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Full text of "Bollettino del club utenti computer Z80"

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ANNO 


III 


NUMERO 


2 


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BOLLETTINO DEL CLUB UTENTI MICRO DESIGN 
FEBBRAIO 1983 


Cari amici, poiché' questo numero e' molto denso di 
informazioni, crediamo opportuno passare direttamente a queste 
saltando il consueto pezzo di apertura. Eccovi pertanto: 

LA SCHEDA MULTIFUNZIONE 

Andando ad esaminare lo schema di una generica scheda per 
microcalcolatore ci si accorge che una fetta notevole di 
circuiteria e' devoluta alle funzioni di decodifica degli 
indirizzi e di interfaccia verso il bus. Nelle schede di maggior 
complessità' questa fetta incide per una percentuale limitata sul 
totale dei componenti, ma * per * le schede piu' semplici la 
percentuale sale a valori molto elevati, in alcuni casi superiore 
al 50%. 

Una delle prime idee che vengono in mente, per limitare il 
costo delle schede, e' quella di raggruppare piu' funzioni in una 
singola scheda e suddividere cosi' il costo della circuiteria di 
decodifica ed interfaccia verso il bus sul totale delle funzioni 
raggruppate. L'idea e' perseguibile, ma presenta l'inconveniente 
della scelta delle funzioni da raggruppare, infatti non e' detto 
che chi vuole l'interfaccia seriale desideri anche il controller 
per 1 ' hard-disk WINCHESTER, o chi vuole quest'ultimo abbia 
interesse per l'interval timer e cosi' via. 

Per sa-lvare capra e cavoli ci e' pertanto^venuto in mente 
una semplice, ma ottima soluzione, che abbiamo battezzato: SCHEDA 
MULTIFUNZIONE (in sigla SMF). 

Essa consiste in una scheda di formato uguale alle altre del 
bus, che monta una circuiteria generica di decodifica, 
l'interfaccia verso il bus e la circuiteria di gestione 
dell'interrupt. I segnali interni prodotti da questa circuiteria 
sono portati a quattro connettori a 25 pin, femmina, simili a 
quelli presenti sulla scheda BUS. 

Le schedine contenenti le singole funzioni sono collegate 
alla scheda multifunzione tramite i connettori suddetti e sono 
alloggiate sopra la stessa scheda multifunzione, tenute 
separate da questa da appositi distanziatori. Si viene cosi* a 
creare una struttura a "sandwich" in cui la scheda multifunzione 
e' quella collegata al bus e funge da elemento portante per le 
schedine delle singole funzioni. Ogni scheda multifunzione potrà' 
alloggiare fino a 4 schedine di funzione e pertanto il suo costo 
verrà' suddiviso per 4. 

In questo modo ognuno potrà' scegliere le funzioni che piu' 
gli interessano fra quelle disponibili a catalogo e montarle su 
una o piu' SMF. Tenendo conto poi che l'interfacciamento alla 
scheda SMF e' piu' semplice che quello al bus, saranno facilitati 




coloro che vorranno realizzarsi le loro funzioni particolari su 
schedine prototipo. 

Oltre a quanto sopra, la scheda SMF 001 raggruppa anche la 
circuiteria necessaria al trattamento degli interrupts, rendendo 
molto semplice la gestione di questi ultimi. 

La fotografia che segue mostra una scheda SMF 001 che 
alloggia due schedine della prima funzione che abbiamo 
realizzato, la interfaccia seriale SER 101. 



STANDARDS DI INTERFACCIAMENTO 

Nel mondo dei microcalcolatori si sente spesso parlare di 
interfacce Seriali, Parallele, EIA, CENTRONICS , loop di corrente 
20 mA, DIABLO eccetra, senza che nessuno si degni di spiegare 
piu' diffusamente le loro caratteristiche. 

Questo genera spesso confusione nei meno esperti ed anche i 
piu' esperti talvolta ignorano tutte le implicazioni di questi 
standars (di fatto o di diritto). 

In occasione della presentazione dell'interfaccia seriale 
riteniamo pertanto opportuno tentare di illustrare un po' piu' 
diffusamente di quanto si faccia di solito gli standars correnti 
di comunicazione. 

Un microcalcolatore comunica solitamente verso il mondo 
esterno attraverso tre tipi di interfacce: di segnale, seriali e 
parallele. 

