RS 232 İLETİŞİM PORTU RS-232 1. RS-232'YE GİRİŞ Tanım: geliştirilen bir standartdır. Seri asenkron olarak gönderilen verinin alınması veya iletilmesini gerçekleştiren cihazlar arasında bu tür haberleşmenin sağlanabilmesi için 1.1. RS-232'nin Doğuşu ve Gelişimi RS-232 Standardı en çok bahsedilen bir standart dır. İlk olarak 1962 yılında çıkmıştır ve onun üçüncü versiyonu 1969 yılında RS-232C olarak adlandırılmıştır. RS-232C standardı ise RS-232 C üzerinde genişletme yapmak için 1987 yılında çıkmıştır. RS232 D standardı aynı zamanda EIA-232-D olarak da bilinir. RS-232 C Electronic Industries Assosiation (EIA) tarafından daha bilgisayarın başlangıç zamanları sayılan o yıllarda tasarlanmıştır. EIA'da çalışan mühendisler gelecek için nasıl bir şey geliştireceklerinden pek emin değillerdi. Böylece RS-232 C standardının mümkün olduğu kadar esnek olması için çok sayıda farklı sinyal hatları sağlamışlardır. Fakat günümüzde bu sinyal bağlantılarının çoğu kullanılmaktadır. RS-232 C ile kullanılan en yaygın konnektör tipi DB25'dir. DB-25 25 pinlidir. RS-232 D'de 25 hatlıdır ve DB-25 konnektörünü kullanır. D tipi konnektörlerdir. Bu tip konnektörler D şeklinde olduğu için bu adı almışlardır. Amerika Birleşik Devletleri dışında bu DB-25 konnektörü kablosu V.24 ve V.28 olarak bilinir. V.24 ve V.28 standartları, Consultative Committee On International Telegraph and Telephone (CCIT) olarak bilinen Uluslararası standartlar grubu tarafından kabul edilmiştir. RS-232C 25 pin DB-25 konnektörü kullanması yanında bazı seri arabirimler, daha küçük olan DB-9 konnektörünü de kullanır. Bu konnektör 9 pinlidir. 1984 yılında IBM'in bilgisayarı AT'yi takdim etmesinde 9 pinli D tipi DB-9 konnektörünü kullanmıştır. IBM'in standartları belirlemede bir üstünlüğü olduğundan dolayı o zamanlarda bazı üretici firmalar tarafından 9 pinli konnektörler desteklenmiştir. Böylece DB-25 ve DB-9 olmak üzere iki çeşit konnektör kullanılmaya başlanmıştır. 9 Pinli konnektörün çıkışına sebep olarak 25 pinli konnektörde kullanılan uçların hepsinin kullanılmadığını gösterebiliriz. IBM tarafından kullanılan DB-9 konnektör çeşiti, RS 449 olarak belirtilen RS-232'den farklı bir standartda belirtilmiştir. RS-449 diye bilinen standart'da ayrıca 37 pinli bir konnektör çeşidi daha belirtilmiştir.
IBM uyumlu bilgisayarda PC'nin arkasına birçok part yerleştirilebilmektedir. Bu portlar farklı boyutlarda olabilmektedir. RS- 232 seri portu genellikle COM 1, COM 2, RS-232 veya seri olarak belirlenmiştir. Eğer port isimli olarak belirlenmemişse, bağlantı için kullanılacak olan doğru portun bulunması önem kazanır. DB-25 konnektörü bilgisayarda yaygın olarak kullanılan bir konnektör çeşididir. D şeklinde sahiptir ve 25 tane hat vardır. Daha önceden de belirtildiği gibi bu 25 hattan hepsi kullanılmadığı için bazı üretici firmalar bazı hatların kullanımından vazgeçmişlerdir. Bilgisayarlarda seri portlar bulunabileceği gibi paralel portlarda bulunabilmektedir. IBM paralel portlarını DB-25k konnektörünü kullanarak yerine getirmiştir. Fakat bu bir karışıklığa sebebiyet verebilir. Çünkü hangi portun paralel veya seri olduğunu belirlemede kargaşalık doğurabilmektedir. Bunları ayırt etmenin bir yolu vardır. IBM uyumlu bilgisayarların arkasındaki paralel port için DB-25 konnektörü kullanıldığı belirtmiştik, kullanılan bir port dişidir. 25 pin yerleştirimi için 25 tane soket bulunur. Kullanılan RS-232 portu DB-25P veya erkek konnektördür. Diyelim ki, bir seri bağlantı yapacağız. O zaman kullanılacak olan kablonun ucu dişi (female) olsun ki, bilgisayarın arkasındaki erkek konnektörle bağlantı yapabilsin. Bu işlem paralel bir bağlantı için tam tersi olmaktadır. 1.2. RS-232 ile iletişim RS-232 standardı ile iletim seri bir şekilde ve asenkron olarak yapılır. Örnek olarak bir bilgisayarla diğer bir bilgisayarın modemle bağlantısını düşünelim. Bir RS-232 standardı ile çalışırken ve iletişimi sağlayan birim DCE (Data Terminal Equipment) ve iletişimi sağlayan birim DCE (Data Communication Equipment) ve iletişimi sağlayan birim DCE (Data Communication Equipment) olarak adlandırılır. DCE en genel şekilde modem'dir. Modemler, telefon hatları üzerinden haberleşirler. Normalde bilgisayar içindeki haberleşme paralel bir şekilde yapılmaktadır. Karşımıza şöyle bir sorun çıkmaktadır. Bu da bilgisayarın dışına yapılacak olan veri akışının seri bir şekilde olmasıdır. Dolayısıyla bilgisayardaki datayı dışarıya göndermek için bunu seri bir forma dönüştürmemiz gerekir. Bu işlem VARTS olarak adlandırılan arabirim devreleri (IC) ile yapılmaktadır. Bu devrelerin birçok çeşidi bulunmaktadır. Aynı zamanda bu devreler bilgisayar içinde kullanılan sinyal seviyeleri olan TTL (+5V ve 0V)'yi RS-232 Sinyal seviyeleri olan +12V, -12V 'a dönüştürürler. Daha sonar gönderilecek veriler, RS-232 portundan dışarıya bir RS-232 tablo ile ulaşılması istenen DCE birimine gönderilir (DCE olarak bir MODEM kullandığımızı düşünüyoruz). Modemler, telefon hatları üzerinden haberleşirler. Fakat telefon sistemi insan seslerini
