Serielles Interface für CASIO CFX-9850
Einführung
Der Hersteller Casio ist unter anderem für seine Organizer und Taschenrechner
bekannt. Sehr viele dieser Geräte haben auch eine eingebaute serielle
Schnittstelle um den Anschluß an gleichen Geräten oder am PC
zum Datenaustausch zu ermöglichen.
Diese serielle Schnittstelle ist sehr einfach aufgebaut und besteht
nur aus 2 Signalleitungen: Rx zum Empfangen und Tx zum Senden und natürlich
die gemeinsame Masse.
Kabel für CASIO Geräte
Für die Verbindung zweier CASIO Geräte wird nur ein "über
Kreuz" verbundenes Kabel verwendet. Hier werden die TX und die Rx Leitungen
miteinander vertauscht. An Material braucht man 2 Klinkestecker 2.5mm stereo
und ein 3 poliges Kabel.
Die Masseanschlüße der beiden Stecker verbindet man 1:1
und die Bolzen- und Ring-Anschlüße jeweils gekreuzt (siehe Bild).
Manche Organizer werden aber bereits mit einem Verbindugskabel ausgeliefert
(2.5mm Klinke <-> 2.5mm Klinke).
Die Länge ist nicht unerheblich und sollte nach Möglichkeit
kurz gehalten werden. Bei dem SF9700 Organizer war ein 20cm langes Kabel
dabei, aber auch ein selbstgebasteltes 70 cm langes Kabel funktioniert
ohne Probleme.
Um das CASIO Gerät an einem PC anzuschließen muß jedoch
mehr Aufwand getrieben werden.
Problem
Die serielle Schnittstelle am PC führt RS232 Pegel, dh. für ein
logisches High-Signal -10...15V und für ein Low +10...15V. Die Taschenrechner
und Organizer kommunizieren aber über TTL Pegel: für High +5V
und für Low 0V. Um diese unterschiedlichen
Schnittstellen miteinander zu verbinden bietet CASIO ein spezielles
Kabel mit einem Pegelwandler an. Dieses Kabel ist im Original verhältnismäßig
teuer, so daß der materielle Aufwand in keinsterweise die Kosten
rechtfertigt. Das ist auch der Grund warum das dieses Interface sehr gerne
selbstgebaut wird.
Die Schaltung
Es gibt mittlerweile sehr viele Lösungen, die zum Teil völlig
unterschiedlich sind. Leider sind sie zum Teil ein wenig kompliziert, benutzen
exotische Bauteile oder sind zu groß, so, daß sie sich nicht
in ein 9pol. DSUB Gehäuse einbauen lassen.
Nach einem langen hin-und-her und aus den o.g. Gründen entstand
auch die folgende Schaltung:
Schaltung
Da die serielle Schnittstelle des PCs sehr tolerant ist, braucht man für
den logischen High Zustand keine negative Spannung, sondern kann sich mit
dem Massepotential begnügen was die Schaltung enorm erleichtert. Die
Schaltung besteht nur aus weit verbreiteten und sogar in
einer spärlich ausgestattetenen Werkstatt vorhandenen Bauteilen:
2 Kleinsignal-NPN-Transistoren, 2 kleine Gleichrichter Dioden und 3 Widerständen.
Die Transistoren arbeiten als simple Inverter und sorgen für die Umwandlung
der verschiedenen Pegel und die Dioden haben eine reine Schutzfunktion.
Die Betriebsspannung wird aus der DTR Leitung gewonnen, die durch die Software
auf Low (+10...15V) gesetzt wird.
Schaltungsbeschreibung
Um den Betrieb der Schaltung zu ermöglichen muß die DTR Leitung
auf Low geschaltet werden (entspricht ca +10...15V). Das wird in den meisten
Fällen durch die Software gesichert. Falls die Schaltung nicht funktionieren
sollte, kann man zuerst mit einem Multimeter nachmessen ob die DTR Leitung
überhaupt
aktiv ist. Die Schaltung ist eigentlich sehr simpel, aber
es soll trotzdem hier noch drauf eingegangen werden.
Der Signalweg CASIO -> PC (Uplink):
Der T1 wird direkt über den Widerstand R1 durch die Tx Leitung
des CASIO gesteuert. Bei einem Low Pegel des TX Signals (=0V), sperrt der
T1 und der Rx Eingang bekommt über den Widerstand R2 das positive
Potential der DTR Leitung (enspricht bei RS232 dem Low signal). Bei einem
High Signal schaltet er durch und zieht den Rx Eingang des PCs auf Masse
(das wertet der RS232-Schnittstellenbaustein als High Signal aus). Die
Diode D1 hat eine reine Schutzfunktion und soll verhindern, daß wenn
die DTR Leitung ein negatives Potential führt, keine negative Spannung
durch den N-P Übergang des Transistors an den Tx Ausgang des CASIO
Rechners gelangt.
