RS-232 (serielle Schnittstelle) auslesen

[derBenny]

So, da es eine Gruppenarbeit ist und sich jeder um einen anderen Ansatz zum Auslesen der seriellen Schnittstelle kümmert (damit wir am Ende ein möglichst breites Spektrum an Möglichkeiten zumindest untersucht haben), arbeite ich trotz der gut gemeinten Ratschläge, das Problem mit einer höheren Sprache zu lösen, vorerst weiter mit Assembler (Aber zumindest den vorgeschlagenen Netwide Assembler).

Ich habe dieses Programm geschrieben:

Code:

; ------------------------------
; Empfängt 14 Byte vom Multimeter
; an der seriellen Schnittstelle
; und gibt sie aus.
; ------------------------------


segment stapel stack 
  resb 80h ; 128 Byte für den Stack
  ; (auch wenn er hier nicht gebraucht wird)



segment code

; ------------------------------
; Hauptprogramm
; ------------------------------

..start:
  mov ax, daten
  mov ds, ax

  call initialisieren
  call status_ausgeben
  

  ; Schleife von 13 bis 0
  ; d.h.: 14 Bytes empfangen (siehe Datenformat)
  ; Datenformat des A-4660-Multimeters:
    ; Byte      1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E
    ; Beispiel  D C - 1 . 9 9 9 9       V CR (CR: Zeilenumbruch)
 
  mov cx, 000Dh       
  schleife_auslesen:
    ; Status prüfen
      mov ah, 03h
      mov dx, [com1]
      int 14h
      and ah, 00000001b
      cmp ah, 00000001b ; Wenn Daten vorhanden sind ...
      je empfangen ; ... direkt empfangen, sonst ...
      call d_senden ; ... "D"-Befehl senden.
    empfangen:
      call zeichen_empfangen
      call zeichen_ausgeben
  loop schleife_auslesen


  ; Beenden
  mov ah, 4Ch
  int 21h
  
; Ende des Programmes  



; ------------------------------
; Unterprogramme
; ------------------------------  
  
initialisieren:
  mov ax, 0000h
  mov dx, [com1]
  mov al, 10100111b
  ; Konfigurationsbyte
    ; Zeichenkodierung: 7 bit >> 10
    ; Stoppbits: 2            >> 1
    ; Parität: None           >> 00
    ; Durchsatz: 9600 bit/s   >> 111
  int 14h
  ret


status_ausgeben:
  mov ah, 03h
  mov dx, [com1]
  int 14h
  mov dl, ah
  mov ah, 02h
  int 21h
  ret


zeichen_empfangen:
  ; Zeichen empfangen
  mov dx, [com1]
  mov ax, 0000h
  mov ah, 02h
  int 14h
  mov [zeichen], al
  ret


zeichen_ausgeben:
  mov dx, [com1]
  mov dl, [zeichen]
  mov ah, 02h
  int 21h
  ret


d_senden:
  mov ah, 01h
  mov al, 44h ; ASCII für "D"
  mov dx, [com1]
  int 14h
  ret
  
  
  
; ------------------------------
; Variablen
; ------------------------------

segment daten
  zeichen db 00h  ; Zum Zwischenspeichern eines empfangenen Bytes
  com1 dw 0000h

Es überprüft, ob an der seriellen Schnittstelle Daten vorhanden sind und gibt sie aus. Wenn keine Daten vorhanden sind, wird der "D"-Befehl an das Gerät geschickt, der nach dem >> Informationsblatt des Gerätes (PDF, ~600 kB), (siehe Seite 3) die Datenübertragung aktivieren soll.

Allerdings werden neben dem Status der seriellen Schnittstelle keine Daten ausgegeben, sondern nur "D"s, bzw, wie ich inzwischen herausgefunden habe, das, was gerade im AL-Register (und damit wegen einer Zuweisung in der Variable "zeichen") steht, in ASCII. Dabei sollte die Funktion "zeichen_empfangen" eigentlich das an der Schnittstelle vorhandene Zeichen in AL speichern (siehe >> Interrupt 14).