taşıması için dizayn edilmişlerdir. Dijital bilgiyi taşıması için değil. Dolayısıyla bu telefon sisteminin bilgisayarlar tarafından direkt kullanımı uygun değildir. Dolayısıyla dijital sinyallerin analog sinyallere dönüştürülmesine çalışılmıştır. Bunun için MODEM'ler kullanılmıştır. Modem çıkışında, her bir dijital sinyale karşılık ses sinyalleri üretilir. Böylece sinyaller telefon hatları üzerinden taşınabilecek hale dönüştürülmüş olur. Bu telefon hattı üzerinden bu ses sinyalleri karşı tarafta bulunan modeme ulaşır. Karşı taraftaki modem bu ses sinyallerini alarak karşılığı olan dijital sinyallere tekrar dönüştürerek çıkış olarak verir. Çıkan bu dijital sinyaller bir RS-232 kablo üzerinden Bilgisayarın RS-232 portuna iletilir. Bilgisayara gelen RS-232 sinyalleri burada seri halden tekrar paralel hale dönüştürülmeleri gerekir. Çünkü bilgisayar kendi içinde paralel iletişimi destekler. Bunun için bir arabirim devresi olan VARTS kullanılır. Ayrıca RS-232 sinyal seviyeleri, bilgisayarın kullandığı TTL (+5V ve DV) seviyelerine dönüştürülür. Böylece bilgisayarın kullanabileceği forma dönüştürülmüş olur. Böylece, uzak mesafelerde bulunan iki bilgisayarı bir MODEM ve dolayısıylabir telefon hattıyla bağlıyabileceğimizi gördük. Görülebileceği gibi bu standart bir DTE ile bir DCE arasındaki iletişimi sağlar. Yani DTE'nin ve DCE'nin belirlenmesi gerekir. Yukarıdaki örnekte bilgisayar olarak DTE, modem olarak da DCE'yi belirledik. 2. SİNYAL KODLAMASI RS-232 C hatları TTL sinyal seviyelerini (+5V, OV) taşımaz. Tipik olarak gerilim seviyeleri +12 V ve -12V'dur. Fakat RS-232 hatları, +25VDc'ye kadar yüksek olan sinyal seviyeleri ile -25 V Dc'ye kadar düşük olan sinyalleri taşıyabilir. Bilindiği üzere bilgisayardaki data iletimi ikilik sistemde olmaktadır. Lojik 1'e +5V karşılık gelirken, lojik 0'a OV seviyesi
denk gelir. Bu tür bir çevrime TTL (Transistor, Transistor Lojik Level) çevrimi denir. Bu, bilgisayar içindeki haberleşme standardı kabul edilir. Bilgisayar içindeki data transferlerinde TTL seviyeli sinyallerin kullanılması birkaç sebepten dolayı avantajlıdır. Güç Yönünden Isı dağılımının az olmasından Bu tür çalışan aletler için line driver'a ve receiver'a ihtiyaç duyulmadan direkt bağlantı yapılabilir. TTL aletler yüksek hızda çalışabilir. Bu durum bilgisayar içindeki data transferleri için çok uygundur. 2.1. Peki Neden Bu TTL RS-232C için Kullanılmamıştır? Çünkü TTL haberleşmesinde birkaç feet'den sonra çok ciddi problemler ortaya çıkmaktadır. Ayrıca TTL, dışarıdan gelen sinyallerden çok çabuk etkilenir. Dolayısıyla sinyaldeki birkaç Voltluk kayıp sinyalin belirsiz bölgeye düşmesine sebep olur. Normalde bir konnektörün pinleri 4 kısımda incelenebilir. Ground Data Kontrol Zamanlama'dır. Asenkron bir iletişim kullanıldığı için zamanlama kısmını kullanmayız. PC'lerde tek voltaj (genellikle 5V) lojik 1 olarak ve OV ve groundun da lojik 0 olarak belirtildiğini söylemiştik. Bu tür iletim bilgisayar içinde sorun çıkarmaktadır. RS-232 hatları gürültülü hatlar üzerinde yüzlerce feet sinyalleri göndermek zorunda kalabilmektedir. +5V, uzak mesafelere göndermede bir zayıflamaya maruz kalacaktır. Başarılı bir iletimin sağlanabilmesi için RS-232 sinyalleri pozitf bir sinyal için +5V ile +15 V arasında ve negatif bir sinyal içinde -5V ile-15v arasında ve negatif bir sinyal içinse -5V ile -15 V arasında bir değer almalıdır. Bu aralığı bu şekilde tutarak, gürültüden dolayı oluşan gerilim dalgalanmalarından etkilenmesini de minimuma indirmiş oluruz. Bu şekilde bir sinyal transmitter'dan gönderildi diyelim. RS-232 receiver'ı için ise bu sinyal aralığı +3V'dan yukarısı için pozitif sinyal, -3V ve bundan aşağı için ise negatif sinyal olduğu anlaşılır. Peki -3V ile +3V arasındaki bölgede ne olacak? Bu bölge kararsız bir bölgedir. Bu bölgede bulunan bir sinyal,gürültü olarak kabul edilir. Fakat RS-232 hatları pozitif olarak +25 V'a kadar, negatif olarak da -25V'a kadar olan sinyalleri taşıyabilir.
Sinyal seviyeleri data hatları ve kontrol hatları için farklıdır. Data hatları, +3V'dan büyük olan voltaj seviyeleri lojik 0'a karşılık gelirken belirtilen bu voltaj seviyeleri lojik 1'i belirtir. Kontrol hatları için ise belirtilen bu voltaj seviyeleri, +3V'dan küçük olan voltaj seviyeleri lojik 0 veya False'a karşılık gelir. Görüldüğü gibi data ve kontrol hatları için sinyal seviyeleri aynı iken anlam ters olmaktadır. Bu da önemli bir noktadır. Mikrobilgisayarlarda kullanılan modemlerin çoğu asenkronize arabirimi kullanır. Bu, bilgisayarın ve modemin aktivitelerinin bir clock sinyali ile senkronize edilmediği anlamına gelir. Yani Clock sinyali kullanılmaz. Bir DCE birimine bir data gönderilirken bu datanın anlaşılabilmesi için karakterin başlangıcını ve sonunu bildiren bitlerin olması gerekir. Böylece bir karakterin gönderildiğini anlayabilir. Yani datalar, paketler halinde gönderilir ve her data paketleri start ve stop bitlerine sahiptir. Sonuç olarak karakterimiz start ve stop bitleri ile çerçevelenmiştir. Asenkron iletişim için en çok kullanılan kod ASCII'dir. RS-232 bağlantıları karakteri temsil etmek için ASCII kodunu kullanır.
Yukarıda görüldüğü gibi karakterimizin başladığını bildirine start biti ile işleme başlıyoruz. Start bitinden sonra karakterimiz geliyor. Yukarıda dikkat edileceği gibi her bir data biti için negatif gerilime lojik 1 karşılık gelirken, her bir data biti için pozitif gerilimine lojik 0 karşılık gelir. Gönderilen bu karakter genellikle 7 bittir. Yukarıdan da görüldüğü gibi karakterimiz 1000011. Gönderdiğimiz karakterin bir ASCII kodu vardır. Yani iletişim ASCII kodu ile yapılır. Örneğin iki farklı bilgisayar kullanılmasında bir bilgisayar tarafından gönderilen bir karakterin diğer bir bilgisayar tarafından anlaşılması önemlidir. Örneğin IBM PC'lerde Apple PC'leri birbirine bağlanabilmektedir. Dolayısıyla bu işlem ortak bir dil kullanılarak anlaşılmasına benzemektedir. ASCII kodu 7 bit kullanır. Yukarıdaki tabloyu kullanarak örnekte gönderilen karakteri bulmaya çalışalım. Bir veri gönderilirken, gönderilen veri LSB'den MSB'ye doğru akar. Dolayısıyla örnekte verilen karakter için MSB en solda ve LSB en sağda olacak şekilde yerleştirilirse, 100011 karşımıza çıkar. Tablodan da görülebildiği gibi soldan ilk üç karakter 100'dir. Diğer kalan 0011 ise LSB'den bakılır. İkisinin tablodan çakıştığı yere bakıldığında ASCII koduna göre gönderilen karakter C harfidir.