Le interfacce di segnale sono quelle che servono al 
microcalcolatore per comunicare con un sistema da controllare e 
possono essere di tipo: 





DIGITALE- Scambiano segnali a due livelli (acceso/spen¬ 
to, presente/assente) e possono essere sia di ingresso 
(stato di un interruttore) che di uscita (comando di un 
rele ' ). 

ANALOGICO-Scambiano segnali di corrente o di tensione 
che possono assumere pressoché* tutti i possibili 
livelli, come la tensione proveniente da una 
termocoppia per la misura della temperatura, o il 
segnale generato da un sintetitazzore vocale 
all'ingresso di un amplificatore di uscita. 

Le interfacce parallele sono di solito utilizzate per 
comunicare con le periferiche di sistema, quali la stampante.od 
alcuni drives per dischi. Esse normalmente scambiano una intera 
parola di 8 o piu* bit, su altrettante linee, e sono di solito 
corredate di un certo numero di segnali di controllo. Questi 
ultimi servono per indicare quando il trasmettitore ha preparato 
una parola valida sulle linee parallelo e quando il ricevitore ha 
ricevuto la parola trasmessa. Questi segnali che servono quindi a 
facilitare ed a velocizzare la trasmissione si chiamano in gergo: 
"Segnali di HANDSHAKE". 

La comunicazione parallelo può* raggiungere velocita* 
considerevoli, dell'ordine di 1.000.000 parole al secondo, ma di 
solito e' utilizzata solo per collegamenti a distanza moderata, 
poiché' alle velocita* suddette ogni collegamento si comporta 
come una linea a radiofrequenza, con i relativi problemi di 
adattamento di impedenza ed anche di interferenza ( i segnali 
circolano su linee che viaggiano fisicamente in parallelo e molto 
vicine fra loro). Normalmente le tensioni impiegate nelle 
comunicazioni parallelo sono quelle tipiche dei segnali TT1, 
cioè ' da 0,4 a 3V. 

Nella comunicazione in parallelo non esistono veri e propri 
standards di diritto, cioè' delle regole precise dettate da 
organismi pubblici nazionali od internazionali, bensì’ standards 
di fatto, utilizzati da alcune ditte nei propri prodotti. Questi 
ultimi sono diventati standards perche' i prodotti che li 
utilizzano hanno trovato tanta diffusione da essere presto 
imitati da quasi tutti. Un esempio di quest'ultimo caso e' lo 
standard di comunicazione in parallelo con una stampante, detto 
CENTRONICS, dalla prima ditta che lo ha inventato e diffuso. 

Le interfacce seriali consistono invece della trasmissione 
di una parola, di un numero qualsiasi di bit, su una sola linea 
fisica. Per ottenere questo i bit costituenti la parola sono 
inviati sulla linea fisica uno dopo l'altro, a partire dal piu' 
significativo al meno significativo, ad intervalli di tempo 
regolari, scanditi da un segnale di temporizzazione, la cui 
frequenza si chiama "Frequenza di BAUD", in inglese "BAUD Rate". 

Il ricevitore deve essere pilotato da un segnale di 
temporizzazione di frequenza di baud uguale a quella del 
trasmettitore ed esegue l'operazione inversa, cioè' campiona la 
linea ad intervalli dettati dal generatore di frequenza di baud 
(baud-generator) e ricostruisce la parola, che poi viene 
trasmessa al micro collegato. 

La trasmissione seriale e' piu' lenta di quella in 
parallelo, ma gode del vantaggio di utilizzare meno fili, che 
sono un problema se il collegamento da effettuare e' molto lungo. 
Uno dei motivi principali, oltre a quello appena visto, per 
cui essa ha preso in passato e sta ulteriormente conquistando 
notorietà', e' dovuto al fatto che la trasmissione seriale e' 
regolata da precisi standard di diritto. Questo assicura che 
apparati costruiti da ditte diverse, ma aderenti a questi 
standard, appena collegati siano in grado di comunicare fra loro. 



Le comunicazioni seriali si dividono in due grosse classi: 

ASINCRONE (vedi figura 1) - Sono le piu' usate per la loro 
semplicità'. Quando non vi e' nulla da trasmettere la linea 
e' in uno stato di riposo (in inglese IDLE) che e' lo stato 
di "1" logico ed e‘ detto in gergo MARK. Non appena vi e' un 
carattere da trasmettere la linea viene portata nello stato 
di "0" logico, detto in gergo SPACE, per un periodo della 
frequenza di baud. Questo viene detto "bit di START" e 
segnala l'inizio della trasmissione di un carattere. 