Ist das Gerät kaputt (die Anzeige am Gerät selber funktioniert noch problemlos und richtig, es ist eben nur ein bischen älter) oder habe ich irgendetwas falsch gemacht?

[Crash-Override]

http://dsdt.info/projekte/internet/?id=35

vll ist das ja ganz interessant für dich.

[derBenny]

http://dsdt.info/projekte/internet/?id=35
vll ist das ja ganz interessant für dich.

...

Nun habe ich mich 10 Minuten lang darüber geärgert, dass das Programm nicht funktioniert, bis mir einfiel, dass ich an diesem Computer gar keinen COM-Port habe. -_-
Naja, das Messgerät ist leider Eigentum der Schule, wo es aus diesem Grund auch momentan steht, aber ich werde das Programm Montag in einer Freistunde mal ausprobieren, um zu sehen, ob das Gerät überhaupt funktioniert. Danke für den Link.

[derBenny]

Um mich etwas genauer mit der Funktionsweise der seriellen Schnittstelle zu beschäftigen und mir nicht bloß von Microsoft und ihrem Interrupt 14h den Arsch hinterhertragen zu lassen habe ich versucht, die serielle Schnittstelle mit einer Anleitung aus dem Internet selber zu initialisieren. Allerdings habe ich Probleme mit einem Assembler-Befehl. Es geht um out.
Die allgemeine Syntax lautet:

Code:

out (Portadresse), (Allgemeines Register)

Kann mir jemand Folgendes erklären:

Code:

Im Register "al" bzw "ah" steht das auszugebende
Byte, in "dx" die Adresse von COM1.

out dx, al     --> Funktioniert problemlos
out dx, ah     --> "Invalid combination of opcode and operands"

Sowohl AL als auch AH sind doch 8-Bit-Register, warum verhalten sie sich dann an dieser Stelle unterschiedlich?


Damit kann ich allerdings noch leben. Was mir merkwürdig vorkommt ist allerdings, dass folgende Syntax des out-Befehls einen Fehler verursacht:

Code:

"com1" hat den Wert 03F8h, die Adresse von COM1.

out [com1], al     --> "Invalid combination of opcode and operands"
out 03F8h, al     --> "Warning: Unsigned byte value exceeds bounds"

[Rolus]

Out akzeptiert als zweiten Operanden prinzipiell nur al. Das hat vermutlich intern einige Vorteile und man muss sich einfach daran halten. Die Adresse darf, soweit ich weiß, bis 255 als Direktwert angegeben werden. Danach sollte man dafür das dx Register nutzen und und keine Variable.

freundliche Grüße, Rolus

[derBenny]

Danke, das erwähnen viele Quellen, die ich im Internet gefunden habe, gar nicht.
[FONT="Courier New"]out [com1], whatever[/FONT] wäre so schön anschaulich gewesen. Dadurch, dass ich nun vorher den zu versendenden Wert an AL und die Port-Adresse an DX senden muss, verdreifacht sich die Schreibarbeit und der Quelltext wird recht unübersichtlich, aber dagegen lässt sich wohl nicht viel machen.

Gibt es eigentlich irgendeine Möglichkeit, einen Timer unter Assembler einzusetzen? Ich würde die Schleife, die auf Daten von dem Gerät wartet, ganz gerne unterbrechen, wenn nach beispielsweise 2 Sekunden noch keine Daten gesendet worden sind.

[Rolus]

Gibt es eigentlich irgendeine Möglichkeit, einen Timer unter Assembler einzusetzen? Ich würde die Schleife, die auf Daten von dem Gerät wartet, ganz gerne unterbrechen, wenn nach beispielsweise 2 Sekunden noch keine Daten gesendet worden sind.

...

Du könntest dir ja selbst einen kleinen Timer schreiben. Wie man die Uhrzeit ausliest etc. dürfte man mit Google schnell finden. Oder du nutzt einen fertigen, wie zum Beispiel den Timer der WinAPI. Am einfachsten wäre es aber, eine Schleife zu schreiben, die immer überprüft, ob ein neues Zeichen da ist, und nur dann vom Port liest, wenn ein neue Wert vorhanden ist.

freundliche Grüße, Rolus

[derBenny]

Am einfachsten wäre es aber, eine Schleife zu schreiben, die immer überprüft, ob ein neues Zeichen da ist, und nur dann vom Port liest, wenn ein neue Wert vorhanden ist.

