Transmision Serial

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1A. Bonastre. - J.L.Poza.

Transmisión Serie

Sistemas de Transmisión de Datos

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INDICE

1. Introducción

2. Conceptos de transmisión Serie.

3. Estándares de nivel físico.1. Norma RS-232

2. Norma RS-422.

3. Norma RS-485. Entornos Industriales.

4. UART 8250

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1. Introducción

1.1 Objetivos.

Aprender los fundamentos de la transmisión serie como sistema de interconexión de elementos.

Conocer las normas de transmisión serie más empleadas.

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1. Introducción

1.2 Justificación.Todos los computadores trabajan con un número fijo de

dígitos binarios para representar un dato (word, bytes, etc.)

Dependiendo de la arquitectura del sistema, el tamaño de esta unidad de datos es variable.

En la comunicación de datos pueden realizarse transmisiones entre diferentes arquitecturas, por lo que es necesario fijar criterios a la hora de realizar dicha transmisión.

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1. Introducción



2. Normas RS-422 y RS-423


4. UART 8250

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2. Conceptos de Transmisión Serie

2.1 Transmisión paralela.Si la comunicación se establece entre equipos a distancias cortas,

se empleará la transmisión en paralelo.

Las ventajas de la transmisión en paralelo es la velocidad de transmisión, sin embargo a grandes distancias es inviable por cuestiones técnicas y sobre todo económicas.

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2.2 Transmisión Serie.Para solucionar los

inconvenientes de la transmisión en paralelo, aparece la transmisión serie.

Transmisión paralela Transmisión serie

Más veloz Más lenta

Más costosa Más económica

Mayores problema de transmisión Más sencilla de transmitir

Aplicable a distancias cortas Aplicable a distancias largas

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2.3 Transmisión asíncrona.El emisor y el receptor poseen relojes distintos:• Secuencias cortas de bits = carácter.• Los relojes se resincronizan con cada carácter.

• En ocasiones se trabaja con bit de start y stop.• También se pueden incluir un bit de paridad.

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2.4 Transmisión síncrona.El emisor y el receptor poseen relojes comunes:• La señal de reloj debe transmitirse.

• Transmisión por otra línea.

• Codificación de la señal con los datos.

• La capacidad de transmisión es más elevada, ya que no hay desfases que obliguen a emplear una unidad pequeña.

• Es un método de transmisión más eficiente.• En ocasiones la transmisión se hace por mecanismos de

delimitación de bloque de datos.

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4. UART 8250

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3. Estándares de nivel físico

3.1 Norma RS-232.

Características.• Interconexión DTE-DCE. (punto a punto).• Velocidades de hasta 20Kbit.• Transmisión síncrona o asíncrona.• Modos Half duplex y full duplex• Tres especificaciones

• Eléctrica (V.28)• Mecánica (ISO 2110)• Funcional (V.24)

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3.1 Norma RS-232.

Especificación eléctrica.• Transmisión no balanceada

• Referencias a 0V.

• Limitación de corriente a 0.5 A• Capacidad máxima 2500 pF• Niveles

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3.1 Norma RS-232.Especificación mecánica.• Conector ISO 2110 (DB25)

• 25 pines, se usan 21.• Numeración ISO (AA, BB, etc..) o CCITT (101, 102, etc.)

• Conector DB9• Versión IBM (asíncrona)

• Longitud del cable: 15 metros.

DB25 DB9

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3.1 Norma RS-232.Especificación funcional.• Líneas de datos.

• TxD y RxD

• Líneas de control de flujo• Request to send (RTS)

• Clear to send (CTS)

• Data Carrier Detected (CD ó DCD)

• Líneas de establecimiento de conexión• Data Terminal Ready (DTR)

• Data Set Ready (DSR)

• Ring Indicator (RI)

• Líneas de referencia• Masa (GND)

• Masa de protección (SGH)

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3.1 Norma RS-232.Control de flujo

• Protocolos software• XON – OFF: Caracteres especiales XON y XOFF. XOFF

detiene el envio de datos desde el modem al PC, XON solicita más datos.

• ENQ – ACK (ASCII-BSC) : Enquiry: solicitud de información. Acknowledge: confirmación (ASCII) .

• Protocolos hardware• RTS – CTS: líneas de control: Request To Send – Clear To

Send.

• DTR – DSR: líneas de control: Data Terminal Ready – Data Set Ready.

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3.1 Norma RS-232.Control de flujo. Ejemplos

Terminal (DTE)/Modem (DCE)

1. Indicación de llamada(RI).2. DTE preparado (DTR).3. Se conecta a línea. Activa DCE preparado DSR.4. Petición de Envío (RTS).5. El modem está preparado para tx y activa la señal CTS.6. Activación DC.4. Tx de datos.

