Propojení kapesního počítače a mobilu (2)

Minule jsme se probili méně záživnou částí tohoto seriálu a nyní se vrhneme do žhavé praxe. Dnes se budeme zabývat návrhem datového kabelu obecně pro libovolný mobil s možností přenosu dat a libovolný počítač. Šťastní vlastníci mobilu s infraportem se buď mohou usmívat nebo si postavit kabel i ke svému mobilu. Ptáte se proč? Infraport je sice elegantní i užitečná věc, ale kabel je zase z energetického hlediska úspornější a propojená zařízení na sebe nemusí "vidět".

Implementace sériového portu do mobilních zařízení

Notebooky, kapesní počítače i mobilní telefony používají stejný sériový způsob komunikace, který jsem dostatečně popsal v minulé části seriálu. Notebooky mají sériový port realizován stejně jako klasické PC, tedy podle doporučení RS-232C. Mobilní telefony a některé kapesní počítače používají však rozdílné napěťové úrovně a nelze tedy mobil a počítač propojit přímo dráty.

V zásadě se používají tři různé napěťové úrovně:

1) +10/-10 V - Úrovně podle RS-232C, používají se v sériovém portu PC, noteboocích a kapesních počítačích, které se k počítači připojují na sériový port (ne USB).
2) +5/0 V - Úrovně "TTL" se používají u starších mobilů a u některých kapesních počítačů.
3) +3,3/0 V - Úrovně "CMOS," dnes asi nejčastěji používané úrovně u mobilních telefonů, používají se též u některých kapesních počítačů.

Přímo lze propojit pouze zařízení, která používají stejné napěťové úrovně. Pokud potřebujeme propojit zařízení s různými napěťovými úrovněmi, musíme realizovat převodník úrovní. Pro převod úrovní TTL nebo CMOS na úrovně RS-232C se vyrábějí integrované obvody, které realizují funkci celého převodníku a vyžadují pouze jedno napájecí napětí o velikosti 5 V resp. 3,3V. Pro převod mezi úrovněmi TTL a RS-232C je to MAX-232, který vyžaduje napájení 5 V a pro převod mezi úrovněmi CMOS a RS-232C MAX-3232, který potřebuje 3,3 V. Převod úrovní z TTL na CMOS je mnohem snadnější, a proto si vystačíme s diskrétními součástkami.

Převodník napěťových úrovní však potřebuje napájení, což je u mobilních zařízení vždy trochu problém. Převodníky určené na připojení k sériovému portu podle RS-232C jsou obvykle napájeny z nevyužitých linek sériového portu, na kterých je v neaktivním stavu +10 V. Toto napětí je stabilizováno integrovaným stabilizátorem napětí a pak napájí převodník.

Ve standardu RS-232C však nejsou specifikovány výkonové úrovně (není divu, autory nikdy nenapadlo, že by se někdy mohl sériový port používat jako napájecí zdroj), a tak ne vždy je maximální výstupní proud ze sériového portu schopný napájet celý převodník. Tento problém se vyskytuje hlavně u notebooků, ale může se vyskytnout i u stolního PC. Pokud tedy vyrábíte kabel na propojení mobilu s PC nebo notebookem, musíte jej vždy vyzkoušet s konkrétním PC resp. notebookem. U kapesních počítačů s připojením na sériový port jsou výkonové úrovně na jeho sériovém portu natolik nízké, že z nich nelze napájet nic. Navíc kapesní počítače většinou nemají implementované všechny linky podle RS-232C, mnohdy tedy není ani k čemu napájení připojit. Naštěstí však kapesní počítače mají vyvedené napájení pro externí zařízení nebo vývod z baterie, takže nějaká energie nakonec k dispozici je.

Návrh obecného datového kabelu

Každý datový kabel pro sériovou komunikaci je vlastně skládačka. Kromě vodičů a konektorů, jejichž možnosti obstarání jsou náplní třetí části tohoto seriálu, můžeme každý kabel sestavit ze tří základních komponent:

1) Vlastní převodník napěťových úrovní
2) Napájecí část
3) Pomocné obvody

Převodní napěťových úrovní realizuje přeměnu napěťových úrovní z jedné soustavy na druhou a naopak. Přenos dat je obousměrný, musí být tedy přítomny dva jednosměrné převodníky napěťových úrovní pro softwarový flow-control nebo čtyři jednosměrné převodníky pro hardwarový flow-control (v praxi jen u telefonů Bosch 908/909).

Napájecí část vyrábí potřebné napětí pro napájení převodníku. Je to buď 5 V nebo 3,3 V. Pokud máme napájecí napětí vyšší, postačuje stabilizátor napětí. Pokud je k dispozici napětí jen o málo vyšší než potřebné, je vhodné ke snížení místo stabilizátoru napětí použít běžné křemíkové diody. Na takové diodě je úbytek napětí asi 0,6 V. Zapojíme-li je do série, můžeme napájecí napětí snížit o 0,6, 1,2 nebo 1,8 V. Pokud je napájecí napětí větší více než o 2 V než požadované, použijte stabilizátor napětí. Více komplikované je pochopitelně pokud máme k dispozici napětí nižší než potřebujeme, protože musíme použít tzv. nábojovou pumpu (bude vysvětleno dále) ke zdvojnásobení vstupního napětí, a pak ještě musíme realizovat následný stabilizátor napětí. Nábojové pumpy nemají velkou účinnost, proto je proud odebíraný ze zdroje poměrně velký. Pokud si tedy nejste jisti zatížitelností zvoleného zdroje napájení, testujte kabel nejprve z externího zdroje a po zjištění odběru teprve přejděte na vyhlédnuté napájení.

Pomocné obvody mohou sloužit jednak k ochraně připojených zařízení a také u některých mobilů (Alcatel, Ericsson) k aktivaci funkce modemu.