Karakterimiz gönderildikten sonra parity bit gönderilir. Bunun amacı yollanan veride tek bitlik hata olup olmadığının anlaşılması içindir. Eğer tek (odd) parite seçilmiş ise bu bit yardımıyla yollanan birlerin sayısının tek olması sağlanır. Eğer çift (even) seçilmişse birlerin sayısı çift sayı yapılır. Veri paketinin sonunun belirtilmesi bir veya iki tane olan stop bitleri ile olur. Bu bitlerden sonra karakterimizi ve çerçeveleme işlemini gerçekleştirmiş oluruz. Daha sonra yeni bir veri paketi için bu işlemler aynı sıra ile tekrarlanır. Karşı tarafta bulunan, Start bitini tekrar aldığında bundan sonra bir karakterin gönderileceğini anlar. 7 bitlik ASCII kodlarını kullanan bir sistem için 8. Bit parity bitini temsil eder. Eğer parity biti data bitleri ile uyuşmazsa bilgisayara bağlı olunan birim bilgisayardan verileri tekrar göndermesini isteyebilir. Gönderdiğimiz karakterimizde (01000011), birlerin toplamı tek sayı olduğu için burada odd pority kullanılmıştır. Seri bir arabirim, bir veya iki tane start bitleri ile, bir veya iki tane stop bitleri ve tek parite, çift parite veya paritesiz gönderilmesi için ayarlanabilir Fakat hem DTE hem de DCE için isteğe bağlı yapılan bu ayarlamaların aynı olması gerektiğine dikkat edilmesi gerekir. 2.2. Entegre Devre Parametreleri Dijital entegre devre gruplarını birbirleri ile kıyaslamak ve belirli uygulama için en uygun grubu seçmek için bazı önemli özellikler vardır. Bumlar entegre parametreleri olarak adlandırılır. Bu parametrelerin en önemlileri ; Yayılım Gecikmesi ve Yayılım Hızı(Propagation Delay): Bir dijital entegre devrenin veya bir lojik kapının girişindeki değişme ile buna bağlı olarak çıkışta meydana gelebilecek değişme arasındaki zaman farkına yayılım gecikmesi adı verilir. Nanosaniye(nsn) cinsinden ifade edilir. Yayılım hızı yayılım gecikmesi ile doğrudan ilgilidir. Yapılan işin hızını belirtir. MHZ cinsinden ifade edilir. Yayılım gecikmesi ile yayılım hızı ters orantılıdır. Güç Harcaması (Power Dissipation): Bir lojik kapının harcadığı güç miktarıdır. Miliwatt cinsinden ifade edilir. Genelde bir dijital devrenin hızıyla harcadığı güç doğru orantılıdır. Çıkış Kapasitesi (Fan Out): Bir lojik kapının çıkışına bağlanabilecek maksimum yük sayısını ifade eder. Örneğin çıkış kapasitesi 10 ise bu lojik kapı aynı cinsten 10 adet lojik kapıyı sürebilir demektir. Gürültü Bağışıklığı (Noise Margin): Devrenin çalışmasına etki etmeyecek şekilde izin verilebilen gürültü gerilim sınırıdır. Genelde milivolt (mv) cinsinden ifade edilir. 2.3. Tümleşik Devrelerin Lojik Aile Tipleri: Direnç transistör lojik(rtl): RTL tipi entegreler ilk imal edilen ticari tip entegrelerdir. Entegre devrelerinin başlangıcında ucuz olmaları nedeniyle çok kullanılan bir yöntemdir. RTL tipi entegrelerin çalışma gerilimi 3V ile 3.6V arasındadır. Yayılım gecikmesi yaklaşık 12nsn, güç harcamaları kapı başına 10mwatt' dır. 700 ve 900 lü sayılarla kodlanmışlardır. Diyot transistör lojik (DTL): Mahsurlarından dolayı entegre içerisinde diyot transistör mantığının kullanışı sınırlıdır. Diyotlarda az da olsa bir iç gerilim düşümü vardır. Ve bu lojik seviyedede bir düşüşe neden olur. Aynı anda devrede bir negatifleme olayı da gerçekleşmez. Bu mahsurları ortadan kaldırmak için bir negatifleyici amplifikatör kullanılır.
Negatifleme sağlandığı gibi gerilim düşümleri telafi edilerek lojik seviyeyi belli bir tolerans içinde tutar. Yavaş yavaş ortadan kalkan entegrelerdir. Bu tip entegreler hız, güç ve kararlılık bakımından RTL tipi entegrelerden daha iyidir. DTL tipi entegrelerin çalışma gerilimleri 5V civarındadır. Gürültü bağışıklığı düşüktür. 830' lu ve 930' lu rakamlarla kodlanmıştır. Transistör transistör lojik (TTL): TTL entegreler DTL tipi entegrelerin gelişmiş şeklidir. DDL entegrelerdeki giriş diyotlarının yerini çok emetörlü bir giriş transistörü almıştır. Bundan dolayı TTL entegreler çok süratli çalışırlar ve hızlarının yüksek olması nedeniyle çok yaygın olarak kullanılır. Günümüzde en yaygın olarak kullanılan entegre grubudur. Kullanım yerleri arasında bilgisayarlar yer alır. TTL entegreler 5 alt gruba ayrılır: i)standart TTL: TTL grubunun ilk çeşitidir. Kapı başına güç harcaması 10mw, yayılım gecikmesi 10nsn, yayılım hızı ise 35MHz'dir. ii)düşük Güçlü TTL: Kapı başına güç harcaması 1mw, yayılım gecikmesi 33nsn, yayılım hızı ise 3MHz'dir. iii)yüksek Hızlı TTL: Kapı başına güç harcaması 22mw, yayılım gecikmesi 6nsn, yayılım hızı ise 50MHz'dir. iv)şotki TTL(STTL): TTL grubunun en hızlı çalışanıdır. Kapı başına güç harcaması 19mw, yayılım gecikmesi 3nsn, yayılım hızı ise 125MHz'dir. v)düşük güçlü şotki TTL (LSTTL): TTL grubunun en son geliştirilenidir. Kapı başına güç harcaması 2mw, yayılım gecikmesi 20nsn, yayılım hızı ise 35MHz'dir. Emitör TTL grubu 7400 ve 5400' lü sayılarla kodlanır. Çok kullanılanı 7400 lü entegrelerdir. 5400 serisi askeri amaçlıdır. 7400 serisi 0 C-70 C arasında çalışan entegre gruplarını gösterir. 5400 serisi ise -55 C - +125 C arasında çalışır. Bir TTL entegrenin hangi alt gruptan olduğunu 74 ve 54 sayılarından sonra gelen harfler belirtir. Örneğin 74L00 düşük güçlü TTL grubundan veya 7400 standart TTL gibi... Kuplajlı Lojik (ECL): ECL ailesi TTL ailesi kadar yaygın değildir. En yüksek hıza sahip entegrelerdir. 1962 yılında Motorola firması tarafından yapımına başlanmıştır. TTL' e göre daha pahalıdır ve daha zor soğutulur. Ara bağlantılar yapmak zordur ve gürültü bağışıklığının daha az olduğu iddia edilir. Bir çok uygulamada da ECL kapısı gerektiğinden daha hızlı olabilir. Diğer yandan süper hızlı bilgisayarlar ve çok hızlı özel amaçlı bilgisayarlar ECL kullanır. ECL entegreleri günümüze kadar sürekli gelişmiştir. 4 ana ECL alt grubu vardır. i)mecl 1 Grubu: Kapı başına yayılım gecikmesi 8ns, yayılım hızı 30MHz ve kapı başına güç harcaması 35mW' dır. 300 ve 350' li sayılarla kodlanmışlardır. ii)mecl 2 Grubu: MCLE 1' in geliştirilmişidir. Kapı başına yayılım gecikmesi 4ns, yayılım hızı 75MHz ve kapı başına güç harcaması 22mW' dır. 1000 ve 1200 lü sayılarla kodlanmışlardır. iii)mecl 10K Grubu: ECL alt grubunun en yaygın olarak kullanılanıdır. Kapı başına yayılım gecikmesi 2ns, yayılım hızı 125MHz ve kapı başına güç harcaması 25mW' dır. 10000' li sayılarla kodlanmışlardır.
