DATA-кабели. А что внутри?

На вопрос, что такое DATA-кабель для мобильного телефона, я думаю, ответить смогут многие – «Это такой хитрый провод, которым сотовый телефон подключают к компьютеру». Но при этом, что именно представляет из себя этот хитрый провод, смутно представляет даже некоторая часть тех людей, кто умеет им пользоваться и считает себя опытными пользователями сотовых телефонов.

В своем предыдущем материале я рассказал вам, какие типы DATA-кабелей бывают. Теперь попробуем посмотреть, чем технически являются кабели, осуществляющие преобразование к последовательному интерфейсу COM-порта.

Существует две разновидности DATA-кабелей осуществляющих преобразование сигналов внешнего интерфейса сотового телефона к сигналам COM-порта, отличающихся портом компьютеру к которому они подключаются – COM и COM-USB. Оба типа кабелей содержат в своем составе электронную схему, осуществляющую преобразование сигналов компьютера и сотового телефона. В данной статье мы рассмотрим первый их них.

В COM-кабелях производится согласование уровней сигналов, без изменения их представления. Необходимость этого вызвана различием уровней значений логических «0» и «1», используемых для передачи информации в цифровых системах. Стандартные COM-порты реализуют протокол RS232, в котором логическая единица передается уровнем -3..-12 вольт, а логический ноль уровнем +3..+12В. В сотовых телефонах используются TTL-уровни (логический ноль передается напряжением до 0…0,7 вольта, а логическая единица 3…5 вольт). Для согласования TTL-уровней телефона  и уровней сигнала COM-порта может использоваться как специальная микросхема, так и решение на дискретных элементах. Хотя решение на дискретных элементах и является работоспособным, его рассмотрение в данной статье не целесообразно, так как оно не является полноценным и чаще всего используется в самодельных DATA-кабелях.

На рынке преимущественно встречаются кабели на базе микросхем двух типов – преобразователей КМОП-ТТЛ (например, SN74HC14N) и микросхем, специально разработанные для преобразования сигналов интерфейса RS-232 (например, MAX232 или MAX3232). Недостатком использования преобразователей КМОП-ТТЛ является неопределенность значения выходного сигнала в области -3…+3 вольта. Для не специалистов в электронике поясню – в ряде случаев (например, при подаче сигналов обратной полярности) такой кабель не сможет полноценно работать из-за особенностей интерфейса RS-232, будут возникать ошибки передачи и, следовательно, снижаться скорость работы с телефоном.

Микросхемы преобразователи сигналов интерфейса RS-232 такой проблемы не имеют, так как разработаны специально для цели преобразования сигналов RS-232 и содержат в своем составе схемы защиты и токового преобразования уровней, обеспечивающие стабильность работы устройства. Кстати, лучшей для преобразования сигналов RS-232 к ТТЛ-уровням считается микросхема ADM3307, которая преобразует все линии COM-порта к TTЛ-уровням. Но, данная микросхема является относительно дорогой, и в DATA-кабелях ее практически не используют. Большинство COM-кабелей встречающихся на рынке в настоящее время сделаны на базе микросхемы MAX232 или ее аналогов.

Логически COM-порт состоит из девяти линий (8 информационных сигналов и общего, обозначаемого GND). Изначально COM-порты компьютера использовались для подключения к нему модемов, поэтому многие сигналы связаны именно с модемным подключением. Исторически применялись два типа разъемов COM-порта имеющих 9 и 25 контактов, отличием которых являлось только количество и расположение контактов разъема. В настоящее время применяют только 9 контактный разъем. Назначение сигналов COM-порта и соответствующие им номера контактов приведено в таблице: 

Теперь рассмотрим, какие сигналы необходимы для работы с телефоном, подключенным к COM-порту посредством DATA-кабеля. Очевидно, что сигналы DCD и RI необходимы только при использовании сотового телефона в качестве аналогового модема, что медленно (максимальная скорость 9600 бит/с) и соответственно достаточно дорого (тарификация ведется как за обычный исходящий звонок).

Сигналы RXD и TXD являются обязательными, так именно с их использованием осуществляется передача данных на сотовый телефон и обратно. Общий (GND) также является обязательным, так как он обеспечивает совпадение нулевых потенциалов компьютера и телефона. Таким образом, для создания DATA-кабеля необходимо как минимум три провода. Однако, такой кабель, в большинстве случаев, будет пригоден только для перепрограммирования («прошивки») телефона, а синхронизация и GPRS-модем при использовании подобного кабеля работать не будут.

Что бы кабель работал на синхронизацию и GPRS-модем необходимо, что бы правильно были разведены сигналы RTS и CTS. Изначально данные сигналы были предназначены для того, что бы медленное периферийное устройство могло взять тайм-аут, для обработки данных и таким образом предотвратить сбой («захлебывание») устройства. Режим работы COM-порта с использованием сигналов RTS и CTS называют «аппаратное управление потока».  Также, существуют режимы работы COM-порта с программным управлением потоком, при этом данные отправляются в порт, без проверки готовности устройства и режим с использованием «стоповых»/«стартовых» битов, по которым устройства осуществляют привязку к работе друг друга.

Таким образом, для обеспечения функциональности DATA-кабеля необходимо, что бы в нем было как минимум 5 проводов, соответствующих сигналам  RXD, TXD, RTS, CTS и GND. В случае если в DATA-кабеле отсутствуют сигналы RTS и CTS, учитывая, что сотовые телефона представляют собой относительно быстрые устройства, контакты COM-порта соответствующие данным сигналам просто замыкают между собой. Сигналы DTR и DSR являются не обязательными, однако при отсутствии их правильного подключения некоторые программы могут работать некорректно, поэтому их также замыкают между собой, имитируя мгновенную готовность телефона по любому запросу компьютера.

Автор: Антон Печеровый