Exkurs - Schnittstellen zur Hardware

Fachkonzept Hardware-Schnittstelle

Hardware-Schnittstellen werden benötigt, damit Rechner mit der Außenwelt Daten austauschen können. Solche Schnittstellen werden beispielsweise benutzt, um Daten von Tastatur und Maus zu übernehmen oder Daten an Bildschirm, Drucker und Lautsprecher weiterzugeben. Sicher hast du auch schon die USB-Schnittstelle benutzt, um Daten von bzw. an externe Datenträger zu übertragen.

Hardware-Schnittstellen begegnen uns in Form von Buchsen und Steckern, mit deren Hilfe die Verbindung zum Innern eines Rechners hergestellt werden.

Schnittstellen
Quelle: Wikimedia Commons

Hardware-Schnittstellen umfassen aber mehr als nur diese Buchsen und Stecker:

Eine Schnittstelle zur Hardware ist eine Hardwareeinheit (bestehend aus Leitungen und elektronischen Bauteilen), über die der Datenaustausch in die zentrale Verarbeitungseinheit eines Rechners erfolgt. Aufbau und Verhalten dieser Hardwareeinheit müssen in einer Schnittstellenbeschreibung genau festgelegt sein.

Schnittstellen werden auch benötigt, um Kommunikationsvorgänge mit und zwischen Rechnern zu realisieren. Wir werden im Folgenden hierzu die serielle Schnittstelle benutzen.

Serielle Schnittstelle

Bei einer seriellen Schnittstelle werden die Daten bitweise (d.h. Bit für Bit nacheinander) übertragen.

Die folgende Abbildung zeigt einen Stecker für eine serielle Schnittstelle.

Serielle Schnittstelle

Zu erkennen sind etliche Leitungen, die für verschiedenste Zwecke für den Datentransport zur Verfügung stehen.

Wir werden im Folgenden nur die sogenannten Handshake-Leitungen RTS und CTS für den Datentransport benutzen. Über die RTS-Leitung können Daten vom Rechner in die Außenwelt übertragen werden. Über die CTS-Leitung können Daten von der Außenwelt an den Rechner übergeben werden.

Die Datenbits werden dabei durch Spannungen zwischen der RTS- bzw. CTS-Leitung und der GND-Leitung repräsentiert: Die 0 wird dabei durch eine negative Spannung gegenüber der Masse-Leitung GND (etwa -12V), die 1 durch eine positive Spannung gegenüber der Masse-Leitung GND (etwa +12V) dargestellt.

Aufgabe 1

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