Miloš Hernych |
|
| Vydáno dne: | 15.11.2003 |
| Zobrazeno celkem: | 23533 |
| Počet příspěvků v diskusi: | |
| Průměrné hodnocení: |
|
| | |
|
Asi každý zkušenější uživatel mobilního telefonu zatoužil využít svého „miláčka“ i jinak, než jen pro telefonování. Jen málokterý nový přístroj „neumí“ loga či zvonění, nemluvě o praktičtějších činnostech, jako je komfortní správa tel.seznamů, adresářů, SMS, kalendářů a dalších užitečných funkcí. Do popředí nově vystupuje i využití telefonu pro přístup na internet přes GPRS či práce s Java aplikacemi. Pro všechny výše jmenované činnosti je nezbytné nebo výhodné použít propojení s počítačem.
Možnosti propojení
V zásadě existují 2 možnosti, jak takové propojení telefonu a počítače realizovat:
a. bezdrátově – již relativně dlouho existuje možnost připojení přes infra rozhraní (IrDA), hitem poslední doby je technologie Bluetooth,
b. „drátově“ - metalické spojení, které je stále ještě nejrozšířenější způsob propojení mezi telefonem a počítačem.
Jako výrobce datových kabelů s dlouholetými zkušenostmi bych si dovolil přidržet se problematiky komunikace pro metalickém vedení.
Interface pro komunikaci "po drátě" má snad bez výjimky každý vyráběný mobilní telefon. Je to zejména proto, že telefon jako specifická mikropočítačová aplikace potřebuje mít
možnost být programována a diagnostikována. Dokonce i telefony, které jsou "oficiálně" vybaveny jen IrDA, případně Bluetooth portem (zejména specialita některých Nokií) mají servisní kontakty, zpravidla dovedně ukryté před zraky zvědavých uživatelů. Pokud jsem právě vzbudil naději, že si ke svému PC můžete bez problémů připojit libovolný telefon, musím vás zklamat - zdaleka ne všechny telefony umožňují svým uživatelům provozovat přes tato rozhraní smysluplné aplikace. Záleží na výrobci, kterým telefonům dá do vínku možnost uživatelského využití systémového rozhraní.
Jak to funguje?
Pokusím se, aby následující text byl laickému čtenáři co nejvíce srozumitelný, odborníci prominou...
Mobilní telefony standardu GSM, stejně jako ostatní digitální zařízení, pracují s binární
informací, tedy nulami a jedničkami. Ty mohou být fyzicky interpretovány různě, nejběžněji však moderní procesory a periférie pracují s takzvanou TTL či CMOS logikou, tedy signálem, kdy je nula prezentována nízkou úrovní stejnosměrného napětí vůči nulovému potenciálu a jednička vysokou úrovní. Mobilní telefony díky specifice napájení z baterií dnes používají většinou elektroniku, pracující s napětím okolo 3 voltů a tedy i logickými signály v této úrovni (log. 0 max. 0.8V, log. 1 min. cca 2V). Problém ovšem nastává, chceme-li telefon připojit k počítači. V zásadě existují 3 možnosti:
- přes sériové porty – ty u počítačů odpovídají standardu V.24 (RS232), ve kterém je log. nula interpretována signálem +3 až +15 V, log. jednička signálem o napěťové úrovní -3 až -15 V. Pásmo mezi –3V až +3V není definováno – jedná se o hazardní stav. Pro propojení telefonu se sériovým portem RS232 je tedy nutné provést konverzi napěťových úrovní signálu. Existuje sice několik GSM modulů, které již v sobě mají převodník RS232-TTL, ale u mobilních telefonů se s tímto řešením nesetkáte - hlavním důvodem je energetická náročnost obvodu, realizujícího převod téměř trvale "naprázdno" a dále částka, o kterou by se nutně zvýšila cena každého takto vybaveného telefonu.
- Přes paralelní porty – ty sice fakticky konverzi nepotřebují, protože pracují s napěťovou úrovní TTL logiky, ovšem problémem je software – až na několik výjimek servisních aplikací (třeba velmi populární Dejanův flasher pro Nokie) neexistují programy, které by byly schopny s telefony přes paralelní port komunikovat.
- Přes USB porty - rozhraní USB (Universal Serial Bus) bylo v 90.letech definováno jako nový standard pro připojení periferních zařízení. Přenos dat probíhá sériově na poměrně vysokých rychlostech (až 480Mb za sekundu), nuly a jedničky jsou definovány diferencí napětí mezi 2 vodiči (tedy nikoliv vůči nulovému potenciálu). Komunikace je však daleko složitější, protože na USB porty je možno současně zapojit i desítky periférií, takže je nutné přenášená data „zabalit“ do paketů, které určují, odkud kam jsou posílána, určený příjemce (počítač nebo periférie) si paket musí rozkódovat a data rekonstruovat.
