Журнал LinuxFormat - перейти на главную

LXF134:Умный дом

Материал из Linuxformat
Версия от 14:55, 26 сентября 2011; Crazy Rebel (обсуждение | вклад)

(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)
Перейти к: навигация, поиск
Подписка на печатную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подписка на электронную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подшивки старых номеров журнала (печатные версии)
Весь 2014 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)

Содержание

Про­грам­ми­ру­ем пе­ри­фе­рию

При­ня­то го­во­рить, что Linux уме­ет все, кро­ме вар­ки ко­фе – но это не­прав­да. Ан­д­рей Бо­ров­ский не бу­дет пы­тать­ся вос­про­из­ве­сти ста­рое HOWTO на эту те­му, но пред­ста­вит вам ин­фор­ма­цию, по ко­то­рой вы смо­же­те на­пи­сать его са­ми.

Лет 50 на­зад в мо­де бы­ли про­гно­зы от­но­си­тель­но то­го, как бу­дет вы­гля­деть по­все­днев­ная жизнь в XXI ве­ке. Чи­тать их в на­ше вре­мя и за­бав­но, и ин­те­рес­но, и по­учи­тель­но од­но­вре­мен­но. Са­ми же фу­ту­ро­ло­ги про­шло­го, гля­дя на на­ше вре­мя, неиз­беж­но ис­пы­та­ли бы до­са­ду. И де­ло не толь­ко в том, что мы до сих пор не жи­вем до двух­сот лет и не ле­та­ем на Лу­ну по пу­тев­кам. По­смот­ри­те хо­тя бы на то, как мы ис­поль­зу­ем ком­пь­ю­те­ры! Вме­сто то­го, что­бы со­чи­нять му­зы­ку и про­кла­ды­вать мар­шру­ты для звез­до­ле­тов, мощней­шие вы­чис­ли­тель­ные сред­ства ис­поль­зу­ют­ся для об­ме­на кол­ко­стя­ми в Жи­вом жур­на­ле и про­смот­ра ви­део со­мнитель­но­го со­дер­жания. В этой ста­тье я пред­ла­гаю дру­гое при­менение этих мощ­но­стей – в ка­че­стве элек­трон­но­го моз­га для управ­ления уст­рой­ства­ми на­ше­го до­ма. Хо­ро­шем моз­гу нуж­ны хо­ро­шие муску­лы (или хо­тя бы пе­ри­фе­ри­че­ские нерв­ные окон­чания), так что мы со­сре­до­то­чим­ся на про­бле­мах со­пря­жения до­машнего ком­пь­ю­те­ра с внешними уст­рой­ства­ми.


Уст­рой­ства, ко­то­рые мы рас­смот­рим, от­ли­ча­ют­ся про­сто­той. Де­та­ли, необ­хо­ди­мые для их сбор­ки, най­дут­ся в ар­се­на­ле лю­бо­го за­яд­ло­го ком­пь­ю­тер­щи­ка. Ес­ли вы не лю­би­те па­ять – не бе­да, обой­дем­ся и без пай­ки. Та­кой под­ход име­ет обо­рот­ную сто­ро­ну: ис­поль­зуе­мые на­ми ре­шения не яв­ля­ют­ся про­фес­сио­наль­ны­ми и, ско­рее все­го, не по­дой­дут для уст­ройств, имею­щих хо­тя бы от­да­лен­ное про­мыш­лен­ное на­зна­чение. Стро­го го­во­ря, это имен­но то, что на­зы­ва­ет­ся сло­вом «hack». Ис­поль­зуе­мые мной под­хо­ды не пред­став­ля­ют ниче­го су­ще­ствен­но но­во­го. Опи­сания мно­гих из этих трю­ков мож­но най­ти в Ин­тернете, где они ори­ен­ти­ро­ва­ны в основ­ном на ОС Windows. Но когда я за­нял­ся ин­тел­лек­туа­ли­за­ци­ей сво­его до­ма, то об­на­ру­жил, что Linux го­раз­до луч­ше под­хо­дит для ре­шения этих за­дач, неже­ли ОС от Microsoft. Об этом я и со­би­ра­юсь вам рас­ска­зать. Пре­ж­де чем про­дол­жить, про­изнесу обя­за­тель­ное ри­ту­аль­ное за­кли­нание: сле­дуя при­ве­ден­ным здесь со­ве­там, вы дей­ствуе­те на свой страх и риск. Я за­ранее снимаю с се­бя от­вет­ствен­ность. Все при­ве­ден­ные элек­три­че­ские схе­мы но­сят при­бли­зи­тель­но-по­ка­за­тель­ный ха­рак­тер (па­ра­мет­ры ре­зи­сто­ров и кон­ден­са­то­ров не ука­зы­ваю). Ес­ли вы за­ду­мае­те реа­ли­зо­вать их – уточните па­ра­мет­ры са­мо­стоя­тель­но.