iv)mecl 3 Grubu: ECL alt grubunun içinde en hızlı olanıdır. Kapı başına yayılım gecikmesi 1ns, yayılım hızı 400MHz ve kapı başına güç harcaması 60mW' dır. 1600'lü sayılarla kodlanmışlardır. ECL lojik kapıları için lojik 1 seviyesi -0.75V ve lojik 0 seviyesi -1.55 V' dur. Metal -Oksit Yarıiletken Lojik (MOS): Alan etkili transistör (FET) tekniğinin geliştirilmesi ile MOS türü entegrelerin imaline başlanmıştır. Bu entegrelerdeki transistörler MOSFET olarak isimlendirilirler. Yavaş olmaları çabuk bozulmaları ve sürücü güçlerinin az olmaları nedeniyle bazı uygulamalar için tercih edilmemekle birlikte yapım kolaylığı, boyutlarının küçük olması ve az güç harcamaları nedeniyle pek çok uygulamada kullanılır. MOS entegrelerin çalışma gerilimleri 3V ile 15V arasındadır. Diğer özellikleri ile CMOS entegrelere benzerler. Bu entegrelerde statik deşarjlara karşı dikkatli olunmalı ve çalışırken; Çıplak el ile entegre ayaklarına dokunulmamalı,. Lehimlerde topraklı veya DC havya kullanılmalı, Kullanılmayan entegre ayakları boşta bırakılmamalı, +V' ye veya şaseye bağlanmalıdır. Tamamlayıcı Metal -Oksit Yarıiletken Lojik (CMOS): Öncelikle uzay ve deniz uygulamalarında kullanılmak üzere tasarlanmış bir dizi MOSFET devresi geliştirilmiştir. Ve bu devreler tümleyen MOS (CMOS) olarak adlandırılırlar. CMOS entegreler FET MOSFET mantığına göre oluşturulmuşlardır. TTL' lerin daha geliştirilmiş şekilleridir. Bu devreler çok az güç harcar ve gürültüden çok etkilenmez. Yüksek hızlı mantık devreleri ile karşılaştırıldığında CMOS devrelerin daha yavaş olduğu görülür. Ama çok sayıda transistörden oluşan devreler bir tek yonga üzerine yerleştirilebilirler ve kullanılacak güç kaynağı büyükçe bir aralıkta seçilebilir. Böyle tümleşik devrelerin fabrikasyonu diğerlerine göre daha ekonomik olabilmektedir. En son geliştirilen CMOS devreleri daha önceki kuşaklara göre daha hızlıdır ve yaygın olarak elektronik kol saatlerinden hesap makinalarına ve mikroişlemcilere kadar her yerde kullanılır. CMOS entegreler 40 XX serisinden meydana gelirler. Besleme gerilimleri 3-18V' tur. Yayılım gecikmeleri oldukça fazladır, maksimum gerilim beslemesinde 5MHz civarındadır. Yani yüksek frekanslarda çalışması uygun değildir. Entegreli İnjeksiyon Lojik (IIL): IIL lojik kapılarının tek girişi ve çok çıkışının olması, tasarımda farklı bir yol izlenmesini gerektirir. Bu teknolojinin avantajları tasarım sorunlarına ağır basmaktadır. Ve IIL bellekler ve mikroişlemciler piyasada bulunmaktadır. Son yıllarda IIL teknolojisi CMOS teknolojisindeki gelişmeler yanında sönük kalmış ve popülerliğini yitirmiştir. IIL lojik kapıları bazı farklılıklar dışında RTL lojik kapıları ile benzer çalışma özellikleri gösterirler. özellikleri gösterirler. Yapılarında direnç kullanılmaması bir chip üzerine daha çok devre yerleştirilmesine imkan sağlamış ve maliyete büyük ucuzluk getirmiştir. 3. RS-232 C STANDARDI Bir RS-232 C bağlantısı için yaygın bir şekilde DB-25 konnektörü kullanılır. Daha önceden de belirtildiği gibi 25 tane pin mevcuttur. Aşağıdaki şekilde bir DB-25 konnektörü ve
bunun her bir pininin adı ve numarası gözükmektedir. İkinci Gönderilen Veri (TD) Gönderilen sinyal zamanlaması ikinci alınan veri (RD) Alıcı sinyal zamanlaması kullanımı yok ikinci veri gönderme isteği (RTS) Veri terminali hazır hazır (DTR) sinyal kalite dedektör Ring indicator veri sinyal oran seçimi gönderilen sinyal zamanlaması kullanımı yok. 3.1. DB-25 Konnektörü RS-232 C'de kullanılan bu 25 pin'in hepsi daha önceden belirtildiği gibi kullanılmamaktadır. Kullanışlı bir şekilde kulanımı için bu 25 Pin sayısı 9'a kadar düşürülmüştür. Bu 9 pin, yaygın bir şekilde kullanılan pinleri belirtmektedir. Yine daha önceden de belirtildiği gibi IBM yerden tasarruf ederek 9 pinli bir konnektör çıkarmıştır. Bundan sonra bazı üreticiler yer tasarrufu için bu 9 pin'li konnektörü desteklemişlerdir. Zamanında bu RS-232C sistemi tasarlanırken, bu standardın gelecek için de esnek bir şekilde kullanımı için çok sayıda farklı sinyal hatları kullanılmıştır.aşağıdaki şekillerde bir DB- 25 konnektörünün çok kullanılan uçları ile bir DB-9 konnektörü ve yine bu konnektörün pinleri görülmektedir.
RS-232'de yaygın olarak kullanılan bu 9 uç, asenkron bir iletişim için 3 gruba ayrılır. Bunlar data, kontrol ve elektrik hatlarıdır. Data kısmında gönderilmek istenen veri gönderilirken veya alınmak istenen veri alınırken aşağıda gösterilen uçlar kullanılır. Bunun yanında, bu datanın istenilen yere ulaşıp ulaşmadığının veya belirli bir düzen içerisinde haberleşmesinin sağlanabilmesi için kontrol uçları kullanılır. Elektrik hattında ise diğer uçlar gerekli olan toprak hattını belirtir. Aşağıdaki şekilde kısaca bir karşılaştırılması yapılmıştır. Tablo sık kullanılan RS-232 hatları
TD: DTE biriminden (Örn:bilgisayar), alınan veriyi DCE birimine taşır. DCE'ye örnek olarak modem'i verebiliriz. Bu pin, DCE birimine bir giriş oluşturur. RD: DCE biriminden alınan veriyi, DTE birimine taşır. DCE biriminden bir çıkış temsil eder. Buna örnek olarak, modemin kendisine dışarıdan gelen bilgiyi bilgisayara aktarmasını gösterebiliriz. RTS: DCE birimine bir giriş temsil eder. Veri yollamak isteyen DTE birimi RTS sinyalini DCE birimine gönderir. Bunun için bilgisayar RTS seviyesini true (lojik 1) yapacaktır. Full duplex kullanıldığında RTS-CTS sinyallerinin fazla bir anlamı yoktur. Sisteme güç uygulandıktan sonra RTS ve CTS sinyalleri lojik 1 seviyesinde kalır. CTS: DTE birimine bir girişi temsil eder. RTS sinyali ile bağlantılıdır. Veri göndermek isteyen DTE birimi RTS sinyalini DCE birimine gönderir. DCE'yi bir modem olarak düşündüğümüzde, bilgisayar modeme veri göndermek istediğini bildirecek, modem eğer hat açıksa bilgisayara iletişim yolunun açık olduğunu göstermek için bu CTS sinyalini true (lojik 1) yapacaktır. Böylece iletişim yapılabilecektir. DCD: Bu uç bir DCE biriminin diğer bir DCE birimi ile bağlantılı olduğunda kullanılır. Bu bağlantı genellikle telefon hatlarıdır. Bu uç DTE birimine bir haberleşmenin söz konusu olduğunu bildirir. Bu uç modemin bir telefon hattıyla bir bağlantı kurduğunda kullanılır. RI: Bazı modemler bu hattı, telefon bağlantısını tamamladıklarını ve diğer uçta bulunan telefonun çaldığını bilgisayara göstermek için kullanılır. DTR: Modeme bir girişi temsil eder. Haberleşme kanalına bağlanmasına veya bağlanmamasına neden olur. Eğer lojik 0 ise modem bağlanmamıştır. DSR: Modemin haberleşme kanalına bağlandığını ve data gönderimine veya alımına hazır olduğunu lojik 1 iken bildirir. RTS ve CTS sinyalleri ilk başta half duplex modemler için amaçlanmıştır. Şimdi ise half duplex modemlerinin kullanımının azalmasından dolayı hardware handshaking için kullanılmaya başlanmıştır.