V současnosti jsou obvody pro komunikaci po USB vybaveny pouze některé mobilní telefony Motorola.
Z výše napsaného je pozornému čtenáři zřejmé, že není možné připojit mobilní telefon k sériovému nebo USB portu počítače pouhým propojením několika vodiči, jak se mylně domnívají někteří experimentátoři nebo zákazníci, kteří nám vyčítají, že chceme tolik peněz za pouhý kus drátu“…. V lepším případě se při takovém přímém propojení nestane vůbec nic, v horším případě může telefon skončit třeba jako podložka pod nohu kývajícího se stolu.
Převodník RS232-TTL
Samotná realizace obousměrného převodu signálu RS232<->TTL je dnes již relativně jednoduchou záležitostí a to díky legendárnímu integrovanému obvodu MAX232. Revolučním zlomem se u něj stalo použití nábojové pumpy, která z jednoho napájecího napětí (+5V) vytváří napětí +10V a –10V pro signály rozhraní RS232 s minimem externích pasivních součástek.
Dnes jsou na trhu k dispozici možná stovky klonů tohoto obvodu v různých cenových relacích od renomovaných i méně známých výrobců integrovaných obvodů. V datových kabelech pro GSM telefony se většinou používá obvod MAX3232 a jeho ekvivalenty. Pracují totiž s napájecím napětím již okolo 3 voltů a mají menší spotřebu než klasický MAX232, takže není problém ani s jejich napájením z telefonu. Zde je ovšem nutno upozornit na fakt, že mnozí
výrobci levných datových kabelů používají pro dosažení co nejnižší výrobní ceny nekvalitní integrované obvody, které se mohou stát zdrojem silného elektromagnetického rušení.
Obr.1 Vpravo elektronika převodníku s obvodem MAX3232, vlevo elektronika s neznačkovým převodníkem
V poslední době se také stalo módou, že jsou tyto převodníky z cenových důvodů zcela vypouštěny a nahrazeny „obskurními“ převodníky z tranzistorů a hradel, zapojení využívajících hazardních stavů na portu RS232. Bohužel se s těmito výrobky setkáváme velice často, protože je dováží i velmi známí dovozci „značkového“ příslušenství. Viděl jsem i datový kabel, který měl právě díky tomuto řešení na výstupu do telefonu místo max.3V napětí 10V! Konkrétně telefony Siemens jsou vůči zvýšenému napětí citlivé, což se může projevit např.často řešeným problémem typu „po připojení dat.kabelu můj telefon ztratí signál“.
Obr.2-5 Rozborka datového kabelu, ve kterém je převodník RS232-TTL nahrazen „pětikorunovým“ operačním zesilovačem
Je proto na místě nakupovat hlavou – neobvykle nízká cena by v soudném kupujícím měla vyvolat minimálně podezření. Není od věci požadovat po prodejcích ujištění o tom, že jimi prodávané výrobky splňují náležitosti zákona č.22/97 Sb. O technických požadavcích na výrobky – bohužel si však u nás může toto ujištění vystavit prakticky kdokoliv, takže bych jako relevantní požadoval pouze Prohlášení o shodě, podložené seriózním měřením v některé ze státních zkušeben. Podle našich informací totiž prakticky žádný z těchto datových kabelů nepošel povinnými testy a výrobce, resp. dovozce není schopen zaručit souhlas s našimi zákonnými normami.
Napájení převodníku je možné realizovat buď z externího zdroje (což je ovšem značně nepraktické) nebo z mobilního telefonu (což zatěžuje napájení telefonu a mírně snižuje výdrž telefonu) a nebo přímo ze sériového portu PC. To je varianta nejpoužívanější, i když přináší jisté problémy - k napájení se používá kladné napětí na výstupech signálů RTS a DTR. Tyto výstupy je ovšem nutno na úroveň kladného napětí nastavit, což naprostá většina programů zvládá, ale občas se najdou i "čestné" výjimky. Dalším problémem se mohou stát hardwarové realizace COM portů speciálně u notebooků a na některých základních deskách ATX – porty totiž musí být schopny "utáhnout" spotřebu elektroniky převodníku RS232/TTL. Třetí překážkou realizace napájení ze sériového portu se mohou stát některé GSM telefony, které pro datovou komunikaci potřebují všechny signály sériového rozhraní, včetně signálů RTS a DTR - v tomto případě se zpravidla používá napájení z mobilních telefonů.