Наш луч­ший друг — параллельный порт

Па­рал­лель­ный порт как нель­зя луч­ше под­хо­дит для на­ших це­лей. Стан­дарт­ные на­пря­жения сиг­на­лов на его вы­во­дах со­от­вет­ству­ют уров­ням на­пря­жения TTL-элек­троники, и мы об­ла­да­ем над ними пол­ным кон­тро­лем: мо­жем уста­нав­ли­вать и сбра­сы­вать их на сколь угод­но про­дол­жи­тель­ное вре­мя. Хо­тя из­на­чаль­но па­рал­лель­ный порт пред­на­зна­чал­ся для вы­во­да дан­ных на прин­тер, в бо­лее поздних вер­си­ях стан­дар­та бы­ли до­бав­ле­ны воз­мож­но­сти чтения дан­ных с внешнего уст­рой­ства (те из вас, кто сел за ком­пь­ю­тер в 90‑х или ранее, на­вер­ное, пом­нят сканеры, ко­то­рые под­клю­ча­лись к ком­пь­ю­те­ру че­рез па­рал­лель­ный порт). Впро­чем, да­же са­мый «ту­пой» па­рал­лель­ный порт уме­ет счи­ты­вать внешние сиг­на­лы – на­при­мер, сиг­нал о том, что в прин­те­ре за­кон­чи­лась бу­ма­га. Схе­ма кон­так­тов па­рал­лель­но­го пор­та пред­став­ле­на на рис. 1. Мы рас­по­ла­га­ем во­се­мью линия­ми для пе­ре­да­чи дан­ных (в ба­зо­вой вер­сии пор­та – от ком­пь­ю­те­ра ко внешне­му уст­рой­ству), тре­мя линия­ми управ­ления (так­же ра­бо­таю­щи­ми на вы­вод) и пя­тью линия­ми со­стояния (ввод дан­ных). На ка­ж­дой из этих линий мо­жет быть уста­нов­ле­на ло­ги­че­ская единица (+5 В) или ноль (0 В). Для управ­ления внешним уст­рой­ством – на­при­мер, ре­ле – мы вы­во­дим уро­вень ло­ги­че­ской 1 на со­от­вет­ствую­щие ли­нии дан­ных пор­та (рис. 2).

Управ­лять па­рал­лель­ным пор­том из Linux мож­но дву­мя спо­со­ба­ми: с по­мо­щью фай­ла уст­рой­ства /dev/parport* и пу­тем непо­сред­ствен­но­го досту­па к ад­ре­сам пор­та. В обо­их слу­ча­ях для по­лу­чения досту­па к пор­ту про­грам­ма долж­на об­ла­дать пра­ва­ми root.

Рас­смот­рим, как ре­шить эту за­да­чу ме­то­дом непо­сред­ствен­но­го досту­па к пор­там (здесь нуж­но раз­ли­чать «порт» в том смыс­ле, о ко­то­ром мы го­во­ри­ли вы­ше, и «порт уст­рой­ства» как ка­нал об­ме­на дан­ны­ми, ото­бра­жен­ный в ад­рес­ное про­стран­ство).

Про­грам­ма, пред­став­лен­ная на листин­ге, пред­ла­га­ет поль­зо­ва­те­лю вве­сти чис­ло и уста­нав­ли­ва­ет сиг­на­лы на линиях дан­ных па­рал­лель­но­го пор­та в со­от­вет­ствии с маской его би­тов. 

