск та деформують ультратонку плівку. Ця ...>>

Котячий унітаз Petgugu Global 15.04.2024

Турбота про домашніх тварин часто може бути викликом, особливо коли йдеться про підтримку чистоти в будинку. Представлено нове цікаве рішення стартапу Petgugu Global, яке полегшить життя власникам кішок та допоможе їм тримати свій будинок в ідеальній чистоті та порядку. Стартап Petgugu Global представив унікальний котячий унітаз, здатний автоматично змивати фекалії, забезпечуючи чистоту та свіжість у вашому будинку. Цей інноваційний пристрій оснащений різними розумними датчиками, які стежать за активністю вашого вихованця в туалеті та активуються для автоматичного очищення після його використання. Пристрій підключається до каналізаційної системи та забезпечує ефективне видалення відходів без необхідності втручання з боку власника. Крім того, унітаз має великий обсяг сховища, що змивається, що робить його ідеальним для домашніх, де живуть кілька кішок. Котячий унітаз Petgugu розроблений для використання з водорозчинними наповнювачами та пропонує ряд додаткових матеріалів. ...>>

Привабливість дбайливих чоловіків 14.04.2024

Стереотип про те, що жінки віддають перевагу "поганим хлопцям", довгий час був широко поширений. Однак нещодавні дослідження, проведені британськими вченими з Університету Монаша, пропонують новий погляд на це питання. Вони розглянули, як жінки реагують на емоційну відповідальність та готовність допомагати іншим у чоловіків. Результати дослідження можуть змінити наше уявлення, що робить чоловіків привабливими в очах жінок. Дослідження, проведене вченими з Університету Монаша, призводить до нових висновків щодо привабливості чоловіків для жінок. В рамках експерименту жінкам показували фотографії чоловіків з короткими історіями про їхню поведінку в різних ситуаціях, включаючи їхню реакцію на зіткнення з бездомною людиною. Деякі з чоловіків ігнорували безпритульного, тоді як інші надавали йому допомогу, наприклад, купуючи їжу. Дослідження показало, що чоловіки, які виявляють співчуття і доброту, виявилися більш привабливими для жінок порівняно з т ...>>

Випадкова новина з Архіву

Star Citizen - найдорожча гра у світі 22.06.2023

Космічний симулятор під назвою Star Citizen претендує на звання найдорожчої гри в історії. Неймовірні суми у розмірі 590 мільйонів доларів були вкладені у розробку цього проекту.

Щоб порівняти, витрати на розробку грандіозної гри Grand Theft Auto V склали 137 мільйонів доларів, тоді як для створення Red Dead Redemption 2 було витрачено близько 170 мільйонів доларів. Гра "Cyberpunk 2077" вимагала значну суму у розмірі 174 мільйони доларів.

Незважаючи на те, що "Star Citizen" все ще знаходиться в ранньому доступі і не вийшла офіційно, будь-хто може придбати стартовий пакет і спробувати гру.

Цей проект відрізняється від інших своїм розмахом та амбіціями, залучаючи безліч гравців, захоплених ідеєю космічних пригод та віртуальної реальності.

Інші цікаві новини:

▪ Знайдені найдовгоживучі істоти на Землі

▪ Випуск аналогових телевізорів згортається

▪ Електричний шкільний автобус Mega BEAST

▪ S2-LP - вузькосмуговий приймач 433/868 МГц

▪ Кава – це для жінок

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Основи безпечної життєдіяльності (ОБЖД). Добірка статей

▪ стаття Сорок сороків. Крилатий вислів

▪ стаття Чому цегла, з якої складено стіни Кремля, Арістотелєв? Детальна відповідь

▪ стаття Тимьян Кочі. Легенди, вирощування, способи застосування