Dopo lo start vengono trasmessi i bit che compongono la 
parola, che possono essere un massimo di 8, uno alla volta, 
a partire dal piu' significativo. A seconda del valore del 
bit la linea si porterà' nello stato di mark ( se il bit e' 
1) o di space ( se esso e' 0) per una durata corrispondente 
ad un periodo della frequenza di baud. 

Al termine della parola viene trasmesso anche un bit di 
controllo, detto di parità', che ha un valore tale da far 
si' che il numero di 1 della parola sia sempre pari ( oppure 
dispari se cosi' si e' scelto). Il bit di parità' può' anche 
essere assente, se cosi' si e' scelto. 

La trasmissione della parola e' terminata da uno o due bit 
di STOP, durante i quali la linea e' mantenuta nello stato 
di MARK per la durata di uno o due periodi della frequenza 
di baud. Dopo i bit di stop la trasmissione può' proseguire 
imediatamente con l'invio della parola successiva ( che 
comprenderà' sempre uno START, la parola, la parità' e gli 
STOP ) oppure rimanere inattiva per un tempo indefinito. A 
questo e' dovuto l'aggettivo di ASINCRONA applicato a questo 
tipo di trasmissione. 


+ +-+ +- - - -+ +- 

III I I I I 

+ - + + - + + - + 

START Bit 7 Bit 6 Bit 5 - - Bit 0 PAR STOP1 STOP2 


Fig. 1 - Formato di un carattere - modo asincrono 

Una delle caratteristiche principali che hanno provocato il 
notevole affermarsi di questo tipo di trasmissione su quello 
sincrono, descritto nel seguito, e' dovuto al fatto che non 
e' indispensabile che trasmettitore e ricevitore abbiano 
esattamente la stessa frequenza di baud. Infatti sono 
tollerati scarti fino al 2%, nelle peggiori condizioni, fra 
il baud rate del trasmettitore e quello del ricevitore. Ciò' 
e' dovuto al fatto che il trasmettitore ed il ricevitore si 
risincronizzano all'inizio della trasmissione di ogni parola. 

SINCRONE (vedi fig. 2) - Queste trasmissioni sono 

caratterizzate dal fatto che il trasmettitore ed il 
ricevitore devono avere la stessa frequenza di baud e questo 
implica che fra i due sia anche scambiato il segnale di 
clock fornito dal baud generator. In questo tipo di 
trasmissione, su comando del microprocessore ad esso 
collegato, il ricevitore tenta di agganciare il sincronismo 
e lo fa' campionando la linea alla frequenza del baud 
generator ed introducendo i campioni all'interno di uno 
shift register. Dopo ogni campionamento il ricevitore 
controlla la parola contenuta all'interno dello shift 
register e la confronta con una parola campione, detta 
carattere di SINCRONISMO. Quando verifica che il contenuto 









dello shift register e la parola campione ( di solito 
10101010 ) sono uguali, il ricevitore considera agganciato 
il sincronismo e da quel momento carica uno dopo l’altro 
otto campioni dello stato della linea all'interno dello 
shift register.Esso trasferisce al micro la parola di otto 
bit cosi' formatasi come carattere ricevuto, poi fa’ lo 
stesso con quello successivo e cosi’ via. E' evidente che 
con queste modalità' di collegamento, dopo la trasmissione 
del carattere di sincronismo, il trasmettitore deve inviare 
una parola dopo l'altra, senza intervalli. 

La trasmissione sincrona e' di solito piu' veloce di quella 
asincrona, ma molto piu' delicata, per cui viene raramente 
usata. 

]uo)i|ou'|o’|Uo|o|o|o|o’|i]o]iloU|i|i|i|o|i’|u'|i|ilo|o|o|i|i 

+ - + +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +“+ +-+ 

| SINCRONISMO | PAROLA 1 | PAROLA 2 | PAROLA 3 

Fig. 2 - Formato di alcuni caratteri - modo sincrono 

Nelle trasmissioni seriali esistono anche degli standards di 
diritto che stabiliscono i livelli elettrici dei segnali da 
scambiare tra ricevitore e trasmettitore, ed in alcuni casi anche 
la forma del connettore ed il numero del piedino assegnato ad 
ogni segnale. Due degli standards piu' comuni sono il Loop di 
Corrente (LC) e lo standard EIA RS 232c. 