...

Das habe ich ja getan. Die Schleife bricht im Moment nur dann ab, wenn 14 Bytes von dem Gerät empfangen wurden (14 hängt mit dem Datenformat des Multimeters zusammen). Aber es kann ja auch vorkommen, dass das Gerät aus irgendeinem Grund nichts sendet, dann muss die Schleife nach einer gewissen Zeit auch abgebrochen und eine Fehlermeldung ausgegeben werden. Dafür brauche ich den Timer.

Naja, ich werde einfach mal suchen, dafür gibt es sicher fertige DOS-Interrupts, die man aufrufen kann. Aber nicht mehr heute. ^^

[derBenny]

Ich habe das von Crash-Override gepostete Programm mal ausprobiert und festgestellt, dass das Gerät funktioniert. Man sendet ein großes "D" und das Gerät gibt die derzeitige Messwertanzeige zurück.
Mein Programm funktioniert allerdings nicht, es gibt nichts aus und wird einfach kurz nach dem Start beendet (nichteinmal eine halbe Sekunde). Ich habe keine Ahnung, wo der Fehler liegt.
Die Empfangsschleife wird mehrfach durchlaufen, dass habe ich schon überprüft. Genaueres kann ich nicht sagen, da das Gerät in der Schule steht und ich es hier (zuhause) nicht testen kann.

Code:

Der Quellcode ist überholt, ich nehm' ihn mal raus, bevor sich noch jemand die Mühe macht, ihn durchzulesen.

Nachtrag:
Ok, ich habe bei der Initialisierung vergessen, die Interrupts richtig einzustellen, das habe ich jetzt geändert (allerdings nicht im obigen Quelltext). Ich werde es morgen erstmal ausprobieren.

Nachtrag #2:
Es hat zwar noch nicht funktioniert, aber ich bin auf dem richtigen Weg. ^^

[derBenny]

Ich habe jetzt verschiedene Fehler beseitigt, aber das Programm läuft immernoch nicht. Irgendwas stimmt noch nicht. Ich überprüfe im Programm den Status der seriellen Schnittstelle und bekomme einen Apostroph raus (ASCII-Codierung des Statusbytes). Allerdings gibt es im ASCII-Zeichensatz 4 oder 5 verschiedene Apostrophen, die in meinen Augen alle relativ gleich aussehen, aber eben durch unterschiedliche Bitkombinationen codiert werden. Weiß zufällig jemand, wie ich die einzelnen Bits eines Bytes direkt ausgeben kann?

Ja, ich bin tatsächlich skrupellos genug für einen tripple post.

Nachtrag:
Oh, vergesst es, ist nicht so wichtig. 3 der 5 möglichen Zeichen fallen raus, weil das höchste Bit, das eigentlich immer 0 ist, dann 1 sein müsste. Es gibt also noch zwei mögliche Statusmöglichkeiten:

00100111 >> Daten vorhanden, Überlauf, Paritätsfehler, Senderegister enthält noch Daten
01100000 >> Senderegister enthält noch Daten / sendet gerade Daten

Irgendwie ergibt beides keinen Sinn. ;_;

[Ineluki]

Zu deiner Frage nach den einzelnen Bits abfragen ... sowas macht man idR mit AND und einer Konstanten.

Das AND wird bitweise auf die ganze Zahl angewendet.
Zur Erinnerung: 0 AND 0 = 0, 1 AND 0 = 0; 0 AND 1 = 0; 1 AND 1 = 1

Wenn die verwendete Konstante nun gerade die Zweierpotenz ist, die dein Bit repraesentiert (z.B. 1 SHL 5 = 32 = 00100000b = nur bit 5 gesetzt [merke nullindexiert]) und man diese Konstante mit der Zahl AND verknuepft, dann kommt nur dann ein Ergebniss ungleich 0 raus, wenn das entsprechende Bit gesetzt ist.