 #include <fcntl.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <sys/io.h>
 #include <iostream>
 using namespace std;
 int main()
 {
    int addr = 0x378;
    if (ioperm(addr,1,1)) {
              cout << “Невозмож но ус тановить разрешения
 на дос туп к порту. Вы долж ны быть root'ом.” << endl;
              return ­1;
    }
    char i = 1;
    while (i) {
      cout << “Введи те чис ло”;
      cin >> i;
      outb(i, addr);
      cout << “Записано” << endl;
    }
    return 0;
 }


0x378 – ад­рес ре­ги­ст­ра дан­ных пер­во­го па­рал­лель­но­го пор­та ком­пь­ю­те­ра. Ес­ли в систе­ме есть вто­рой па­рал­лель­ный порт, до­ступ к его ре­ги­ст­ру дан­ных осу­ще­ств­ля­ет­ся че­рез ячей­ку по ад­ре­су 0x278. Что­бы по­лу­чить доступ к ад­ре­су ре­ги­ст­ра пор­та, про­грам­ма долж­на за­про­сить и по­лу­чить со­от­вет­ствую­щие пол­но­мо­чия. Мы де­ла­ем это с по­мо­щью функ­ции ioperm(), ко­то­рая доступ­на толь­ко про­цес­сам, вы­пол­няю­щим­ся с пра­ва­ми root. Пер­вый ее ар­гу­мент – на­чаль­ный ад­рес пор­та уст­рой­ства, к ко­то­ро­му мы хо­тим по­лу­чить доступ. Вто­рой ар­гу­мент – раз­мер об­ласти па­мя­ти в бай­тах. Тре­тий ар­гу­мент ука­зы­ва­ет, дол­жен ли доступ быть вклю­чен (1) или вы­клю­чен (0). Ес­ли функ­ция вы­полнена успеш­но, она воз­вра­ща­ет ноль, в про­тив­ном слу­чае – -1. По­лу­чив до­ступ к пор­ту уст­рой­ства, мы мо­жем запи­сы­вать дан­ные с по­мощью функ­ций outb(), outw(), outl(), где b оз­на­ча­ет byte, w – word, l – long. Так, на­при­мер, ес­ли мы за­пи­шем в ре­гистр по ад­ре­су 0x378 чис­ло 4, на вы­во­де 4‑го разъ­е­ма па­рал­лель­но­го пор­та (линия D2) бу­дет уста­нов­ле­но на­пря­жение, со­от­вет­ствую­щее ло­ги­че­ской 1. Про­ве­рить же ра­бо­ту про­грам­мы, управ­ляю­щей пор­том, очень про­сто. Для это­го нам по­на­до­бят­ся несколь­ко све­то­дио­дов и ка­бель Centronics, ко­то­рым в бы­лые вре­ме­на со­еди­ня­ли ком­пь­ю­те­ры и прин­те­ры (рис. 3). По­сколь­ку па­рал­лель­ный порт пре­достав­ля­ет нам 8 линий дан­ных, с по­мо­щью од­но­го толь­ко ре­ги­ст­ра дан­ных мы мо­жем управ­лять во­се­мью уст­рой­ства­ми. Этим воз­мож­но­сти па­рал­лель­но­го пор­та не ис­чер­пы­ва­ют­ся.

Как уже от­ме­ча­лось, че­рез ре­гистр со­стояния мы мо­жем пе­ре­да­вать дан­ные от внешнего уст­рой­ства к ком­пь­ю­те­ру. Про­стей­шее та­кое уст­рой­ство – дат­чик раз­мы­кания. Он мо­жет, на­при­мер, со­об­щить систе­ме, что кто-то от­крыл вход­ную дверь, ок­но или двер­цу сей­фа. Ка­ким об­ра­зом взаи­мо­дей­ству­ет внешнее уст­рой­ство и линия со­стояния пор­та? По умол­чанию на линиях S3–S7 уста­нов­ле­ны уровни ло­ги­че­ской 1, и маска ре­ги­ст­ра со­стояния вы­гля­дит как 11111000b. Что­бы уста­но­вить на од­ной из линий со­стояния ло­ги­че­ский ноль, мы про­сто за­мы­ка­ем эту линию с зем­лей пор­та че­рез со­про­тив­ление 300–500 Ом. В ре­зуль­та­те зна­чение со­от­вет­ствую­ще­го би­та в ре­ги­ст­ре ста­но­вит­ся рав­ным ну­лю. Та­ким об­ра­зом, сбро­шен­ный бит сви­де­тель­ству­ет о том, что цепь замк­ну­та; уста­нов­лен­ный – о том, что ра­зомк­ну­та. Ниже при­во­дит­ся фраг­мент про­грам­мы, ко­то­рая кон­тро­ли­ру­ет со­стояние дат­чи­ка раз­мы­кания (пред­по­ла­га­ет­ся, что дат­чик под­клю­чен к линии S5 (вы­вод 12). 