Yukarıdaki şekilde iki bilgisayarın, iki modem ve bir de telefon hattıyla bağlantısı gözükmektedir. Yukarıda half dublex bağlantı kullanılmıştır. Şimdi data iletimini kısaca anlatalım. Önce 1. bilgisayar tarafından 1. modeme bir veri gönderme isteği olduğunu belirtmek için RTS sinyali gönderilir. bunu alan 1. Modem 2. Modeme bu sinyali aldığını bildirir. Bunun üzerine 2. Modem 2. Bilgisayara DLD sinyalini yollayarak data yollanmak üzere olduğu bildirilir. Bunun amacı ise, 1. Bilgisayar veri gönderirken 2. Bilgisayarın da veri göndermesini önlemektir. Zaten half dublex bir hatta, önce bi kısım veri gönderir, göndermesi bittikten sonra da ikinci kısım veri gönderir. Aynı anda veri gönderemezler. Daha sonra 1. Modem 1. Bilgisayarın veri gönderebileceğini CTS sinyalini 1. Bilgisayara göndererek bildirir. Böylece veri iletimi gerçekleştirilebilir. Veri yollanması tamamlandıktan sonra 1. Bilgisayar RTS sinyalini 1. Modeme göndermeyi keser. Diğer taraftaki 2. Modem de DCD sinyalini 2. Bilgisayara yollamayı keser. Bundan sonra iki DTE'den biri veri göndermek istediğinde RTS sinyalini kendi modemine vererek iletişim hattını kullanabilir. RTS, CTS ve DCD sinyalleri, lojik 1 seviyesinde ise iletim gerçekleştirilebilir. Örneğin veri gönderen bilgisayardan modeme veri beslenebilmesi, hem RTS sinyalinin hem de CTS sinyalinin lojik seviyesinde yani +12V civarında olması gerekir. DTR ve DSR Sinyalleri DTR sinyalinin fonksiyonu, terminalin ON durumunda olduğunu bağlı olduğu modeme bildirmesidir. Eğer karşı taraftaki terminalde açık ise modem bunu DSR sinyali ile bildirir. Bu iki sinyal de "true" değerini almazsa data iletimi olmaz. 4. ARABİRİM DEVRELERİ Bilgisayarların data bus'larındaki paralel bilgiler, RS232C sinyallerine çevrim esnasında, seri verilere dönüştürülmelidir. Bilgisayar içindeki TTL seviyeli sinyaller(+5v ve 0V) RS 232C bağlantısında kullanılması için +12V ve - 12V 'luk sinyallere dönüştürülmelidirler. Paralel veriyi, seri veriye dönüştürmenin ilk adımını inceleyelim. Bu işlem çoğunlukla "Single Large Interface Circuit" olarak adlandırılan UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) tarafından yönetilir. Bu basit devrenin bir çok çeşidi vardır. RS232C'ye benzer olarak ACIA'da (Asynchronous Communications İnterface Adapter) aynı görevi yapar. Apple II bilgisayarlarında bu iş bir İnput/Output UART (IOU) tarafından yapılır. Şeklin solunda UART üzerindeki bus bufferları,bilgisayardaki 8 veri hattına bağlanmıştır. Bilgisayar,UART üzerinden dışarıya bir karakter göndermek istediğinde, CHIP_SELECT hatlarını kullanarak,arabirim devresini seçer. READ/WRİTE hattı alçak seviyede tutulur ve bilgisayar UART içindeki register olarak adlandırılan geçici hafıza bölgesine doğru WRİTE karakterinin gönderilmesine izin verir.
Bu 7 veya 8 bitlik karakter bilgisi register'a paralel iletimde bir defode yüklenir. Daha sonra karakter, ASCII kodlama sistemi kullanarak, yüksek ve alçak seviyeler halinde seri olarak kodlanır. Bütün handshaking sinyalleri doğru olduğunda(request to Send, Clear to Send...),verici devreleri karakteri (bilgiyi) bir zamanda bir bit şeklinde gönderecektir. UART bir karakter sinyali aldığında, süreç tersine döner. Birer bit halinde gelen karakter bitleri,başka bir registerda saklanır. ACIA seçildiği zaman ve READ/WRITE hattı yüksek seviyede olduğunda, karakter bitleri bilgisayarın 8 hatlı veri bus'ları üzerinden paralel yolla dağıtılacaktır. UART çok yönlü bir arabirim devresidir. Örneğin, 300 bps, 600 bps, 1200 bps,... gibi çok değişik bit oranlarında çalışması için programlanabilir. Bit oranı, UART içinde bir register olarak adlandırılan hafıza bölgesindeki sayı yükleyicisi tarafından kontrol edilir. Bit oranını değiştirmek için bilgisayar arabirim devresine onay verir ve bu register içerisine yeni değeri yazar. Diğer registerlar diğer fonksiyonları(örneğin;kelime uzunluğu,parity tipi,stop bitlerinin sayısı vb. ) kontrol için kullanılır. 5. HANDSHAKING Dizayncılar, bir bilgisayarla modem bağlantısında, bilgisayarın modem hazır oluncaya kadar geçen sürede veri göndermeyeceğinden emin olmak isterler. Kısaca, bir nevi akış kontrolüdür diyebiliriz. RS-232arabağlantılar için akış kontrolü önemli bir konudur. Karşı tarafta modemden başka printer ve plotter da bulunabileceği için aynı şeyler printer ve plotter içinde geçerlidir. Printerlar bilgisayardan daha yavaş olan cihazlardır. Bilgisayar teknolojisinin çok hızlı geliştiği günümüzde bu teknolojik gelişmelere rağmen hiçbir zaman bir printer bilgisayar kadar hızlı olamayacaktır. Çünkü bilgisayar data haberleşmesini kendi içinde bir mekanik hareket yapmaksızın gerçekleştirebilmekte, fakat printer ise bilgisayar tarafından gönderilen bu verileri alıp kağıda aktarana kadar hız yönünden bilgisayara göre aşağılarda seyredecektir. Yavaş bir cihaz hızlı bir cihazdan data alırken budataların akışını kontrol etmek zorunda kalacaktır. Eğer data akışı kontrol altında tutulmazsa hızlı cihaz yavaş cihaza ha bire veri gönderecek, o zamanda yavaş cihaz olan printer'da gönderilen verileri print etmekte yavaş kalacaktır. Dolayısıyla da bilgisayar tarafından printera gönderilen datalarda kayıp söz konusu olacaktır. Bunun için bir akış kontrolüyle gönderilen dataların gönderimi geçici olarak durdurulabilmektedir. Böylece düşük hızlı olan bir printer bir datayı print etmek için başarılı olabilecektir. İki türlü akış kontrolü yapılmaktadır. Bunlardan birinci hardware akış kontrolü, ikincisi ise software akış kontrolüdür. Hardware akış kontrolünde printer bilgisayara sinyal göndererek veya keserek data akışını düzenleyebilr. Software akış kontrolünde printer tarafından bir karakter gönderilerek data akışı durdurulabilir. Farklı bir karakter gönderilerek data akışı tekrar başlayabilmektedir. Akış kontrolü sayesinde printer'da bulunan buffer'ın kontrolü, ptinterda kağıdın bitmesi durumunda, printer'da kağıdın sıkışması durumlarında v.b. durumlarda gönderilen dataların kaybolması engellenebilmektedir. Hardware akış kontrolü kullanıldığında tipi uçlar; 20,11,19 veya 4 olmaktadır. Printer'a veri gönderimi yapılırken bu uç "true" pozisyonunda tutulur. Eğer bir hata olursa
printer bu ucu "false" durumuna getirir. Hata düzeltildiğinde ise iletişimin tekrar başlaması için bu uç yine "true" yapılır. DTR/DSR veya RTS/CTS uçları hardwaic akış kontrolü için kullanılır. Softqare akış kontrolü kullanıldığında, printer data akışını kontrol etmek için bir karakter gönderir. Bir hata oluştuğunda bağlı olduğu cihaza bir karakter gönderilir. Genellikle akış kontrol karakterleri XON/XOFF, ETX/ACK ve ENQ/ACK'dır. XON/XOFF yaygın olarak kullanılan akış kontrol karakterleridir. Eğer printer XOFF karakterini bilgisayara gönderirse, bilgisayar printera gönderdiği dataların akışını durdurur. Bu XOFF karakteriyle bilgisayar, printer'ın artık data alamayacağını anlar. Eğer printer üzerindeki hata düzeltilirse, printer bilgisayara XON karakterini gönderir. Böylece bilgisayar, printerin yeniden data alabileceğini anlar. Bu şekilde data kayıpları engellenebilecektir. Bunlar kullanılmadığında bilgisayar veri gönderecek ama printer alamayacaktır. Bilgisayar da printer'ın datayı alıp almadığı konusunda fikri olmayacaktır. 6. RS-232 C STANDARDININ DİĞER KULLANIMI RS-232 C ile bir bilgisayarla modem bağlanabildiğini görmüştük. Bildiğimiz gibi bilgisayar bir DTE birimini teşkil etmekteydi. Modem ise DCE birimi teşkil etmekteydi. Bir RS- 232 C bağlantısı için önemli olan bir nokta vardır ki, o da hangisinin DTE ve hangisinin DCE olduğudur. Bilgisayar ve modem için bir sorun yoktur. Neyin ne olduğu bellidir. Fakat karşımıza RS-232 C ile başka bir bağlantı yaptığımızda örneğin bilgisayar ile printer'ın bağlanması veya bilgisayarla diğer bir bilgisayarın bağlanması durumunda karşımıza bir sorun çıkmaktadır. Bilgisayar bir DTE birimi idi. Aynı zamanda printer da bir DTE birimini teşkil etmektedir. O zamanda karşımıza bir DTE-DTE haberleşmesi söz konusu olacaktır. Normalde bir RS-232 C standardı, bir DTE ile bir DCE birimi arasındaki haberleşmede kullanılır. Buna bir çözüm olarak null-modem kullanılmasıdır. Bunun sayesinde iki DTE birimi için haberleşme yapılmış olur. Yukarıdan görüldüğü gibi 2. ve 3. hatlar ters bağlanmıştır. Çünkü iki DTE birimi de gönderici ucundan sinyal gönderdiği için I. DTE biriminden çıkan gönderici ucu (2. Sinyal) 2. DTE'nin alıcı ucuna gönderir (3. Sinyal). 2. DTE içinde aynı işlem yapılır. Sinyallerin DTE birimleri için ne anlama geldiğini bildiğimizde kablo dizaynında bulabiliriz. Bunun için Ground Data ve Kontrol uçlarını incelememiz gerekecektir.
