マイクロコントローラー上の USB-COM-LPT コンバーター。スキーム、説明

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マイクロコントローラ上のUSB-COM-LPTコンバータ

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この記事では、LPTインターフェースを備えた周辺機器を、USBインターフェースしかないコンピューターに接続できるようにする簡単なコンバーターについて説明しています。変換は 232 段階で実行されます。特殊なマイクロ回路が USB を COM (RS-XNUMX) に変換し、次にマイクロコントローラが COM を LPT に変換します。この場合、コンピューターは仮想 COM ポートを介して情報を交換するため、この機能を念頭に置いて開発または変更されたプログラムのみが、提案されたコンバーターを介して外部 LPT デバイスと対話できます。それ以外の場合は、まだ開発されていないオペレーティングシステムに特別なソフトウェアドライバーを接続する必要があります。

かつて、多くの電子機器やパソコンのLPTポートに接続する機器が開発・製造されました。それらは今日でも存在しています。同時に、コンピューターのLPTポート（ちなみにCOMポートも）が徐々にUSBインターフェースに取って代わりつつあります。このプロセスは、ポータブルコンピュータ (ノートブック) では特に高速です。しかし、そのコンパクトさと自律性により、LPTインターフェースを備えたものを含むさまざまな電子機器をセットアップするためのポータブルツールとしてそのようなコンピューターを使用することは非常に便利です。コンピュータのLPTポートをなくすと、そのような機器での作業が困難になります。

この問題を解決するために、安価で手頃な価格の電子部品を使用し、独自のプログラムを開発するためのオープンアーキテクチャを備えたコンバータが提案されています。その中にマイクロコントローラーが存在することで、必要に応じて、コンピューターとコンバーターを介して接続されたデバイスとの間の情報交換に必要なプロトコルを開発できます。

図はコンバータ回路を示しています。 X1 コネクタから USB インターフェイス経由で送信される情報は、CP2103-GM チップ [1] を使用して RS-232 シリアルインターフェイス形式に変換されます。また、逆変換も実行します。このマイクロ回路のRS-232インターフェースの制御線の出力は、情報交換の絶え間ない準備に対応するジャンパーによって接続されています。 TXD ピンと RXD ピンは、内蔵 UART マイクロコントローラ ATmega8515-8AC の情報入力と出力にそれぞれ接続されています [2]。コネクタ X2 は、マイクロコントローラのインサーキットプログラミング用です。

マイクロコントローラ上のUSB-COM-LPTコンバータ

ブートコードが表に示されているプログラムに従って動作するマイクロコントローラは、内蔵UARTの入力で受信したコンピュータコマンドを処理します。それらを実行すると、その出力でLPTポートの出力信号を生成し、それらに接続されたXXNUMXコネクタの接点を生成し、このポートの入力信号を受信します。プログラムはCodeVision開発環境でC言語で書かれています。

著者が開発し、マイクロコントローラプログラムに埋め込まれた情報交換プロトコルに従って、コンピュータは 1 バイトまたは 0 バイトのコマンドをコンバータに送信する必要があります。コマンドの最初のバイトの最下位ビットは、情報転送の方向を指定します。O - コンピュータからコンバータ (レコード) へ。 1 - 反対方向 (読み取り)。次のビットは、アドレス空間を定義します。0 - LPT ポートレジスタ。 255 - マイクロコントローラの不揮発性データメモリ。最初のバイトの上位 XNUMX ビットはまだ使用されていません。コマンドの XNUMX 番目のバイトには、XNUMX ～ XNUMX の範囲のレジスタまたはメモリロケーションのアドレスが含まれます。 XNUMX 番目のバイトは、書き込みコマンドにのみ存在し、レジスタまたはメモリセルに入力するためのコードを含んでいます。 XNUMX バイトの読み取りコマンドに応答して、コンバータは XNUMX バイト (要求されたレジスタまたはメモリセルの内容) をコンピュータに送信します。あらゆる方向への情報転送の開始者は常にコンピュータです。