 int main()
 {
    int addr = 0x379;
    if (ioperm(addr,1,1)) {
               cout << “Невозмож но ус тановить разрешения
 на дос туп к порту. Вы долж ны быть root'ом.” << endl;
               return ­1;
    }
    char i;
    while (1) {
      i = inb(addr);
      if (i & 32)
                  cout << “Разомкнуто” << endl;
      else
               cout << “Замкнуто” << endl;
      sleep(1);
    }
    return 0;
 }

Ре­гистр со­стоя­ния пор­та LPT1 дос­ту­пен по ад­ре­су 0x379, а пор­та LPT2 – со­от­вет­ст­вен­но 0x279.

Как бы­ло от­ме­че­но вы­ше, с па­рал­лель­ным пор­том мож­но ра­бо­тать и че­рез файл уст­рой­ст­ва (/dev/parport*, где * – чис­ло, обо­зна­чаю­щее но­мер пор­та). По­сле то­го как мы от­кры­ли уст­рой­ст­во пор­та 

fd = open(“/dev/parport0”, O_RDWR|O_NONBLOCK);

мы мо­жем на­стро­ить его с по­мо­щью вы­зо­вов ioctl(). На­при­мер, ко­ман­да PPCLAIM от­кры­ва­ет про­грам­ме дос­туп к пор­ту: 

if (ioctl(fd,PPCLAIM) <0)
  printf (“Ошиб­ка!”);

Порт, за­ня­тый с по­мо­щью вы­зо­ва PPCLAIM, мо­жет быть ос­во­бо­ж­ден с по­мо­щью вы­зо­ва PPRELEASE. Кон­стан­ты и мак­ро­сы, имею­щие от­но­ше­ние к па­рал­лель­но­му пор­ту, оп­ре­де­ле­ны в за­го­ло­воч­ных фай­лах <linux/parport.h> и <linux/ppdev.h>.

Для за­пи­си дан­ных в порт его мож­но пе­ре­вес­ти в ре­жим бай­то­вой пе­ре­да­чи: 

int mode = IEEE1284_MODE_BYTE; /* or IEEE1284_MODE_NIB­BLE, etc. */
ioctl(fd,PPNEGOT,&mode);

по­сле че­го мож­но ис­поль­зо­вать обыч­ную функ­цию write(). Для чте­ния со­стоя­ния пор­та мы вос­поль­зу­ем­ся вы­зо­вом PPRSTATUS: 

int status;
ioctl(fd, PPRSTATUS, &status);

По­сле­до­ва­тель­ный порт

Этот порт го­раз­до мень­ше под­хо­дит для на­ших экс­пе­ри­мен­тов – пре­ж­де все­го по­то­му, что он бо­лее «ин­тел­лек­туа­лен», неже­ли па­рал­лель­ный. Ес­ли в па­рал­лель­ном пор­ту для пе­ре­да­чи од­но­го бай­та со­от­вет­ствую­щие уровни вы­став­ля­ют­ся од­но­вре­мен­но на вось­ми линиях, то в по­сле­до­ва­тель­ном од­на линия ис­поль­зу­ет­ся для пе­ре­да­чи всех вось­ми би­тов (элек­троника, управ­ляю­щая пор­том, «зна­ет», когда за­кан­чи­ва­ет­ся пе­ре­да­ча од­но­го би­та и на­чи­на­ет­ся пе­ре­да­ча сле­дую­ще­го). Ис­поль­зо­вать по­сле­до­ва­тель­ный порт для пол­но­цен­но­го управ­ления внешним уст­рой­ством мож­но толь­ко в том слу­чае, ес­ли внешнее уст­рой­ство осна­ще­но та­кой же ум­ной элек­троникой. Тем не менее, как минимум 4 ли­нии по­сле­до­ва­тель­но­го пор­та мож­но ис­поль­зо­вать так же, как мы ис­поль­зу­ем линии па­рал­лель­но­го. Из этих че­ты­рех линий две пред­на­зна­че­ны для пе­ре­да­чи дан­ных от уст­рой­ства со­пря­жения в ком­пь­ю­тер, а две – на­обо­рот, от ком­пь­ю­те­ра к уст­рой­ству со­пря­жения; их мы и рас­смот­рим. Речь идет о линиях DTR (Data Terminal Ready – ком­пь­ю­тер го­тов к об­ме­ну дан­ны­ми) и RTS (Re­quest To Send) – за­прос на пе­ре­да­чу дан­ных. В от­ли­чие от са­мих линий пе­ре­да­чи дан­ных, сиг­на­лы на этих слу­жеб­ных линиях мо­гут уста­нав­ли­вать­ся на сколь угод­но дли­тель­ное вре­мя (так же, как и в слу­чае с па­рал­лель­ным пор­том). Ес­ли мы хо­тим пе­ре­да­вать сиг­на­лы от внешнего уст­рой­ства в ком­пь­ю­тер, мы мо­жем восполь­зо­вать­ся линия­ми DSR (Data Set Ready – внешнее уст­рой­ство го­то­во к ра­бо­те) и CTS (Clear To Send – внешнее уст­рой­ство го­то­во к пе­ре­да­че дан­ных).