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3.1 Norma RS-232.Uso del control de flujo:

Impresora

Null Modem

Tres hilosJMardones

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4. UART 8250

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3.2 Norma RS-422 y RS-423-AEspecificaciones eléctricas• RS-422 Balanceada.• RS-423 no balanceada.

Niveles de Tensión• +6 V.• -6 V.

Sensibilidad 200 mV.

Hasta 10 receptores.

Longitud del cable: 1500 m.

Utilizada en ambientes industriales, transmisión de vídeo (VTRs, mezcladores, etc.).

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3.2 Norma RS-422 y RS-423-ADistancia máxima alcanzable.

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3.2 Norma RS-422 y RS-423-A

ComparaciónVENTAJAS INCONVENIENTES

Rechazo ruido y crosstalk Necesita más hilos

Mayores distancias Mayor coste

Mayores velocidades Mayor complejidad

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3.2 Norma RS-422 y RS-423-A

Uso en entornos industriales• Comunicación punto a punto.• Comunicación maestro-esclavo.

• Conexión con RS-232

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4. UART 8250

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3.3 Norma RS-485Multipunto• Hasta 32 emisores y 32 receptores (equivalentes).• Posibilidad de conexión en alta impedancia.

Par trenzado• 120 ohm. con terminadores.• Resistencias de Pull-up y Pull-Down.

Tensión en modo común• Variación entre –7V y 12V• Diferencia 200 mV

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3.3 Norma RS-485

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3.3 Norma RS-485

Comunicación punto-punto. Maestro – Esclavo. Multimaestro.

Full - Duplex

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3.3 Comparación de normas

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4. UART 8250

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4. UART 8250

4.1 UART

Receptor - Transmisor asíncrono universal (Universal Asynchronous Receiver- Transmitter)

Simplifica las operaciones de Entrada/Salida Serie.• Conversión paralelo/serie y viceversa.• Sincronizaciones a nivel de bit y de carácter.• Control de errores

National Semiconductors NS8250• NS 16450: Mayor velocidad.• NS 16550: Cola FIFO.

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4. UART 8250

4.1 UART. Descripción

Receptor - Transmisor asíncrono universal (Universal Asynchronous Receiver- Transmitter)

Simplifica las operaciones de Entrada/Salida Serie.• Conversión paralelo/serie y viceversa.• Sincronizaciones a nivel de bit y de carácter.• Control de errores

National Semiconductors NS8250• NS 16450: Mayor velocidad.• NS 16550: Cola FIFO (16 caracteres).

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4. UART 8250

4.1 UART. Conexión

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4. UART 8250

4.1 UART. Diagrama Bloques

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4. UART 8250

4.2 Registros. Modo de trabajo

Once registros internos.Sentido de acceso y bit DLAB.

Líneas A0 a A2 permiten direccionar siete registros.

Dirección base.• Permite acceder a distintos COM.• Los registros se indexan con respecto a esa dirección.

Puerto

Dirección base

IRQ

COM1

0x3F8 4

COM2

0x2F8 3

COM3

0x3E8 4

COM4

0x2E8 3

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4. UART 8250

4.2 Registros. BASE+0:

Registro Transmisor/receptor.• La CPU deposita el carácter a transmitir.• De ahí pasa al registro de desplazamiento.• No puede escribirse hasta quedar libre.

• Condición TBE.

Buffer del receptor.• La CPU recoge el carácter recibido.• Dato dispuesto: Condición RxRDY.• Problemas de sobreescritura: OVERRUN.

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4. UART 8250


Registro Activación de interrupciones.• Dato listo RxRDY.• Transmisor vacio: TBE• Error serie: ERROR• Cambio líneas modem. RS232

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4. UART 8250


Identificación de interrupciones.• Refleja si se ha producido una interrupción.

• Si PTE = 0, existen interrupciones pendientes.• Orden de prioridades.

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4. UART 8250


Control de la línea.• Permite configurar el formato de datos.• Datos: Bits de datos por carácter.

• Bits de stop.

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4. UART 8250


Control de la línea.• BREAK: La salida pasa a 0 de forma indefinida.• DLAB: Acceso a latch divisor.

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4. UART 8250


Control de salida RS-232.• Bits 0-3: Salidas RS-232• Bit 4: Modo test

• SIN desconectada, SOUT a 1.• Los registros de desplazamiento de entrada y salida

se comunican.• Las salidas RS 232 se conectan a las entradas.