La comunicazione in Loop di Corrente e' adatta per basse 
velocita', collegamenti lunghi ed in ambiente con forti disturbi 
elettrici ed elettrostatici. Essa si basa sull'invio di un 
segnale di corrente, che e' compreso di solito tra 10 e 20 mA, in 
corrispondenza della trasmissione di un 1, e dall'interruzione 
della linea ( corrente 0 ) in corrispondenza dell'invio di uno 0. 

Il generatore di corrente può' essere presente sul 
trasmettitore o sul ricevitore. Nel primo caso si parla di 
TRASMETTITORE ATTIVO e RICEVITORE PASSIVO, nel secondo caso 
viceversa. Nelle comunicazioni di migliore qualità* l'elemento 
passivo e' isolato elettricamente dall'apparato collegato (micro 
o stampante) tramite opto-isolatore. Questo consente che il 
trasmettitore ed il ricevitore non abbiano la stessa massa ( si 
ricorda che in questo tipo di collegamento la distanza può’ 
essere molto lunga e quindi e* probabile che trasmettitore e 
ricevitore abbiano terre diverse ). 

La comunicazione secondo lo standard EIA RS 232c e' 
specificata per distanze inferiori a quelle consentite dal loop 
di corrente (max. 15 m alla massima velocita’), ma consente di 
raggiungere velocita' di comunicazione superiori (19.600 baud). 

I segnali sono trasmessi ancora sotto forma di tensione, ma 
di valore piu' elevato di quello tipico della TTL; infatti un 
segnale di 1 logico corrisponde ad una tensione compresa fra -6V 
e -15V, uno 0 logico ad una tensione compresa fra +6V e +15V. 
Come potrete notare la differenza di tensione fra lo 0 e l’uno 
logico e' molto elevata e questo assicura una valida protezione 
da eventuali disturbi. Oltre a quanto sopra lo standard specifica 
che i fronti di commutazione non devono essere ripidi, bensì' con 
pendenza controllata. Questa ultima specifica fa si' che la 
frequenza massima del segnale sia limitata e riduce di molto i 
problemi di adattamento delle’ linee e di interferenza fra linee 
vicine. 

Lo standard EIA RS 232c, oltre che i livelli di segnale, 
specifica anche la forma del connettore (D a vaschetta a 25 




contatti, detto comunemente CANNON a 25 pin), la posizione dei 
segnali sui pin del connettore e la funzione di un certo numero 
di segnali accessori (DTR, DSR, CTS, RTS ...) che servono a 
facilitare la comunicazione fornendo un certo numero di 
informazioni accessorie, come il fatto che il trasmettitore ed il 
ricevitore sono accesi, che il trasmettitore e' pronto a 
trasmettere, etc. 

Lo standard EIA RS 232c e' uno dei mezzi di comunicazione 
piu' universali ed e' utilizzato per la comunicazione con video- 
terminali e stampanti, per mettere in comunicazione fra loro piu' 
calcolatori, sia a breve distanza tramite la connessione diretta, 
sia a lunga distanza, mediante la comunicazione attraverso linea 
telefonica ed opportuni apparati detti MODEM. 


INTERFACCIA SERIALE 

La prima schedina che abbiamo realizzato, da montarsi sulla 
scheda multifunzione, e' l'interfaccia per linea seriale 
asincrona, denominata SER 101. 

Tale interfaccia, che risultava una delle piu' richieste nel 
referendum che abbiamo fatto fra i soci alla fine del 1982, si 
basa su un controllore di linea seriale complesso, integrato in 
un unico chip ed in grado di svolgere tutte le funzioni 
necessarie per il controllo di una linea seriale asincrona. 

Il componente sopra nominato comprende inoltre il generatore 
di frequenza di baud e può' controllare direttamente i piu' usati 
segnali di handshake dello standard EIA RS 232c (DTR, DSR, CTS, 
RTS, RI, CD). 