Од­на­ко ра­до­вать­ся ра­но. Еще од­на про­бле­ма свя­за­на с тем, что уровни на­пря­жения, ис­поль­зуе­мые по­сле­до­ва­тель­ным пор­том для ото­бра­жения ну­лей и единиц, от­ли­ча­ют­ся от уровней, ко­то­рые ис­поль­зу­ет па­рал­лель­ный порт (и дру­гая рас­про­странен­ная циф­ро­вая элек­троника). При ра­бо­те с по­сле­до­ва­тель­ным пор­том ло­ги­че­ской единице со­от­вет­ству­ет на­пря­жение от -3 до -25 В, а ло­ги­че­ско­му ну­лю – от +3 до +25 В (в дру­гих источниках – от -3 до -12 В и от +3 до +12 В со­от­вет­ствен­но). В мо­ей систе­ме на­пря­жения со­став­ля­ли -12 В и +3 В. Их, мяг­ко го­во­ря, неудоб­но ис­поль­зо­вать на­пря­мую. Ско­рее все­го, вам при­дет­ся вы­полнить пре­об­ра­зо­вание уровней на­пря­жения по­сле­до­ва­тель­но­го пор­та к стан­дарт­ным уров­ням TTL. Са­мый по­пу­ляр­ный пре­об­ра­зо­ва­тель та­ко­го ро­да – мик­ро­схе­ма MAX232 (рис. 4) и ее мно­го­чис­лен­ные ана­ло­ги. Под­роб­ные све­дения об этой мик­ро­схе­ме мож­но по­лу­чить по ад­ре­су http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/1798. По­сколь­ку сиг­на­лы по­сле­до­ва­тель­но­го пор­та прак­ти­че­ски все­гда при­хо­дит­ ся пре­об­ра­зо­вы­вать в сиг­на­лы ло­ги­ки TTL, по­доб­ные пре­об­ра­зо­ва­те­ли есть поч­ти в ка­ж­дом уст­рой­стве, ко­то­рое мо­жет по­лу­чать дан­ные с по­сле­до­ва­тель­но­го пор­та. Мик­ро­схе­ма по­зво­ля­ет пре­об­ра­зо­вы­вать сиг­на­лы с че­ты­рех линий (две линии в пря­мом, две линии в об­рат­ном на­прав­лении). Об­щая схе­ма с ис­поль­зо­ванием пре­об­ра­зо­ва­те­ля MAX232 при­ве­де­на на рис. 5. Сиг­нал, по­дан­ный с по­сле­до­ва­тель­но­го пор­та на вход RS232 In (1), поя­вит­ся в пре­об­ра­зо­ван­ном ви­де на вы­хо­де TTL OUT (1) и так да­лее.

Для про­грамм­но­го управ­ления по­сле­до­ва­тель­ным пор­том мы восполь­зу­ем­ся штат­ны­ми сред­ства­ми Linux. Необ­хо­ди­мые кон­стан­ты и мак­ро­сы оп­ре­де­ле­ны в фай­ле <termios.h>. По­че­му termios? Де­ло в том, что в ста­ро­давние вре­ме­на к по­сле­до­ва­тель­но­му пор­ту Unix ча­ще все­го под­клю­ча­ли тер­ми­нал (ли­бо на­пря­мую, ли­бо че­рез «про­слой­ку» из двух мо­де­мов и те­ле­фон­ной линии). Ниже при­во­дит­ся про­стень­кая про­грам­мка, ко­то­рая уста­нав­ли­ва­ет и сбра­сы­ва­ет сиг­нал RTS с ин­тер­ва­лом при­мер­но в од­ну се­кун­ду. 