Ground : (Pin 21) (Koruyucu Toprak): Bir elektrik kaçağında kullanıcıya bu kaçaktan korumak için kullanılır. Sinyal toprağı (Pin 7) ise arabirimdeki sinyaller için bir referans noktası olarak kullanılır. Örneğin bir sinyal ±5V. Olduğunda bu sinyal toprağına bağlı olan bir ölçümdür. Data Uçları: İki bilgisayar bağlandığında her iki bilgisayarda veriyi pin 2 uçlarından gönderecektir. Bir bilgisayarla printer bağlandığında ise bilgisayar yine veriyi gönderecektir. Peki software flaw kontrol kullanılıyorsa printer'ın göndereceği akış kontrol karakterleri olacaktır. En yaygın XON/XOFFF karakterleri olacaktır. Bir de dikkat edilmesi gereken nokta transmitter'dan receiver'a doğru olması gerektiğidir. Çünkü iki birimde data gönderiyor (iki bilgisayar için). Şunu da göz önünde bulundurabiliriz. Eğer software akış kontrolü kullanılmıyorsa printer için transmitter ucunun bilgisayarın receiver ucunun birleştirilip kullanılmasının gereksiz olduğudur. Kontrol Uçları: Aşağıda kullanılan kontrol uçları gözükmektedir. Neden Pin 22 olan Ring kullanılmadı denirse bu modem'li bağlantılarda kullanılır. CTS, DSR ve DCD sinyalleri giriş sinyallerini temsil eder. PC'nin RS-232 Portunu kontiol eden bir yazılım da özel bir kodla bu üç ucun durumu incelenir. Eğer hepsi ON pozisyonda ise bağlı bulunan cihazın çalışır durumda olduğu (OK) PC tarafından anlaşılır. Eğer OFF pozisyonunda ise bağlı olan cihazın kapalı olduğunu anlayacaktır. Örneğin bir Printer bağlantısı düşünelim. Printer her zaman açıldığında ve portu aktif olduğunda PC bu üç ucu kontrol ederek printer'ın durumunu anlayabilecektir. Ayrıca her ne zaman port aktif olduğunda (DTE) pin 20'un pozisyonuna geçer.
Eğer pin 20'yi pin 5,6,8 ile bağlarsak, printer'ın durumunu PC 5,6,7 uçları ile bilebilecektir. Yukarıdaki gibi aynı işlem karşı taraf için de yapılmalıdır. Pin (4)= (RTS) görüldüğü gibi kullanılmamıştır. Giriş sinyallerini hepsini gözönünde tutmuşuzdur. Ama bizim dizaynımızda kullanılmamıştır. Gerekli olmamıştır. Yukarıdaki şekildeki gibi iki DTE birimi arasında haberleşme yapılabilir. 7. RS232C'DEN SONRA GELİŞTİRİLEN STANDARTLAR RS232C'nin bazı dezavantajlarından dolayı, yeni bir standarda gerek duyulmuştur. RS232C'nin dezavantajları: Data iletim hızı 20 Kbps ile sınırlıdır. İletim mesafesi 50 feet'dir. RS232C için kullanılan konnektör verimli değildir. Her 5 devre için sadece bir ground ve bir iletken kullanılıyor. Devre kendi sinyalleri ile karışabilir.(crosstalk yapabilir). Bu dezavantajlar göz önünde bulundurularak, yeni bir standart oluşturmak için bazı amaçlar düşünüldü. Bu amaçlar; RS232C standardının uygulanabilirliğini sürdürmek. Özellikle, yeni stndardın gereklerini yerine getirerek çalışabilmesi için RS232C sisteminin tümüyle
değiştirilmesini gerektirmemeli. Daha yüksek veri iletim oranı elde etmek. Daha uzun mesafelere iletim yapabilmek. Arabirim devrelerine loopback testi gibi yeni fonksiyonlar kazandırmak. RS232C konnektöründen kaynaklanan mekanik kayıpları ortadan kaldırmak. Bu amaçla, direk olarak adresleme yapabilen mekanik ve fonksiyonel karakteristiklere sahip yeni bir standart olan RS449(hem 37 pinli,hem de 9 pinli ) geliştirildi(1977). Daha sonra, RS232C'nin elektriksel karakteristiklerinin yenilendiği iki yeni standart daha geliştirildi. RS422A Electrical Characteristics Of Balanced Voltage Digital İnterface Circuits (Aralık 1978) RS423A Electrical Characteristics Of Unbalanced Voltage Digital İnterface Circuits(Eylül 1978) RS422A ve RS423A'nın RS232C'ye göre elektriksel karakteristik olarak avantajı fark(differantial) sinyaller kullanmasıdır. Bu avantajı anlamak için aşağıdaki örneği inceleyelim. Aynı bina içerisinde yerleştirilmiş fakat farklı şebekelerden beslenen bir DTE ve bir DCE düşünelim. Parazit gerilimlerinden dolayı DTE ve DCE'nin ground voltajları arasında bir uyumsuzluk ortaya çıkabilecektir. Bu örnek için bu farkın 5V olduğunu düşünelim.rs232c standardında, lojik 1 göndermek için DTE voltajı -5V ile -15V rasında olmalı. Eğer DTE -5V ile -7.9V arasında bir voltaj gönderirse bu DCE bu sinyali gronduna göre 0V ile 2.9V arasında bir sinyal olarak algılayacaktır. Sonuçta DTE lojik 1 gönderirken, DCE bunu tanımlanmamış voltaj seviyesinde algılayacaktır. Dolayısıyla bir hata ortaya çıkmıştır. Bu hata GROUND PARAZİT HATASI olarak adlandırılır. Pek çok binada bir diğer potansiyel tehlike elektriksel gürültüdür. RS232C kablosu elektro manyetik alan içerisinden geçebilir. Bu elektro manyetik alan DTE hattındaki voltajı değiştirir. Eğer bu indüklenen gürültünün şiddeti yeterince büyük olursa lojik 0 lar lojik 1,lojik 1 ler lojik 0 olarak algılanacaktır. Bu, COMMON MODE VOLTAGE HATASI olarak isimlendirilir. Buna benzer problemler diferantial alıcılar kullanılarak büyük ölçüde azaltılabilir. Bu tip alıcıların en önemli özelliği iki giriş voltajı arasındaki farkı ölçmeleridir. Burada diferansiyel sinyal jeneratörü iki çıkışın farkı olarak özel bir voltaj seviyesini iletir. Yukarıdaki problem RS423A da ground sinyalleri arasındaki fark diferansiyel alıcıda işlenerek çözülür. RS422A da ise bu problem ground sinyali kullanılmayarak çözümlenmiştir. Elektriksel gürültü problemi ise şu şekilde çözümlenmiştir. Alıcıya giden her girişte aynı elektrik çevresinden geçeceği için aynı voltaj değişikliği görülecektir. Orijinal voltajlar Va ve Vb ise ve parazit voltaj Vx değerinde ise gürültü yüklü voltajlar Va+Vx,Vb+Vx kadar olacaktır. Alıcı tarafından ölçülen fark orijinal voltajların farkına eşit olacaktır. Va +Vx - (Vb + Vx) =Va-Vb