Der Signalweg PC -> CASIO (Downlink):
Hier wird ähnlich der Uplink Schaltung die Basis des T2 über
den Widerstand R3 durch den Tx Ausgang des PCs angesteuert. Da im CASIO-Rechner
der Rx Eingang mit einem internen PullUp Widerstand versehen wurde konnte
hier eine simple Open-Collector Schaltung angewandt werden. Bei einem Low
Signal an der Tx Leitung des PCs (+10...15V) schaltet der Transistor durch
und zieht den Rx Eingang des CASIO auf Massepotential (enspricht bei TTL
dem Low Signal). Im Fall wenn die Tx Leitung des PCs auf High geschaltet
wird (-10...15V), sperrt der Transistor und der Rx Eingang des CASIO wird
intern über ein PullUp Widerstand auf 5V gezogen (entspricht bei TTL
dem High Pegel). Die Diode D2 liegt paralell zu der Basis-Emitter Strecke
und
begrenzt die bei logisch High auftretende relativ hohe negative Spannung
auf -0.6V. Sicher, alternativ dazu hätte auch eine Diode in Reihe
zum Kollektor eine ähnliche Funktion. In dem Fall wäre aber ein
Parallelwiderstand an der Basis-Emitter Strecke notwendig um im Ausschaltmoment
die Ladungsträger schnell auszuräumen zu können (bedingt
durch parasitäre Kapazitäten des Transistors). Die paralell geschaltete
Diode hat deshalb ein zusätzlichen Vorteil: durch die geringe negative
Spannung wird das Ausräumen der Ladungsträger aus der Basis-Emitter
Strecke beschleunigt und damit das Schaltverhalten des Transistors
verbessert. Dadurch bleibt ein zusätzlicher Widerstand ersparrt im
Vergleich zu einer in der Reihe geschalteten Diode. Das verbessert
ingesamt die Signalqualität, dh. die steigenden Flanken werden steiler.
Da der Rx Eingang des CASIO durch interne Kapazitäten sowieso sehr
in der Bandbreite begrenzt wird, kommt diese zweite
Eigenschaft der Diodenbeschaltung doch sehr gelegen.
Aufbau
Die Bauteile wurden mit Absicht so gewählt, daß man sogar mit
einer spärlich ausgestattenen Bastel- und Hobbywerkstatt auskommen
kann. Wie bereits erwähnt, kommen hier 2 einfache niederfrequente
Kleinsignal-NPN Transistoren wie zB BC337 oder BC547, 2 einfache Gleichrichter-Dioden
niedriger Leistung wie zB 1N4148 und 3 Widerstände: 2x 10kOhm und
ein 4.7kOhm zum Einsatz. Die Schaltung kann auf einer 5x6Löcher Lochrasterplatine
aufgebaut werden und ist klein genug um sie in einem 9pol. DSUB Gehäuse
untergebracht zu werden.
Lösungsvorschlag
Wenn man eine kleine 2.5mm Klinkebuchse bekommt die in das 9pol. Gehäuse
reinpasst, kann man sich sogar einen kompakten Adapter bauen wo alles in
dem o.g. Gehäuse Platz findet. Man kann dann zuerst sich einen 2.5mm
<-> 2.5mm "gekreuztes"-Kabel anfertigen oder gleich das mitgelieferte
für die Verbindung zwischen dem PC-Adapter und dem CASIO Gerät
verwenden.
Die im Adapter verwendete 2.5mm Buchse muß dann natürlich
entsprechend mit Rücksichtnahme auf das "gekreuzte" Kabel erfolgen.
Anmerkungen
Da sehr viele Patente für diverse andere Schaltung exisistieren, möchte
ich mit dem unten angeführten Text einige Sachen klarstellen.
Diese simple Schaltung wurde unabhängig von bereits bestehenden
Schaltungen
entwickelt (na ja Entwicklung ist bei dem Umfang vielleicht nicht das richtige
Wort :-), evtl. auftrettende Ähnlichkeiten sind rein zufällig
und nicht beabsichtigt. Die o.g. Schaltung resultiert aus einem Kompromis
unter Berücksichtigung der Kosten, des Aufbauaufwands und der Funktionalität.
Peter Sobisch, den 05.10.1999
Links