 #include <unistd.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <errno.h>
 #include <stdio.h>
 #include <sys/ioctl.h>
 #include <termios.h>
 int main() {
   int fd;
   int status;
   fd = open(“/dev/ttyS0”, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NDELAY);
   if (fd == ­1) {
      perror(“Не могу от крыть файл уст ройст ва ­ “);
      return ­1;
   }
   else
     fcntl(fd, F_SETFL, 0);
   while (1) {
     ioctl(fd, TIOCMGET, &status);
     if (!status) {
       printf(“Порт недос ту пен\n”);
       return ­1;
     }
     status &= ~TIOCM_RTS;
     ioctl(fd, TIOCMSET, &status);
     sleep(1);
     ioctl(fd, TIOCMGET, &status);
     status |= TIOCM_ RTS;
     ioctl(fd, TIOCMSET, &status);
     sleep(1);
   }
   return 0;
 }


По­сле­до­ва­тель­ные пор­ты пред­став­ле­ны в Linux уст­рой­ства­ми /dev/ttyS*, где * – чис­ло (как пра­ви­ло, от 0 до 7), со­от­вет­ствую­щее но­ме­ру пор­та. Пoрту COM1 со­от­вет­ству­ет уст­рой­ство /dev/ttyS0 и так да­лее. Пре­фикс tty то­же на­ме­ка­ет на то, что когда-то пор­ты ис­поль­зо­ва­лись для под­клю­чения тер­ми­на­лов. С этим же свя­за­на необ­хо­ди­мость ис­поль­зо­вать флаг O_NOCTTY при от­кры­тии фай­ла уст­рой­ства – без него от­кры­тое уст­рой­ство-тер­ми­нал ста­ло бы управ­ляю­щим тер­ми­на­лом на­шей про­грам­мы (и весь стан­дарт­ный ввод/вы­вод вы­пол­нял­ся бы че­рез него). Флаг O_NDELAY го­во­рит систе­ме, что на на­ши опе­ра­ции вво­да/вы­во­да не долж­но вли­ять со­стояние сиг­на­ла DCD (об­на­ру­жение несу­щей дан­ных). По­лу­чив де­ск­рип­тор фай­ла пор­та, мы мо­жем управ­лять им с по­мо­щью ioctl(). Вы­зов ioctl() с кон­стан­той TIOCMGET воз­вра­ща­ет в треть­ем па­ра­мет­ре маску би­тов со­стояния пор­та. Сре­ди этих би­тов есть и ин­те­ре­сую­щие нас DTR, RTS, DSR и DTS. Вы­де­лить со­от­вет­ствую­щие би­ты в маске со­стояния мож­но с по­мо­щью кон­стант TIOCM_DTR, TIOCM_RTS, TIOCM_DSR и TIOCM_CTS. Что­бы из­менить со­стояние пор­та со сто­ро­ны ком­пь­ю­те­ра, нуж­но запи­сать но­вую маску сиг­на­лов с по­мо­щью вы­зо­ва ioctl() с коман­дой TIOCMSET.

Про­грам­ма управ­ля­ет сиг­на­ла­ми пор­та COM1. Ес­ли ука­зан­ный порт в систе­ме от­сут­ству­ет, в маске би­тов со­стояния по­сле вы­зо­ва ioctl() со вто­рым па­ра­мет­ром TIOCMGET бу­дет запи­са­но зна­чение 0.

Про­грам­му сле­ду­ет за­пускать от имени поль­зо­ва­те­ля root, ина­че ей бу­дет от­ка­за­но в досту­пе к фай­лу пор­та. Са­мый про­стой спо­соб про­тести­ро­вать ра­бо­ту про­грам­мы – про­ве­рить на­пря­жения на кон­так­тах разъ­е­ма. На­пря­жение за­ме­ря­ет­ся ме­ж­ду вы­во­дом 5 (зем­ля) и 4 (DTR) или 7 (RTS). Для удоб­ства мож­но под­клю­чить нуль-мо­дем­ный ка­бель. Уч­ти­те толь­ко, что ка­бе­ли бы­ва­ют пол­ные и непол­ные. В непол­ном ка­бе­ле ин­те­ре­сую­щие нас линии DTR и RTS замк­ну­ты на линии DSR и CTS то­го же уст­рой­ства, то есть со­пря­жен­ное уст­рой­ство про­сто не по­лу­чит сиг­на­лы че­рез та­кой ка­бель. Помните так­же, что сиг­нал, ко­то­рый по­яв­ля­ет­ся на вы­хо­де DTR пор­та ком­пь­ю­те­ра, бу­дет пе­ре­ки­нут ка­бе­лем на линию DSR внешнего уст­рой­ства, а сиг­нал RTS поя­вит­ся, со­от­вет­ствен­но, на линии CTS. В ка­бе­лях, пред­на­зна­чен­ных для под­клю­чения мо­де­мов, линии не пе­ре­кре­щи­ва­ют­ся.