8. MODEMLER: Modemler, kendilerine bilgisayardan gelen dijital sinyali analog sinyale çevirerek modüle edeler ve hatta gönderirler. Hattan gelen analog sinyali de demodüle ederek dijital bilgiye dönüştürür ve bilgisayara iletirler. Bundan dolayı modülatör ve demodülatör kelimelerinin birleşiminden modem kavramı oluşmuştur. Kullanılan hat genellikle analog olarak iletimi sağlayan telefon hattıdır. İki tane ara bağlantıları vardır. Bunlar; bilgisayarla iletimi sağlayan çok kablolu ara bağlantı ve modemi telefon hattına bağlayan iki veya dört kablolu ara bağlantıdır. 8.1. Dört Kablolu Hat Bağlantısı Modemdeki modülatör devresi modüle ettiği analog sinyali hatta göndermek için iki kablo kullanır. Demodülatör devresi de hattan gelen analog sinyali diğer iki kablodan alır. Bir modemin modülatör çıkışı olan iki kablo telefon hattından geçerek diğer modemin demodülatörüne gider. 8.2. İki Kablolu Hat Bağlantısı Modemin içinde modülatör ve demodülatör devrelerinden gelen ikişer kablodan hangisinin hatta verileceğini seçen bir devre bulunur. Bu devreye hibrit dönüştürücü denir. Hibrit dönüştürücüde modülatörden gelen sinyalin tamamen çıkışa verilmesi, demodülatöre hiç geri besleme sinyalinin gitmemesi gerekir. Fakat bu mümkün değildir. Bu geri besleme telefon konuşmalarında ve modemin çalışmasında parazite neden olur. 8.3. Modemlerin Çalışma Prensipleri Modemler half-duplex veya full-duplex olarak çalışabilirler. Half-duplex çalışma: Half-duplex çalışmada hattın bir ucu alıcı iken diğer ucu verici konumundadır. Aynı anda çift taraflı seri iletim sağlanamaz.
Full-duplex çalışma: Full-duplex çalışmada aynı anda veri hem iletilip hem de alınabilir. Aynı zamanda modemler senkron, asenkron, asenkron-senkron olarak da çalışabilirler. Senkron çalışma: Senkron modemlerde iletim için alıcı ve verici uçları arasında senkronizasyonun sağlanması gereklidir. Bu da clock sinyali ile sağlanabilir. Veri bloklar halinde gönderilir. Bu yüzden iletim hızlıdır. İkinci bir bloğun gönderiminde senkronizasyon yeniden sağlanmalıdır. Asenkron çalışma: Asenkron modemlerde senkronizasyon sağlanması için start biti yeterlidir. Veri karakterler halinde gönderilir. Start ve stop bitlerinin gönderimi asenkron olarak yapılır. Bu modemler yavaş çalışırlar. Asenkron-senkron çalışma: Özel karakter formatları kullanıldığında asenkron start-stop veri iletimini sağlayan senkron modemlerdir. Bu tip modemler dahili asenkron-senkron çeviricilerle modem clock sinyalini gönderen basit senkron modemlerdir. Asenkron modemler değişik hızlarda çalışabilir, fakat asenkron-senkron ve senkron modemler sadece belirtilen hızlarda çalışabilir. Günümüzde modemler full-duplex olarak 56 kbit/sn'ye varan hızlarda çalışabilmektedir. Ancak bu hıza telefon hatlarındaki doluluk nedeniyle ilk bağlantı kurulurken ve zaman zaman ulaşabilirler. Modemler, analog bilgiyi dijitale ya da dijital bilgiyi analog bilgiye çevirmenin dışında veri sıkıştırma, handshaking yoluyla akış kontrolü, hatasız iletişimin sağlanması ve uzak mesafelerde hatlardaki doluluk ve çok sayıda santralin kullanılması nedeniyle oluşan gürültü ve parazitin filtre edilmesi gibi işlevleri de yerine getirirler. Modemlerin hızı kaçınılmaz bir gelişme olarak sürekli artmaktadır. Fakat telefon hatları frekans aralığının dar olması nedeniyle 56 K civarındaki bu hızı kaldıramazlar. Bu nedenle hız artışı çeşitli protokollerle desteklenmiştir. Bu protokoler: Bell 103: Asenkron ve full-duplex modemlerde 110-300 bit/sn'lik bir hızı destekler. Kullanılan ilk standarttır. Bell 212, V.22: Hızı üç katına çıkarmıştır (1200 bit/sn). V.22 bis: Dünya çapında kullanılan ilk standarttır. Hız, 2400 bit/sn'ye ulaşmıştır. 1980'de PC kullanılcıları bu modemi yüksek hızlı iletişim standartı olarak görmüştür. V.32 V.32 bis: Hız 14400 bit/sn'ye ulaşmıştır. V.fast: 19200-28800 bit/sn'lik hızları destekler. **Smart modemler; modemin çalışmasını kontrol edecek bir mikro işlemciye sahip modemlerdir. İlk smart modem Hayes Smartmodem'dir. Hayes önce 300 baud'luk modemlere daha sonra da 1200-2400 bit/sn hızındakilere mikro işlemci yerleştirmiştir. MNP: Mikrocom'un geliştirdiği modem zekasını geliştiren protokollerdir. MNP-1,2,3: Senkron bir protokol kullanılarak yapılan gönderimde start-stop bitleri kaldırılmıştır. Bu, MNP'nin başarısı için yeterlidir. MNP-4: Gerçek ilerlemeyi başlatan, DTE ler arası bağlanntının %100 hatasız olmasını sağlayan bir doğrulama protokolüdür. Dataya geçerlilik bilgisi katmış ve hatalı blokların tekrar gönderimini sağlamıştır. MNP-5: Datayı telefon hattına göndermeden önce sıkıştırır. 2/1 faktörüyle datayı yüksek oranda sıkıştıran Huffman Kodlama Düzeni'ni kullanır.
