2 Serielle Kommunikationen (S. 58-59)

Ein wesentliches Qualitätsmerkmal eines Microcontrollers ist seine Fähigkeit zu schneller und komfortabler Kommunikation. Datenaustausch mit elektronischen Bauelementen, anderenMaschinenteilen oder einem PC findet fast ausschließlich über verschiedene serielle Schnittstellen statt. In der ersten PIC-Generation muß man die Bits für den Datenaustausch noch einzeln an die I/O-Ports legen, bzw. von den Port-Pins lesen.

Damit ist die CPU entweder für längere Zeit beschäftigt, oder man ist schlau und nutzt dieWartezeiten bis zum nächsten Bit für kleine Überwachungsaufgaben. Mittlerweile wird man diese Art derAkrobatik aber nur noch inAusnahmefällen durchführen, wenn sehr hohe Stückzahlen jede Art der Sparsamkeit bei der Hardware rechtfertigen. Die neuen PIC-Generationen bieten verschiedene Hardware-Module für die serielle Kommunikation.

Die CPU hat mit der Ausgabe bzw. dem Einlesen einzelner Bits nichts mehr zu tun. Sie wird über Flags über die Ereignisse an der seriellen Schnittstelle informiert, zum Beispiel wenn ein Byte angekommen ist oder der Ausgabebuffer leer ist. Zu allen Schnittstellenereignissen gibt es auch zugehörige Interrupts. Vor vielen Jahren war für uns „V.24" bzw. „RS232" ein anderesWort für serielle Kommunikation. Heute verwenden wir im Zusammenhang mit PIC-Anwendungen eine Reihe unterschiedlicher serieller Schnittstellen. Sie unterscheiden sich in bezug auf die physikalischen Übertragungseigenschaften, die logischen Definitionen und die organisatorischen Vorschriften des Datenaustauschs. Die Auswahl ist meist durch die Art der Anwendung vorgegeben.

2.1 Eigenschaften serieller Schnittstellen

Wenn an einer Schnittstelle nur zwei Teilnehmer beteiligt sind, wie das ursprünglich bei der RS232 der Fall war, dann sind nur sehr wenige Vereinbarungen über den Datentransfer nötig.Moderne Kommunikationssysteme sind aber immer auf eine größere Anzahl von Teilnehmern ausgerichtet. Man spricht dann von einem BUS. Wenn man von einer Schnittstelle oder einem Bus spricht, dann meint man damit die Gesamtheit aller Vereinbarungen und Vorschriften für die Protokolle, die Leitungen, die physikalischen Pegel und die Stecker. Zu einer RS232-Schnittstelle gehört beispielsweise ein sehr einfaches Übertragungsprotokoll. Ein Schnittstellenmodul mit diesem Protokoll wird UART (auch SCI) genannt. Damit aus einer UART-Schnittstelle eine RS232-Schnittstelle wird, sind noch weitere Vorschriften einzuhalten, welche die physikalischen Pegel, Kabel- und Steckernormen betreffen.

2.1.1 Bitmanagement

Die unterste Ebene, auf der eine Schnittstelle definiert sein muß, ist die Bitebene. Zunächst muß festgelegt werden, wie ein Bit d.h. eine „1" bzw. eine „0" logisch und physikalisch übertragen wird. Eine häufige Lösung ist: 1: hoher Pegel / 0: niedriger Pegel. Alternativ gibt es aber auch beispielsweise die Vereinbarung: 1: kein Pegelwechsel / 0: Pegelwechsel Bei kabellosen Schnittstellen vereinbart man meist: 1: lange Pause / 0: kurze Pause zwischen der Übertragung des Trägersignals. Eine Vereinbarung ist auch in bezug auf den Zeittakt der gesendeten Bits nötig, damit der Empfänger weiß, wo ein Bit aufhört und das nächste anfängt. Bei den als asynchron bezeichneten Schnittstellenwird ein fester Zeittakt vereinbart. Dazumüssen alle Teilnehmer einen sehr präzise gehenden Takt besitzen.