Па­лоч­ка ра­до­сти

Еще один ин­те­рес­ный для нас порт – порт джой­сти­ка или иг­ро­вой. Ско­рее все­го, он не вы­ве­ден на зад­нюю панель ва­ше­го ПК, но его мож­но най­ти на ма­те­рин­ской пла­те (рис. 6) или на зву­ко­вой кар­те (для экс­пе­ри­мен­тов луч­ше все­го по­дой­дет ста­рая ненуж­ная «зву­ко­ву­ха»). В от­ли­чие от дру­гих рас­смот­рен­ных пор­тов, порт джой­сти­ка ра­бо­та­ет толь­ко на ввод дан­ных. Он досту­пен по ад­ре­су 0x201, и с ним мож­но ра­бо­тать с по­мо­щью функ­ций inb() и outb() так же, как мы ра­бо­та­ем с па­рал­лель­ным пор­том.

Стар­шие 4 би­та бай­та счи­тан­но­го из ре­ги­ст­ра 0x201 от­ра­жа­ют со­стояние кно­пок джой­сти­ка. Их мож­но ис­поль­зо­вать так же, как мы ис­поль­зо­ва­ли линии со­стояния па­рал­лель­но­го пор­та. Млад­шие 4 би­та ин­те­реснее: они свя­за­ны с че­тырь­мя из­ме­ри­те­ля­ми со­про­тив­ления (в ин­тер­ва­ле при­мер­но от 0 до 100 кОм). В прин­ци­пе, порт джой­сти­ка мож­но ис­поль­зо­вать как про­стой АЦП. Ве­ли­чи­на со­про­тив­ления из­ме­ря­ет­ся по ско­ро­сти за­ряд­ки кон­ден­са­то­ра сле­дую­щим об­ра­зом: по умол­чанию кон­ден­са­то­ры за­ря­же­ны, и зна­чения со­от­вет­ствую­щих им би­тов в ре­ги­ст­ре пор­та рав­ны 1. В от­вет на запись лю­бо­го зна­чения в порт кон­ден­са­то­ры раз­ря­жа­ют­ся, а со­от­вет­ствую­щие им би­ты принима­ют зна­чение 0. Че­рез неко­то­рое вре­мя (про­пор­цио­наль­ное ве­ли­чине из­ме­ряе­мых со­про­тив­лений) кон­ден­са­то­ры сно­ва за­ря­дят­ся, и со­от­вет­ствую­щие би­ты ре­ги­ст­ра по­лу­чат зна­чение 1. Из ска­зан­но­го оче­вид­но, что для кор­рект­но­го из­ме­рения ве­ли­чи­ны со­про­тив­ления необ­хо­ди­мо точ­но из­ме­рить вре­мя с мо­мен­та, когда би­ты со­стояния кон­ден­са­то­ров бы­ли сбро­ше­ны и до мо­мен­та их восста­нов­ления (ин­тер­вал вре­мени со­став­ля­ет несколь­ко мик­ро­се­кунд). В мно­го­за­дач­ной систе­ме это, мяг­ко го­во­ря, непро­сто сде­лать. Непро­сто, но не невоз­мож­но!

