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<p>Programando para Controle de dispositivos pelo Computador</p> <p>Luis Claudio Gamba Lopes</p> <p>Informtica Industrial/Automao SDM - Sistemas Digitais e Microprocessados</p> <p>CEFET-MG Campus III - Leopoldina</p> <p>10 de setembro de 2009</p> <p>Sumrio</p> <p>1 Introduo</p> <p>1</p> <p>2 Portas de Comunicao do Computador e suas caractersticas 2.1 2.2 2.3 Caractersticas Eltricas Porta Paralela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Caractersticas Eltricas Porta Serial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Caractersticas Eltricas Porta USB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>2 3 5 6</p> <p>3 Hardware para Acionamento de Dispositivos Externos 3.1 Circuito de Potncia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>7 7</p> <p>4 Porta Paralela 4.1 4.2 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>9 9 10</p> <p>5 Porta Serial 5.1 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.1 5.1.2 5.1.3 Condicionamento de Sinal RS232/TTL . . . . . . . . . . . . . . . . . Circuito Microcontrolado (PIC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transmisso por Infravermelho (IR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>11 11 11 12 14</p> <p>1</p> <p>5.1.4 5.2</p> <p>Transmisso por Rdio Freqncia (RF) . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>15 17 17 18</p> <p>Programao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.1 5.2.2 Microcontrolador (PIC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>6 Porta USB (Emulando Serial) 6.1 6.2 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>19 19 20</p> <p>A Cdigos fontes Pic A.1 Serial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>22 22</p> <p>B Cdigos fontes PC B.1 Paralela Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>24 24 24 25 26</p> <p>B.2 Paralela Windows</p> <p>B.3 Serial Linux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B.4 Serial Windows . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>C Microcontrolador PIC16F628A C.1 Congurao das Portas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.2 Congurao Interrupes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.3 Congurao Porta Serial Assncrona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>28 37 38 39</p> <p>D Componentes D.1 Alguns Componentes Utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>41 41</p> <p>2</p> <p>D.1.1 Resistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.1.2 Interruptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.1.3 Diodo e LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.1.4 Transistor Bipolar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.1.5 Capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.1.6 Regulador de Tenso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.1.7 Rel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.1.8 Conversor RS232/TTL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>41 42 42 44 44 45 46 47</p> <p>3</p> <p>Lista de Figuras2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 Porta Paralela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Porta Serial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Porta USB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pinagem Porta Paralela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pinagem Porta Serial (DB9 Macho PC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conexo Porta Serial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sinais da porta serial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pinagem Porta USB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 3 4 5 5 6 6</p> <p>3.1</p> <p>Circuito de acionamento de dispostivos de potncia . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>8</p> <p>4.1 4.2</p> <p>Circuito Porta Paralela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Foto Circuito Porta Paralela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>9 10</p> <p>5.1 5.2 5.3 5.4 5.5</p> <p>Conversor RS232/TTL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . PIC porta serial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Foto PIC porta serial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Circuito de comunicao Infravermelho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Foto do Foto-diodo e mdulo receptor infravermelho . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>12 13 13 14 14</p> <p>4</p> <p>5.6 5.7 5.8 5.9</p> <p>Circuito transmissor rdio frequncia PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Circuito transmissor rdio frequncia PIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Circuito receptor de rdio frequncia acionando 2 motores . . . . . . . . . . . Foto dos mdulos receptor e transmissor de rdio frequncia . . . . . . . . . .