10110110b AND
00100000b
00100000b

01011010b AND
00100000b
00000000b

Das geht natuerlich auch, wenn du mehere Bits gleichzeitig abfragen willst. Hierbei treten dann 3 verschiedenen Faelle ein
a) Zahl AND Konstante == Konstante -> alle Bits aus Konstante sind gesetzt
b) Zahl AND Konstante != 0 -> mindestens ein Bit stimmt ueberein, Wert sind die uebereinstimmenden Bits
c) Zahl AND Konstante == 0 -> keines der Bits ist gesetzt.

Und um die Sache komplett zu machen: mit OR kann man Bits in einem Wert setzen und mit XOR abwechselnd an und aus stellen.

[derBenny]

Joa, die AND-Verknüpfung wende ich in meinem Programm auch mehrfach an. Meine Frage war eher, wie man ein Byte, also zum Beispiel irgendein Statusregister, das einen interessiert, in Form von Einsen und Nullen auf dem Bildschirm ausgeben kann. Ich habe nur Möglichkeiten gefunden, ASCII-Zeichen auszugeben, die durch die Kombination aus Einsen und Nullen im auszugebenden Byte codiert sind.
Ich gebe also das Register, das ich betrachten will, als ASCII-Zeichen aus und erhalte ein Apostroph (oder irgendwas in der Art). Das Problem war nur, dass ich zwischen "acute accent", "accent grave", dem Apostroph, "left single quotation mark" und "right single quotation mark" keinen großen Unterschied entdecken konnte, zumindest nicht in der von DOS verwendeten Schriftart.
Das Problem hat sich aber inzwischen gelöst. Ich muss das Programm ja bloß mit DEBUG Schritt für Schritt ausführen lassen und prüfen, welcher Wert im jeweiligen Register steht.

Hier ist mal der aktuelle Quelltext. Ich habe keine Ahnung, warum es nicht funktioniert.

Code:

; ------------------------------
; Kommunikation mit einem Multimeter
; an der seriellen Schnittstelle
;
; Verwendetes Verfahren: POLLING
; Der Empfangspuffer wird auf
; empfangene Zeichen geprüft und
; gegebenenfalls ausgelesen.
; ------------------------------

segment stapel stack 
  resb 80h ; 128 Byte für den Stack



segment code

; ------------------------------
; Hauptprogramm
; ------------------------------

..start:
  mov ax, daten
  mov ds, ax

  call initialisieren
  call status_out ; Status der seriellen Schnittstelle prüfen (nur Test, wird später entfernt)
  call d_senden ; Um Datenübertragung vom Multimeter zu starten
  call timer_start

  schleife_empfang:
    call timer_check
    ja ende_schleife ; Wenn mehr als 5 Sekunden nichts empfangen
    
    call zeichen_empfangen_check ; Zeichen im Empfangsregister?
    jne schleife_empfang ; Wenn nein, zurück zum Anfang ...
    
    ; sonst (wenn Zeichen im Empfangsregister sind)
    call zeichen_empfangen
    call zeichen_ausgeben

    call timer_start
    call counter_up_and_check
  jb schleife_empfang
    ; Wird wiederholt, solange noch keine
    ; 14 Bytes empfangen worden sind
  ende_schleife:

  ; Beenden
  mov ah, 4Ch
  int 21h
  
; Ende des Programmes  



; ------------------------------
; Unterprogramme
; ------------------------------  

; ---------------
initialisieren:
; ---------------
  ; Empfangsregister auslesen (muss für Initialisierung leer sein)
  mov dx, [com1]
  in al, dx

  ; Interrupts ausschalten
  mov dx, [com11]
  mov al, 00h
  out dx, al
  mov dx, [com14] ; Modem Control
  mov al, 00000011b
    ; PC betriebsbereit                     >> .......1
    ; PC will senden (nicht empfangsbereit) >> ......1.
    ; Interrupts aus                        >> ....0...
  out dx, al
  
