comunicacion serial rev3

1ComunSerialRev222/10/03

IEE205 Sistemas Digitalesrea de Circuitos y Sistemas - SEE

Ing. Hugo Pratt 1

Comunicacin Serial

Autor: Ing. Hugo PrattPontificia Universidad Catlica del Per

ComunSerialRev222/10/03


Ing. Hugo Pratt 2

Comunicacin Serial y Paralela

Comunicacin serial Se denomina as a la transmisin de datos

(informacin) un bit a la vez, en el tiempo. Comunicacin paralela

Se denomina as a la transmisin de ms de un bit de datos simultneamente.



Ing. Hugo Pratt 3

Comunicacin serial

Medio



Ing. Hugo Pratt 4

Comunicacin SerialEl Medio

El medio es el elemento fsico a travs del cual se transmite la informacin.

Por ejemplo, podra ser: Fibra ptica Cable coaxial Par trenzado cable de cobre

En radio comunicaciones, el medio es el aire.



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Comunicacin serial

En el caso que nos interesa, el medio ser un cable de cobre.

Veremos la comunicacin entre computadoras serialmente.

Especficamente el estndar EIA/TIA 232-E.



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Comunicacin Serialpunto a punto

La comunicacin es entre dos equipos nicamente.Es el soportado por el estndar RS232



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Comunicacin Serial

RS CS TR RD TD CDTALK / DATATALK RS CS TR R D TD CDTALK / DATATALKCentraltelefnica

cable telefnico

Mdem Mdem

RS232 RS232



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Comunicacin serial de una computadora a muchos equipos (multi-drop)

La comunicacin es de una computadoraa ms de un equipo, en un solo sentido.

Es el soportado por el estndar RS422

SD

1A-001



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Comunicacin serialmultipunto (multi-point)

La comunicacin es de uno de los equipos acualesquiera de los otros.Es soportado por el estndar RS485.

SD

1A-001



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ComparativaCaracterstica RS232 RS422 RS485

Tipo decomunicacin

Punto a punto Muti-drop Multi-punto

Tipo detransmisin

no balanceada balanceada balanceada

Distancia Tx max. 15m 1200m 1200m

Velocidad Max. deTx a distancia Max

10Kbps 10Kbps 100Kbps

Velocidad de Txmaxima

10Mbps(20m)

10Mbps(30m)

Nmero de cargas Slo se conecta aun equipo

10 U.L. 32 U.L.

Tx: transmisin max.: mxima



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Algunas definiciones

Bits por segundo (bps) cantidad de bits que se transmiten por segundo.

Baudio nmero de variaciones de la seal, en el medio fsico,

por unidad de tiempo. No necesariamente coinciden los baudios con los

bits por segundo.



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Comunicacin serial Estndard EIA/TIA 232-E

Ms conocido por el nombre del estndar original: RS-232C o simplemente RS-232.

Define las caractersticas elctricas de las seales de

comunicacin Los conectores a utilizarse El protocolo de inicio y final de comunicacin

No define: El protocolo de comunicacin serial asncrono (bit de

arranque, de datos, paridad, parada).



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En el curso veremos ...

Slo el uso de las lneas de transmisin (Tx) y recepcin (Rx) del estndard EIA/TIA 232-E

El protocolo de comunicacin serial asncrono.



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Protocolo de comunicacin serial asncrona

En la comunicacin serial asncrona, se emplean las siguientes lneas: una lnea para la transmisin de datos de un equipo

(denominado DTE) a otro equipo (denominado DCE). Una lnea para la recepcin de datos por parte del DTE

que son enviados por el DCE. Una lnea comn de retorno de seal (tierra).



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Temporizacin Transmisin de un caracter



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Temporizacin Se envan caracteres, uno por vez. Cada carcter est conformado por un grupo de bits El envo de un carcter consta de:

Un bit denominado bit de arranque (start bit). Los bits que conforman el carcter (5, 6, 7, 8 9 bits)

envindose el menos significativo primero. Un bit de paridad (parity bit) de manera opcional. 1, 1 , 2 bits de parada

Todos los bits tienen la misma duracin. Ancho de bit = 1/(velocidad de transmisn en bps)



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Temporizacin Ambos equipos deben tener la misma

configuracin de: Nmero de bits por carcter Existencia o no del bit de paridad Tipo de paridad: par impar Nmero de bits de parada Velocidad de transmisin Velocidad de recepcin



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Ejemplo

Se tienen dos equipos configurados as: Velocidad de transmisin: 9600bps Bits por carcter: 8 Bit de paridad: par Bits de parada: 1

El ancho de cada bit ser: 1/(9600 bps) = 104.17us Si el equipo DTE transmite el carcter

0b010011011 se tendr en la lnea de transmisin lo mostrado.



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Transmisin de carcter: 10011011Cada intervalo de bit: 104.17us

Inicio de la transmisinFin de la transmisin

TRAMA (frame)ComunSerialRev222/10/03


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Comunicacin serial asncrona en el ATmega8

El ATmega8 cuenta con un dispositivo de comunicacin serial asncrona/sncrona denominado USART.

Slo veremos su funcionamiento y configuracin para comunicacin asncrona.



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Pines usados por el USART

recepcinde datos

transmisinde datos



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Registros de E/S involucrados UDR

Representa a dos registros diferentes, uno se accesa al escribir, y el otro al leer.

Para transmitir un carcter, ste debe escribirse en UDR. Para leer un carcter recibido, ste debe leerse de UDR.

UCSRA, UCSRB, UCSRC Permiten configurar el USART.

UBRRL, UBRRH Permiten configurar la velocidad de transmisin y la velocidad de

recepcin. Observacin

El registro UCSRC comparte la misma direccin que UBRRH, sin embargo, fsicamente, son dos registros diferentes.