Převodník USB-TTL
Protože je sériový port RS232 v nových počítačích postupně vytlačován portem USB, museli výrobci datových kabelů na tento trend zareagovat. Jak je zmiňováno výše, je problematika komunikace po sběrnici USB daleko složitější, protože kromě transformace signálu je ještě nutné příchozí data z počítače rozšifrovat a data z telefonu odcházející zašifrovat. V prodeji jsou univerzální konvertory USB-RS232. K nim je sice možné připojit „klasický“ datový kabel, ovšem dochází k dvojí konverzi signálu – USB-RS232 a RS232-TTL. Proto je zpravidla cenově výhodnější použít přímo datový kabel s převodníkem USB-TTL. Jeho konstrukce je „poněkud“ náročnější, než u převodníku RS232-TTL, protože kromě hardware je nutno vyřešit i programovou část – kódování a dekódování paketů. Každé připojené USB zařízení také musí mít definovanou unikátní adresu, aby pakety dorazily na správné místo. Jenom pro ilustraci – v námi vyráběných datových kabelech DK-1 USB pracuje procesor na frekvenci 48MHz! Už z toho je patrné, že nejde o žádnou triviální záležitost…
Obr.6 Příklad elektroniky USB-TTL převodníku
Dalším oříškem je komunikace aplikací v počítači s USB portem. Naprostá většina dostupných programů umí obsluhovat pouze klasické sériové porty. Proto musí výrobci USB datových kabelů ke svým výrobkům dodávat speciální ovladač, který v počítači vytvoří virtuální sériový port – bez něj je výrobek bezcenný. Virtuální port by měl mít vůči aplikacím stejné vlastnosti jako skutečný COM port. To je ovšem také značný problém a ne vždy funguje vše jak má. Problémem je i přidělování čísla COM portu – některé ovladače virtuálních portů přidělují USB zařízením číslo podle portu, ke kterému je právě připojíme nebo ještě hůře všem zařízením daného výrobce přidělí jeden COM port. Potíže jsou nasnadě – buď musíme hledat, ke kterému portu je telefon právě vázán nebo můžeme připojit současně pouze jedno zařízení. Datové kabely DK-1 USB mají své unikátní sériové číslo a tím pádem je ovladač vždy fixován na konkrétní datový kabel, ať je připojen ke kterémukoliv USB portu počítače. Také je možno připojit prakticky libovolný počet těchto datový kabelů současně, omezením je jen počet COM portů, kterých může být např. ve Windows 2000/XP až 256.
Z našich zkušeností vyplývá, že přes všechna „ale“ jsou USB datové kabely s dobrými ovladači plnohodnotnou náhradou sériových datových kabelů a potíže nastávají jen u velmi specifických aplikací, které nejsou korektně naprogramovány. Naopak velkou výhodou USB je možnost napájení elektroniky datového kabelu nezávisle na stavu portu a také možnost využití tohoto napájení pro dobíjení baterie připojeného mobilního telefonu.
Hardwarová realizace komunikačních protokolů
Pro samotný přenos informace z a do telefonu v logických úrovních TTL existují 3 realizace:
a."třídrátová"- jeden vodič slouží pro přenos informace po sériové lince do telefonu, druhý pro přenos do počítače, třetím vodičem je společná zem. Toto zapojení bývá zvykem označovat jako FBus nebo RX/TX.
b."dvoudrátová" - jeden vodič slouží současně pro přenos signálu do i z telefonu, druhý vodič je zem - zapojení je označováno MBus či M2Bus (Nokia) nebo CBus (Bosch).
c."vícedrátová" - kromě vlastních dat do a z telefonu se přenášejí i řídící signály sériové linky (maximálně 4 z telefonu a 2 z počítače). Ze známých telefonů se s plným využitím řídících signálů můžeme setkat jen u postarší řady telefonů Bosch 908/909/909S. Častější je využití vybraných signálů – s tím se setkáme třeba u nových telefonů Panasonic nebo některých Siemensů. Nokia je opět „svá“ a u vybavených telefonů používá pro přenos řídících signálů zakódovanou komunikaci po dalším vodiči, například u datových kabelů DLR3 nebo DKU5.
U telefonů Nokia se také velmi často setkáváme s kombinovanými datovými kabely F+MBus. Existují elegantní i méně elegantní řešení převodu signálu z "třídrátové" (FBus) na "dvoudrátovou" (MBus) interpretaci - tou nejprimitivnější je zapojení obyčejné diody mezi vodiče RX/TX - aby datový kabel korektně fungoval i v režimu FBus, musí být vybaven přepínačem. Vřele doporučujeme se těmto výrobkům pro telefony Nokia zdaleka vyhýbat a raději pořizovat sofistikovanější datové kabely s automatickým přepínáním protokolů.
|
Články 
![](\"ikony/invisible.gif\"){kind=small}