</p> <p>15 16 17 17 18</p> <p>5.10 Programa terinal gtkterm (linux) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>6.1</p> <p>PIC porta USB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>20</p> <p>C.1 Pinagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.2 Foto Pic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.3 Diagrama Interno do PIC16F628 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.4 PORTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.5 PORTB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.6 memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.7 Bank 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.8 Bank 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.9 Opcodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.10 Congurao PORTA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.11 Congurao PORTB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.12 Congurao interrupes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.13 Congurao Transmisso Serial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>30 30 31 32 33 34 35 36 37 38 38 39 39 40 40</p> <p>C.14 Congurao Recepo Serial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.15 Congurao Velocidade Serial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>5</p> <p>D.1 Smbolo Resistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.2 Foto Resistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.3 Smbolo Interruptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.4 Foto Interruptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.5 Smbolo Diodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.6 Foto Diodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.7 Smbolo LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.8 Foto LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.9 Smbolo Transistor NPN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.10 Foto Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.11 Smbolo Capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.12 Foto Capacitor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>41 41 42 42 43 43 43 43 44 44 44 45 45 46 46 47 47</p> <p>D.13 Smbolo Regulador de Tenso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.14 Foto Regulador de Tenso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.15 Smbolo Rel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.16 Foto Rel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.17 Conversor RS232/TTL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>6</p> <p>Lista de Tabelas2.1 2.2 2.3 2.4 Tipos de Operao da porta paralela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pinos da porta paralela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tipos de porta paralela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Congurao porta Serial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 5 6</p> <p>C.1 Microcontrollers Memory</p> <p>. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>28 28 29 29</p> <p>C.2 Microcontroller Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.3 Special Microcontroller Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.4 Peripheral Features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>D.1 Cdigo de Cores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .</p> <p>42</p> <p>7</p> <p>Resumo</p> <p>Esse material tem como objetivo introduzir os conceitos bsicos do uso de portas de comunicao de um computador, a programao necessria para criao dos softwares e o hardware bsico para acesso e controle das portas . Os exemplos utilizados so vlidos para os sistemas operacionais Linux e Windows, mas podem ser convertidos para outros sistemas.</p> <p>Captulo 1 IntroduoEste documento tem como objetivo fornecer uma introduo a programao para controle de dispositivos externos pelo computador, utilizando linguagem c nos sistemas operacionais Linux e Windows. So abordados mtodos de programao para controle atravs da porta paralela, serial e USB (emulando porta serial) bem como os circuitos bsicos de interface discretos e microcontrolados. Pr-requisitos: Conhecimento de uma linguagem de programao e noes bsicas de eletrnica.</p> <p>1</p> <p>Captulo 2 Portas de Comunicao do Computador e suas caractersticasAs portas de um computador tem a funcionalidade de permitir o acesso de comunicao e controle entre dispositivos externos e o computador. Atravs das portas possvel interagir com dispositivos externos, enviando ou lendo sinais eltricos para eles. Cada tipo de porta tem suas caractersticas e aplicaes.</p> <p>Figura 2.1: Porta Paralela</p> <p>Figura 2.2: Porta Serial</p> <p>2</p> <p>Figura 2.3: Porta USB</p> <p>2.1 Caractersticas Eltricas Porta ParalelaA porta paralela um conector fmea de 25 pinos (DB25) que ca situada atrs do gabinete, originalmente utilizada para o controle de impressoras, seus pinos receberam os nomes relativos a essa atividade. A porta paralela pode funcionar em 3 modos conguravis na BIOS do computador: Tabela 2.1: Tipos de Operao da porta paralelaModo SPP (Standard Parallel Port) EPP ( Enhanced Parallel Port ) ECP (Enhanced Capabilities Port) Direo Transmisso unidirecional Transmisso bidirecional Transmisso bidirecional+DMA Velocidade Mxima 150KB/s(4 bits) 2 MB/s (8 bits) 2 MB/s (8 bits)</p> <p>O tamanho mximo do cabo de ligao de 8 metros, quanto menor o cabo menos interferncias e maior a velocidade.</p> <p>3</p> <p>1 14 2 15 3 16 4 17 5 18 6 19 7 20 8 21 9 22 10 23 11 24 12 25 13</p> <p>STROBE AUTOFEED D0 ERROR D1 INIT D2 SELECT IN D3 GND D4 GND D5 GND D6 GND D7 GND AKNOWLEDGE GND BUSY GND PAPER END GND SELECT OUT</p> <p>Figura 2.4: Pinagem Porta Paralela</p> <p>Tabela 2.2: Pinos da porta paralela out =&gt; =&gt; =&gt; =&gt; =&gt; =&gt; =&gt; =&gt; =&gt; 50uS to init Set Low to select printer</p> <p>Os sinais eltricos da porta paralela depende do seu tipo e so mostrados na Tabela 2.3. 4</p> <p>Tabela 2.3: Tipos de porta paralelaData output (&gt;2.4V) Data line sink (2.4 V) Signal lines (short circuit) Control line sink (</p>