Modemi MNP-5 protokolü tarafından desteklenen 2400 bit/sn'lik bir modem sahibi, karşı tarafın modemi de aynı protokol tarafından destekleniyorsa modemini 4800 bit/sn hızındaki bir modem gibi kulanabilir. V.42, V.42 bis: CCITT MNP-4 ve MNP-5'in uluslararası bir standart olarak kullanılmasına izin verilmediğinden bu protokoller ilave teknik gelişmelerle ortaya çıkmıştır. V.42; hata düzeltme protokolüdür. V.42 bis; 4/1 oranında bir data sıkıştırıcıdır. MNP-5'ten daha güçlüdür. V.80: Video-konferanslar için kullanılır. Datanın yani görüntü ve sesin eşzamanlı olarak gelip gitmesi için senkron ve full-duplex olarak çalışmalıdır. V.90: ITU tarafından geliştirilmiştir. U.S. Robotics'in X2 ve Rockwell'in K56 protokollerini bünyesinde topllamıştır. V.80 ve V.90 günümüzde kullanılan protokollerdir. 9. RS-232 UYGULAMASI 9.1. Bilgisayar Plotter Bağlantısı RS-232 standardında bir iletişim yapılmak istendiğinde her iki birimin de aynı bazı ayarlamalara sahip olması gerekir. Örneğin baudrate, parity biti. Dolayısıyla bu tip ayarlamalar ikisi içinde aynı olmalıdır. Örneğin gönderilen bir bilgideki parity ile alıcıdaki paritinin farklı olması alıcının bu parity bitini kontrol ettikten sonra gönderilen bilgide bir karışıklık olduğunu farketmesine, dolayısıyla gönderilen bilginin yanlış olduğunu anlayıp bilginin tekrar gönderilmesine yol açabilir. Yapılacak olan uygulamada bir bilgisayarla bir plotter bağlantısı yapılacaktır. Bilgisayar bağlantısı labwindows diye adlandırılan bir programla yapılacaktır. Programın ilgili yerinde bu plotter bağlantısı kullanılacaktır. Labwindows'un options menüsünden hardcopy options' a girilerek RS-232 plotter konfigürasyonu görülebilir. Bu kısımda; Com Port Baudrate Interrupt Port Adresi Pen Mapping Parity durumları görülebilir. Ve istenildiğinde bu kısımlarda değişiklik yapılabilmektedir. Com port haberleşilecek olan portu belirtir(com1' den COM8' e kadar program destekler. Fakat bilgisayarda seri olarak yazılmış. Sadece bir tane COM1 vardır. ). Baudrate de ise istenilen oran seçilebilir. İnterrupt seviyesinde her COM için seviye belirtilmiştir. COM1-4 COM2-3 COM3-3...... Com8-3 Aynı şekilde her COM için port adresleri belirtilmiştir. Pen mapping de ise plotter;
COM1-0X03F8 COM2-0X02F8 COM3-0X3280...... COM8 da kullanılacak olan renkler belirtilir. Plotter de 6 tane farklı renkte kalem vardır. Hangi rengin hangi kısma kullanılacağı burada ayarlanabilir. Parity ile de istenilen parite biti ayarlanabilir.(none, even, odd) Farklı olarak bu tip ayarlamalar program içinde de yapılabilir. Dolayısıyla bu ayarlamalar farklı olsa bile programda gerekli değişiklikler yapılır. Fakat bu ayarlar program çalıştığı sürece geçerlidir. İlgili komut şudur; Port adresi: Seçilen port için I/O port adresini belirtir. COM1-0X03F8 COM2-0X02F8 COM3-0X3280...... COM8 İnterrupt level:seçilen port için interrupt seviyesini belirler. COM1-4 COM2-3 COM3-3...... Com8-3 Program yazıldıktan sonra gerekli bazı grafiklerin plotterde çizilmesi istendi. İlk denemelerde pek de başarılı olunamadı. Bunun en önemli sebeplerinin birisi de böyle bir cihaza alışkın olunmamasıydı. İlk denememiz başarısız oldu. Bunun nedeni araştırıldı. Bilgisayar ile plotterin bağlantısının sağlanabilmesi için her bir birim için yapılan ayarlamalar kontrol edildi. Sorun bulunamadı. Daha sonra tekrar plotter çalıştırıldı. Bu sefer istenilen şekli değil farklı çizimler ortaya çıktı. Bu da bize plotterin buffer' ında bir önceki çizilmek istenen grafiğe ait şeylerin kaldığını gösteriyordu. Bu yüzden plotter çalıştırılmadan önce bufferın boşaltılması gerektiğini gördük. Bununla ilgili komut bulundu. FlushInQ(1) Flush Input Queve' dır. 1 COM1' i temsil eder. Bundan sonra plotter çizim işlemini bitirdikten sonrada bufferın boşaltılması uygun görüldü. Bu sefer FlushOutQ(1) komutu programa dahil edildi. Elimizde bir bilgisayar bir plotter ve bu iki birimin bağlantısını yapmak için RS-232
kablosu kullanılmıştır. Yaptığımız araştırmadan sonra bu RS-232 kablosunun plotter ile birlikte geldiği konusunda bilgi edinildi. Bilindiği gibi bağlantısı yapılacak olan bir birim DTE, diğeri de DCE birimi olduğunda iletişimde bir sorun olmuyordu. Fakat iki DTE birimi arasında bir iletişim yapılmak istendiğinde bazı sorunlar ortaya çıkıyordu. Bu sorunda RS-232' nin bu ikili DTE birimleri iletişimini doğrudan desteklememesidir. Bunu önlemek için ya NULL MODEM kullanılır, ya da gerekli pinler belirlenir ve kablonun konnektörünün içinden uygun olan bağlantılar yapılabilir. Bu uygun bağlantıya gerekli pinlerin lehimle birleştirilerek ve istenilmeyen pinleri çıkartarak ulaşılabilir. Kablo üzerinde gerekli incelemeler sonunda sadece şu pinlerin kullanıldığı görülmüştür:1(toprak), 2(Data), 3(Data), 4(RTS), 5(CTS), 6(D512), 7(Toprak), 8(DCE), 20(DTR)' dır. Kablonun içini açma gibi olanağımız olmadığı gibi bu şekilde bu uçlar kabul edilmiştir. 9.2. Seri Printer Arabirimi Çok Sık Sorulan Sorular: Soru 1: Printer/Plotter'ın DTR akış kontrolünü desteklemesi ne anlama gelmektedir? Cevap 1 : Hardware akış kontrolü için kullanılır. Hardware akış kontrolünde printer/plotter bilgisayara sinyal göndererek veya mevcut gönderimi keserek data akışını düzenleyebilir. Örneğin printer/plotter bilgisayarın bilgi gönderimine yetişemiyorsa DTR seviyesini düşürerek bilgisayarın bilgi gönderimini keser. Rahatladığında tekrar bu DTR seviyesini yüksek tutarak bilgi akışını başlatabilir. DTR hardware akış kontrolünün bir tipidir. Soru 2 : Kullanıcı kablonun sonunun erkek veya dişi olup olmadığını nasıl söyleyebilir? Cevap 2 : Erkek konnektörün pinleri dışarı doğru çıkıntılı iken dişi konnektörün pinleri içeri doğru girintilidir. Soru 3 : Break-Out Box ( BOB) nedir? Cevap 3 : Break-out box, arabirim elemanları için çok yararlı bir araçtır. BOB pinleri belirler ve kullanıcının monitörü açıp kapamasına izin verir. Ayrıca arabirim pinlerinin cross-over'ına izin verir. En yaygın BOB RS232C arabirimi içindir. Bununla birlikte paralel versiyonlarıda uygundur. Kullanıcı lambalar ile birlikte BOB kullanarak portların uçlarını on/off durumları belirleyerek portların DTE veya DCE yani bilgi veya kontrol uçlarını belirleyebilir. Soru 4 : Hardware ve software akış kotrolü arasındaki fark nelerdir? Cevap 4 : Software akış kontrolü data akışını düzenlemek için ASCII karakterlerinin iletilmesi ve alınmasını içerir. Bu nedenle RS 232C arabiriminde data iletimi için kullanılan bir tekniktir. Hardware akış kontrolü port uçloarının on/off durumlarının aynı bilgi akış kontrolünün başarılması için kullanılır. Port uçları bilgiler alınabilinceye kadar bu işlerini sürdürmelidir. Fakat daha fazla alınmayacagı durumlarda azaltılıp düşürülürler (dropped/lowered). Her iki başarı da aynı amaçlıdır. Soru 5 : Printerlar için seri veya paralel arabirimlerden hangisi daha iyidir? Cevap 5 : Eğer printer ile bağlanacağı cihaz arasındaki mesafe 6-10 feet arası ise belki seri arabirimler printerlar için daha uygun olabilir. Çünkü RS 232c standartları 50 feet mesafeye kadar geçerlidir ve bu yüzden bu daha iyi bir seçim olacaktır. Bufferları içeriyorsa ve uzun dökümanlar print edilecekse hızlar bir faktör olabilir. Çünkü printerların seri portlarında hızların üst limiti 9600 veya 19200 bps'dir. 2000 karakterden oluşan dökümanlar 2-3 saniye alacaktır. ( 2000 char times 10 bits/char divided by 9600 bps).