Для об­ра­бот­ки сиг­на­лов с пор­та джой­сти­ка мы мо­жем восполь­зо­вать­ся «са­мым мощ­ным ору­жи­ем» поль­зо­ва­тель­ских про­грамм Linux – систем­ным вы­зо­вом iopl(). Этот вы­зов (ко­то­рый ра­бо­та­ет толь­ко для про­цес­со­ров, осно­ван­ных на ар­хи­тек­ту­ре i386) по­зво­ля­ет про­грам­ме, вы­пол­няю­щей­ся с пра­ва­ми root, по­лу­чить осо­бые при­ви­ле­гии при ра­бо­те с про­цес­со­ром и пор­та­ми вво­да-вы­во­да. По­сле вы­зо­ва iopl() с ар­гу­мен­том 3 про­грам­ма по­лу­ча­ет воз­мож­ность управ­лять фла­гом пре­ры­ваний с по­мо­щью команд про­цес­со­ра CLI и STI. За­бло­ки­ро­вав об­ра­бот­ку пре­ры­ваний (на как мож­но мень­шее вре­мя) про­грам­ма смо­жет из­ме­рить про­дол­жи­тель­ность вре­мени за­ряд­ки с мак­си­маль­но доступ­ной точ­но­стью. Ра­зу­ме­ет­ся, с точ­ки зрения «боль­шо­го сти­ля» про­грам­ми­ро­вания, бло­ки­ро­вание пре­ры­ваний поль­зо­ва­тель­ской про­грам­мой не одоб­ря­ет­ся, так как при­во­дит к сни­же­нию про­из­во­ди­тель­но­сти сис­те­мы (и это еще не са­мое худ­шее, что мо­жет быть), но мы еще в на­ча­ле до­го­во­ри­лись, что бу­дем иг­рать не по пра­ви­лам.

Внеш­ний COM-порт

Тот факт, что в на­ших про­грам­мах взаи­мо­дей­ст­вия с по­сле­до­ва­тель­ным пор­том мы не об­ра­ща­ем­ся к ре­ги­ст­рам обо­ру­до­ва­ния на­пря­мую, при­но­сит нам не­ожи­дан­ную поль­зу. Бла­го­да­ря это­му мы мо­жем ис­поль­зо­вать на­ши про­грам­мы с та­ки­ми уст­рой­ст­ва­ми, как пе­ре­ход­ник USB-Serial (см. рис.).

Ес­ли в Windows для под­клю­че­ния та­ко­го уст­рой­ст­ва при­дет­ся спе­ци­аль­но ус­та­нав­ли­вать драй­ве­ра, то в Linux c яд­ра­ми 2.6.x все драй­ве­ра уже ус­та­нов­ле­ны и за­гру­жа­ют­ся при под­клю­че­нии уст­рой­ст­ва ав­то­ма­ти­че­ски. Этим уст­рой­ст­вам со­от­вет­ст­ву­ют фай­лы /dev/ttyUSB*, где * – но­мер пор­та. Для ра­бо­ты с эти­ми пор­та­ми мож­но ис­поль­зо­вать те же вы­зо­вы ioctl(), что и для встро­ен­ных пор­тов, но нуж­но учи­ты­вать не­ко­то­рые ню­ан­сы. Ес­ли уст­рой­ст­во по ка­кой-то при­чи­не от­клю­чи­лось (а в хо­де экс­пе­ри­мен­тов с пор­том это про­изой­дет не­од­но­крат­но), драй­вер от­кро­ет но­вое, ис­поль­зуя пер­вое сво­бод­ное имя фай­ла, от­лич­ное от ра­нее ис­поль­зо­ван­но­го (в от­ли­чие от уст­ройств /dev/ttyS*, для уст­ройств /dev/tty­USB* су­ще­ст­ву­ют толь­ко фай­лы, со­от­вет­ст­вую­щие ре­аль­но под­клю­чен­ным уст­рой­ст­вам). В мо­их экс­пе­ри­мен­тах име­на уст­ройств «пры­га­ли» ме­ж­ду /dev/ttyUSB0 и /dev/ttyUSB1. В са­мом про­стом слу­чае мож­но про­сто пе­ре­би­рать до­пус­ти­мые име­на уст­ройств и пы­тать­ся от­крыть их. Мож­но вос­поль­зо­вать­ся так­же со­дер­жи­мым ди­рек­то­рий /dev/serial/by-id/ и /dev/serial/by-path/. Эти ди­рек­то­рии со­дер­жат сим­во­ли­че­ские ссыл­ки на пор­ты, под­клю­чен­ные к сис­те­ме в дан­ный мо­мент. Име­на фай­лов-ссы­лок так­же бо­лее ин­фор­ма­тив­ны, не­же­ли про­стые име­на фай­лов уст­ройств.

Источник — «http://wiki.linuxformat.ru/wiki/index.php?title=LXF134:%D0%A3%D0%BC%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%B4%D0%BE%D0%BC&oldid=12626»
Персональные инструменты
купить
подписаться
Яндекс.Метрика