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Pasos a seguir para la configuracin

1. Configurar la velocidad de transmisin y recepcin

2. Definir el formato de la trama: nmero de bits por carcter, bit de paridad y tipo, nmero de bits de parada.

3. Habilitar la transmisin y recepcin de datos.



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Paso 1: Velocidad de transmisin Registros a modificar: UBRRH, UBRRL, bit

U2X de UCSRA Debe conocerse antes:

Qu velocidad de transmisin se desea. La frecuencia de reloj del oscilador del

microcontrolador.

Hay dos opciones de configuracin:i. Modo asncrono normalii. Modo asncrono doble velocidad.



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Paso 1. Velocidad de transmisin

Modo asncrono normal: Bit U2X de registro UCSRA debe valer 0. La velocidad est dada por:

Velocidad = fosc /(16*(UBRR+1))

Despejando se obtiene: UBRR = fosc / (16*velocidad)-1

Donde: fosc: frecuencia de reloj del microcontrolador UBRR: par de registros UBRRH:UBRRL



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Paso 1. Velocidad de transmisin

Modo asncrono doble velocidad Bit U2X de registro UCSRA debe valer 1 La velocidad est dada por:

Velocidad = fosc/(8*[UBRR+1])

Despejando: UBRR = fosc/(8*velocidad)-1



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Registro UCSRA



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Paso 2. Formato de la trama Registros a modificar:

Bit UCSZ2 de registro UCSRB UCSRC



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Registros UCSRB y UCSRC

USCRB

USCRCBits por caracter

Bits de parada

Bit de paridad

Modo asncrono(0)/sncrono(1)

Habilitar recepcin Habilitar transmisin



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Paso 2. Formato de la trama ...

Bits por caracter Se configuran con bits UCSZ2, UCSZ1, UCSZ0 segn

se muestra.

UCSZ2 UCSZ1 UCSZ0 Bits por caracter0 0 0 50 0 1 60 1 0 70 1 1 81 1 1 9



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Bit de paridad Se configura con los bits UPM1 y UPM0

UPM1

UPM0

Modo Paridad

0 0 Deshabilitado0 1 (reservado)1 0 Habilitado, paridad par1 1 Habilitado, paridad impar



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Bits de parada Se configuran con bit USBS USBS = 0, un bit de parada USBS = 1, dos bits de parada



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Paso 3. habilitar la transmisin y recepcin de datos

Registro involucrado: UCSRB Poner a 1 bit RXEN para habilitar la recepcin de

datos. Poner a 1 bit TXEN para habilitar la transmisin de

datos.



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Transmisin de datos Primero debe haberse configurado el dispositivo

de comunicacin y habilitado la transmisin. Pasos:

Verificar que est vaco el buffer de transmisin (UDRE=1)

Si el caracter es de 9 bits, copiar el bit 8 en TX8B Copiar el caracter en registro UDR



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Recepcin de datos

Pasos: Verificar que hay un dato recibido (RXC=1) Si el caracter es de 9 bits, leer bit RX8B de registro

UCSRB Leer el caracter recibido de registro UDR.



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Ejercicio 1

Escribir una subrutina para configurar el USART para tener lo siguiente: Velocidad de transmisin: 9600bps 7 bits por caracter paridad impar 2 bits de parada

La frecuencia de reloj del microcontrolador es 1 Mhz.



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Ejercicio 2

Escribir una subrutina de nombre: RxCar1 que analiza si hay un caracter recibido en el puerto serial, y de haberlo, lo lee.

Parmetros de entrada: Ninguno Parmetro de salida:

Z = 0 Si hay un caracter Z = 1 Si no hay caracter recibido R16 : el caracter recibido (8 bits) si haba un caracter

Registros modificados: R16, banderas



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Ejercicio 3

Escribir una subrutina de nombre: RxCar que retorne slo si se ha recibido un caracter.

Parmetros de entrada: Ninguno Parmetro de salida:

R16 : el caracter recibido (8 bits) si haba un caracter Registros modificados: R16, banderas



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Ejercicio 4

Escribir una subrutina de nombre TxCar, que enve un caracter por el puerto serial.

Parmetros de entrada: R16: el caracter a transmitir

parmetros de salida: ninguno Registros modificados: banderas



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Errores de recepcin en el USART

Hay tres tipos de errores que puede detectar Error de trama (framing error)

Cuando al recibir un caracter, el primer bit de parada vale 0.

Error de sobreescritura (overrun error) Cuando se recibe un caracter y ste sobreescribe a otro que se

ha recibido previamente y no fue ledo por el programa.

Error de paridad (parity error) Cuando se recibe un caracter que cuenta con bit de paridad,

pero el valor de dicho bit no corresponde al valor que tiene el caracter.



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Manejo de errores de recepcin Existen tres bits, en el registro UCSRA que

permiten saber si ha ocurrido un error en la recepcin. PE error de paridad DOR error de sobreescritura FE error de trama

Si ocurre uno de los errores, el bit correspondiente es puesto a 1 por el USART.

Los bits valen 0 si no hubo error en la recepcin del caracter.



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Manejo de errores de recepcin ...

Si se van a analizar los errores de recepcin, la recepcin de caracteres debe hacerse en los siguientes pasos, en ese orden: Leer registro UCSRA y verificar que hay un caracter

recibido (bit RXC=1) Leer caracter recibido en registro UDR Del valor ledo de UCSRA, analizar si hubo errores, y

procesarlos.



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Ejercicio 5 Escribir una subrutina de nombre: RxByteErr que

retorna slo si se recibe un caracter por el puerto serial.

Entrada: ninguna salida:

R16: El caracter recibido Bandera C: 1 si hubo error de paridad bandera V: 1 si hubo error de trama bandera M: 1 si hubo error de desborde

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