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4. UART 8250

4.2 Registros. BASE+5:Estado de la línea.

• Eventos ocurridos en Transmisión / Recepción.• RXRDY: Dato listo. Copiado en el buffer de recepción.• OVER: (Overrun): Sobreescritura dato recibido.• PAR (Parity) Error de paridad. No se transfiere al

buffer.• FRAME: Error de encuadre: Bit de stop a 0.• BREAK: Se detecta condición BREAK.• TBE: Buffer de transmisión vacio.• Txe: Registro desplazamiento transmisor vacio.

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4. UART 8250


Estado de entrada RS-232.• Líneas de entrada RS232• Bits 0-3: Indican si la línea correspondiente ha

cambiado.• Bits 4-7: Reflejan el valor actual de la línea de entrada.

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4. UART 8250

4.2 Registros. Resumen.A2 A1 A0 DLAB MODO NOMBRE SIGNIFICADO

0 0 0 0 R RBR Receiver Buffer Register (Registro buffer de recepción)

0 0 0 1 R/W DLL Divisor Latch LSB (Divisor de velocidad, parte baja

0 0 0 0 W THR Transmitter Holding Register (Registro de retención de transmisión

0 0 1 0 R/W IER Interrupt Enable Register (Registro de habilitación de interrupciones)

0 0 1 1 R/W DLM Divisor latch MSB (Divisor de velocidad, parte alta)

0 1 0 X R IIR Interrupt Identification Register (Registro de identificación de interrupciones)

0 1 0 X W FCR FIFO Control Register (Registro de control FIFO) - SOLO 16550 -

0 1 1 X R/W LCR Line Control Register (Registro de control de línea) ¡¡EL BIT 7 ES DLAB!!

1 0 0 X R/W MCR Modem Control Register (Registro de control del modem)

1 0 1 X R/W LSR Line Status Register (Registro de estado de la línea)

1 1 0 X R/W MSR Modem Status Register (Registro de estado del modem)

1 1 1 X R/W SCR Scratch Register (Registro residual)

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4. UART 8250

4.3 Manejo: Configuración Velocidad.• Reloj de referencia

• Cristal externo. Generalmente 1.8432 MHz o múltiplos.

• Reloj maestro.• Referencia / Latch divisor.

• Reloj de datos• Corresponde a la velocidad de transmisión.• Reloj maestro / 16.

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4. UART 8250

4.3 Manejo: Interrupciones.• Línea INTRPT: Común en todos los eventos.• ¿Cuándo se considera atendida una interrupción?

• ERROR: Lectura registro estado de la línea.• RxRDY: Lectura registro buffer receptor.• TBE: Escritura buffer transmisión o lectura registro identificación de

interrupciones.• RS-232: Lectura registro estado RS-232.

• Si existen varia interrupciones pendientes, el registro muestra la más prioritaria.

• Una vez atendida la más prioritaria aparecen las siguientes.

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4. UART 8250

4.3 Manejo: Muestreo.• Deshabilitar las interrupciones: No se dispone del registro

identificación de interrupciones.• Bloqueo externo:

• OUT2 Bloquea las interrupciones.

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4. UART 8250

4.3 Manejo: Programación.void confrs(unsigned long Velocidad, int Paridad, int LongPalabra, int BitsStop){

unsigned long Divisor, BAL, BAH, LCR, IER;outportb(base+1, 0); /* desactiva interrupciones UART */Divisor=115200 / Velocidad ;BAL = Divisor % 256;BAH = Divisor / 256;LongPalabra = (LongPalabra-5) & 3;BitsStop = ((BitsStop-1) & 1)*4;Paridad = (Paridad & 3)*8;LCR = Paridad+BitsStop+LongPalabra;IER = 3; /* Interrupciones TX y RX */outportb(base+3, 128);outportb(base+0, BAL);outportb(base+1, BAH);outportb(base+3, (LCR & 0x7f));outportb(base+4, 0xb);outportb(base+1, IER);

}

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4. UART 8250

4.3 Manejo: Programación.void interrupt INTRS(void){

int IIR,LSR;char ch;IIR = 0;while ((IIR & 1) != 1){

IIR = inportb(base+2) & 7;LSR = inportb(base+5);switch (IIR / 2){

case 0: break; /* modem */ case 1:{ /* TX vac¡o */

if (!(vacio(&outbuf))) outportb(base+0,leer(&outbuf)); else outportb(base+1, 1);break; }

case 2: { /* RX ha llegado */ch=inportb(base+0);if (!(lleno(&inbuf))) poner(&inbuf,ch);break; }

case 3: break; } /* errores */ }

outportb(0x20, 0x20); }

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