マイクロコントローラ上のUSB-COM-LPTコンバータ

マイクロコントローラの EEPROM から情報を読み書きする機能は、問題のアプリケーションには必要ありませんが、コンバータによって実行される機能の開発と改善に役立ちます。たとえば、アドレス 0x01 にあるマイクロコントローラの EEPROM にバイト 0x5F を書き込むには、コンピュータは仮想 COM ポートを介して 0x03、0x01、0x5F の 0 バイトのシーケンスを送信する必要があります。同じアドレスのデータを読み取るには、02x0、01xXNUMX の XNUMX バイトのコマンドで十分です。これに応答して、コンバータは指定された EEPROM セルから読み取ったバイトを送信します。

ご存知のように、プログラマーの観点から見ると、通常の (EPP または ECP ではない) 動作モードの LPT ポートは、データ (DR)、ステータス (SR)、および制御 (CR) の XNUMX つのレジスタで構成されます。 DR レジスタのアドレスはポートのベースアドレスと同じで、SR レジスタと CR レジスタのアドレスはそれぞれ XNUMX 単位と XNUMX 単位大きくなります。 LPTポートのこの構造は、提案されたデバイスにも実装されています。すべてのレジスタのビットの割り当ても完全に保存されます。これにより、以前に作成されたコンピュータープログラムを処理して、説明したコンバーターと最小限のコストで動作させることができます。

このプログラムには、マイクロコントローラーのレジスターの名前と、変数やその他の操作の初期化に使用される数値のバイナリー値のエントリーを記述したヘッダー・ファイルが含まれています。

このプログラムは、115200 つの情報 (パリティなし) と XNUMX つのストップビットを使用して XNUMX ボーの速度で非同期モードで動作するように、マイクロコントローラーの UART を構成します。コンピュータの仮想 COM ポートも同じ方法で構成する必要があります。 UART を介してバイトを受信 (UART_RXD) および送信 (UART_TXD) するためのルーチンと、LPT ポートレジスタおよび不揮発性メモリセル (WR_EEPROM および RD_EEPROM) の RD_LPT を書き込み (WRLPT) および読み取るためのルーチンがあります。

LPT との互換性を最大限に高めるために、レジスタマスク MaskSR および MaskCR が提供されています。 XXNUMX コネクタに接続されたマイクロコントローラのポートラインに情報が出力されるか、これらのラインから情報が入力されると、SR レジスタと CR レジスタの特定のビットが、上記のマスクと XOR 論理演算 (排他的論理和) を使用して自動的に反転されます。

プログラムのソーステキストには詳細な解説が付いているので、難なく理解することができます。

コンバータを確実に動作させるには、コンピュータに仮想 COM ポート用のソフトウェアドライバをインストールする必要があります。これにより、CP2103 マイクロ回路との情報交換が保証されます。このドライバーは、これらのチップの製造元の Web サイト (silabs.com/public/documents/software_doc/drivers/Microcontrollers/linterface/en/CP210x_VCP_Win2K_XP_S2K3.exe) から無料で入手できます。

コンバーターをチェックするには、DOS や Windows9X/Me で通常行われていたように、COM ポートのレジスターに直接アクセスしない場合に、COM ポートを操作できるさまざまなテストおよびデバッグプログラムを使用できます。このような呼び出しは、オペレーティングシステムによって提供されるポート関数 (CreateFile、Get-CommConfig、SetCommConfig、Read-Corn、WriteFile など) に置き換える必要があります。

コンバータの電源を入れると、HL3 LED が点灯します。コマンドの最初のバイトを受信すると、コマンドは消去されます。コマンドを完全に受信して実行すると、再び LED が点灯し、次のコマンドを受信できる状態になります。このようなアルゴリズムは、コマンドの通過とコンバータの通常の動作を監視するのに便利です。

マイクロコントローラがフリーズした場合、プログラムは、そのような状況が発生したときにマイクロコントローラを再起動するウォッチドッグタイマーを使用します。これにより、強い干渉環境で動作している場合でも、インバーターの安定性が向上します。

マイコンプログラムのプロジェクトファイル一式をダウンロード可能ここで.

文学

CP2103 - シングルチップ USB - UART ブリッジ。 - silabs.com:80/public/documents/tpub_doc/dsheet/Microcontrollers/Interface/en/cp2103.pdf
ATmega8515、ATmega8515L - 8K バイトのインシステムプログラマブルフラッシュを備えた 8 ビットマイクロコントローラ。 - atmel.com/dyn/resources/prod/documents/doc2512.pdf

著者: O.Valpa、ミアス、チェリャビンスク地方。出版物: radioradar.net

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