  ; Empfangsregister auslesen (doppelt hält besser)
  mov dx, [com1]  
  in al, dx
  
  ; DLAB einschalten
  mov dx, [com13]
  mov al, 10000000b
    ; DLAB >> 1.......
  out dx, al
  
  ; Einstellen der Baudrate: 115200/Baudrate(=9600) = 12
  ; Low Byte = 12
  mov dx, [com1]
  mov al, 00001100b
  out dx, al
  ; High-Byte = 0
  mov dx, [com11]
  mov al, 00h
  out dx, al

  ; DLAB ausschalten
  mov dx, [com13]
  mov al, 00h
  out dx, al
 
  ; Line Control setzen
  mov dx, [com13]
  mov al, 00000110b
    ; Kodierung (7 Bit) >> ......10
    ; 2 Stopbits        >> .....1..
    ; keine Parität     >> ..000...
  out dx, al
  ret



; ---------------
zeichen_empfangen_check:
; ---------------
  mov dx, [com15] ; Line Status
  in al, dx
  and al, 00000001b
  cmp al, 00000001b
    ; Empfangsregister enthält Daten >> .......1
  ret

; ---------------
zeichen_empfangen:
; ---------------
  mov dx, [com1]
  in al, dx
  mov [zeichen], al
  ret

; ---------------
zeichen_ausgeben:
; ---------------
  mov ah, 02h
  mov dl, [zeichen]
  int 21h
  ret



; ---------------
d_senden:
; ---------------
; Sendet "D" und setzt PC auf empfangsbereit  
  ; PC will ein Zeichen senden
  mov dx, [com14]
  mov al, 00000011b
  out dx, al
  
  ; Zeichen ins Senderegister
  mov dx, [com1]
  mov al, 44h; "D" in ASCII
  out dx, al
  
  mov dx, [com15]; Line Status 
  d_senden_warten_bis_senderegister_leer:
    nop
    in al, dx
    and al, 01100000b
    cmp al, 01100000b
  jne d_senden_warten_bis_senderegister_leer

  ; PC auf empfangsbereit setzen
  mov dx, [com14]
  mov al, 00000001b
  out dx, al
  ret
  


; ---------------
timer_start:
; ---------------
; Timer wird auf 0 gesetzt
; 18,2 Erhöhungen pro Sekunde
  mov ah, 01h
  mov cx, 0000h
  mov dx, 0000h
  int 1Ah ; Zugriff auf Systemuhr
  ret

; ---------------
timer_check:
; ---------------
  mov ah, 00h
  int 1Ah
  ; Gibt Timerstand in DX aus
  cmp dx, 005Bh ; 5 Sekunden
  ret



; ---------------
counter_up_and_check:
; ---------------
  ; Überprüft, ob schon 14 Bytes empfangen wurden
  mov ah, [counter]
  inc ah
  mov [counter], ah
  cmp ah, 0Eh
  ret



; ---------------
status_out:
; ---------------
  push ax
  push dx
  mov dx, [com15]
  in al, dx
  mov dl, al
  mov ah, 02h
  int 21h
  pop dx
  pop ax
  ret



; ------------------------------
; Variablen
; ------------------------------

segment daten
  zeichen db 00h   ; Zum Zwischenspeichern eines empfangenen Bytes
  counter db 00h   ; Zähler
  meldung_1: db '!', 13, 10, '$'

  com1  dw 03F8h   ; Adresse des COM1-Ports / I/O-Register / DLL
  com11 dw 03F9h   ; Interrupt-Enable-Register (IER) / DLH
  com12 dw 03FAh   ; Interrupt-ID-Register (IIR)
  com13 dw 03FBh   ; Line-Control-Register
  com14 dw 03FCh   ; Modem-Control-Register
  com15 dw 03FDh   ; Line-Status-Register
  com16 dw 03FEh   ; Modem Status Register

Ach ja, das Gerät hat nur die Anschlüsse TxD (Senden), RxD (Empfangen), GND (Erdung/Masse), RTS (Request-To-Send, PC will Daten empfangen) und DTR (Data-Terminal-Ready, PC signalisiert, dass er eingeschaltet ist).