Le principali caratteristiche della scheda SER 101 sono le 
seguenti : 


Modo: 

Baud-Rate: 
Formato: 

Diagnosi : 

Controllo: 


Interfaccia 


ASINCRONO 

Programmabile a software (qualsiasi 
frequenza da 50 a 32.400 baud) 
Selezionabile a software: 5-8 bit per 
carattere, presenza o assenza del 
controllo di parità', parità' pari o 
dispari, 1-2 bit di stop 
Segnalazione di errori nella ricezione 
di un carattere. Errori di: Trama, 
Parità', Accavallamento 

Da programma o ad INTERRUPT (Interrupts 
su : carattere ricevuto, carattere 

trasmesso, stato dei segnali CTS, DSR, 
RI, CD dello standard EIA RS 232c, 
errore nella ricezione di un carattere). 
Abilitazione a software della 

generazione di interrupt 
EIA RS 232c 

Loop di corrente 20 mA (attivo/passivo 
con isolatore ottico) 


A parte le caratteristiche strettamente tecniche, che 
saranno chiare solo per i piu' esperti dei soci, vi possiamo 
assicurare che tramite la SER 101 sara' possibile collegare la 
maggior parte delle periferiche seriali disponibili in commercio, 
senza bisogno di alcuna modifica od adattamento ulteriore. Sara' 
comunque possibile collegare anche le vecchie telescriventi 
Surplus che circolano ancora nel mercato degli hobbysti, quali la 
TG 7, ma con qualche adattamento elettrico, perche' questo tipo 
di apparati e' sprovvisto di interfacce standard. 

Come si può' notare dalle caratteristiche sopra elencate, la 



scheda di interfaccia seriale e' in grado di colloquiare con il 
microprocessore anche ad interrupt, oltre che a controllo di 
programma, caratteristica che ne eleva le prestazioni e che ci 
era stata chiesta da una ragguardevole frazione dei soci. 

Sempre dalle caratteristiche tecniche si può' vedere che la 
scheda SER 101 e' in grado di avere sia interfaccia elettrica EIA 
RS 232c, che loop di corrente. 

Il connettore di uscita e' del tipo da cavo piatto a 26 
contatti in due file, mentre lo standard EIA suddetto prevede un 
connettore D a vaschetta, detto comunemente CANNON. Ciò' e' stato 
fato per consentire il facile montaggio del connettore cannon sul 
retro di un eventuale mobile. Infatti la disposizione dei segnali 
sul connettore per cavo piatto e' tale che sul cavo piatto 
stesso possano essere "crimpati" da una parte il connettore 
normale (due file di contatti a passo 2,54 min) e dall'altra il 
connettore cannon da montare sul retro del mobile, che potrà' 
essere appunto del tipo "crimp". Con la disposizione dei contatti 
scelta i segnali sui pin del connettore cannon si troveranno 
nella esatta posizione richiesta dallo standard EIA RS 232c. 

Nel caso della interfaccia elettrica Loop di Corrente 20 mA, 
sara' possibile selezionare separatamente,tramite ponticelli, se 
il trasmettitore od il ricevitore dovranno essere attivi. Nel 
caso uno dei due elementi sia selezionato passivo, esso 
risulterà' isolato elettricamente dalla linea collegata, tramite 
kpto-isolatore, con tensione di isolamento superiore a 1000 V. 

Il paragrafo intitolato STANDARDS DI INTERFACCIAMENTO, 
presente su questo stesso bollettino, spiega piu' diffusamente il 
significato di molti dei termini, relativi alle interfacce 
seriali, utilizzati nel corso di questa presentazione. 

Nella fotografia e' mostrata una scheda SMF 001 con montate 
due prototipi di interfaccia seriale SER 101. 



La schedina SER 101 visibile sulla destra della fotografia 
monta tutti i componenti, quella sulla sinistra monta solo la 
parte relativa all'interfaccia EIA RS 232c. 

La SER 101 e' dotata di una nutrita serie di ponticelli, che 
consentono di adattarla con facilita* alla quasi totalità' delle 
periferiche seriali reperibili, senza avere la necessita’ di fare 
modifiche allo stampato od aggiungere parti esterne. Per il tipo 
di interfaccia piu' comune, pero', tali ponticelli sono già' 
chiusi nella posizione opportuna da piste di circuito stampato, 
facilmente agibili. 

Questo consente di evitare, di solito, complesse operazioni 
di ponticeIlatura, pur mantenendo la flessibilità' della scheda, 
che può' essere facilmente adattata interrompendo le piste 
suddette e ridisponendo i ponticelli nel modo piu' conveniente. 

Poiché' l'interfaccia elettrica di tipo EIA RS232c e' di 
gran lunga la piu’ comune, i kit della SER 101 vengono forniti 
completi solo dei componenti relativi a questo tipo di 
interfaccia. Chi volesse anche i componenti relativi al loop di 
corrente dovrà' richiedere anche il Kit di completamento LCC 101. 


MITTENTE 

MICRO design 
Via Rostan 1 
16155 Genova 


STAMPE 




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