ing. jorge a. abraham técnicas digitales ii 1 comunicaciones digitales seriales (unidad 4)...

Ing. Jorge A. Abraham Técnicas Digitales II

1

Comunicaciones Digitales Seriales (Unidad 4)

-Objetivos-Introducción-Serialización-Normativa-Conclusión


2

Comunicaciones Digitales Serie - Objetivos

-Aprender sobre comunicaciones serie-Aprender sobre la técnica-Aprender sobre interconexión y las normas

De la Cátedra y del Ingeniero


3

Comunicaciones Serie - Introducción

Los buses de comunicaciones son “paralelo”.No se pueden extender grandes longitudes (m).Las conexiones eléctricas largas son afectadas.Imposible de cubrir grandes distancias (Km).

Solución: Serializar la información


4


Sistemas de comunicaciones


5


Sistemas de comunicaciones


6

Comunicaciones Serie - Serialización

Conversión de paralelo a serie


7


Conversión de paralelo a serie

0 I I I 0 0 0 0 0 0 I 0 0 0 0 I I I

Dato

SalidaSerie

Clock

Clock Velocidad de Transmisión en Bits / Seg


8


Conversión de serie a paralelo

Problemas Sincronización del Bit, Sincronización de la Palabra Sincronización de la trama.


9


Modos de Comunicación

Sincrónicos (Clock acompaña a la señal Serie)

Asincrónicos (Clock No acompaña a la señal Serie)

Orientados a Byte: Sync, BiSync, Sync Ext.

Orientados a Bit: SDLC, HDLC, (Sync Ext.)

Orientados a Byte (Bits adicionales de Sincr.)


10


Modos de ComunicaciónOrientados a Byte (Caracter)


11


Modos de Comunicación

Orientados a Bit

Asincrónico


12


0 I I I 0 0 0 0 0 0 I 0 0 0 0 I I I

Dato

SalidaSerie

Clock

Vel. de Transmisión en Bits/Seg= Frec.(Clock)Bits / Carácter => Caracteres / Seg. => Car/Min.

Sincrónico: Parámetros

N-1 Caracter N Caracter N+1 Car.


13

Comunicaciones Serie - SerializaciónDato

SalidaSerie

TxClockRxClock

Vel. de Tran. [Bits/Seg]= TxClock/n o RxClock/nBits/Caracter =>Caracteres/Seg.=> Car/Min.: 5,6,7,8

Asincrónico: Parámetros

n/2

Reposo Start O I I O Paridad Stop Stop Reposo

n n nn n n

Star | Bits de datos | Par. | Stop(s)

Paridad: Par; Impar; Mark; Space; I; O; NingunaStops: 1; 1,5 o 2


14

Comunicaciones Serie - Normativa-Funcionales

-Ground-Datos-Control-Tiempo-Secundarias

-Eléctricas-Tensiones/Corrientes-Balanceado/Impedancia

-MecánicasConectorPines de Señales

DTE DCE

PC, Host,Equipocon informaciónDigital

Modem,Adaptadorde señales,otra PC,etc.


15

Comunicaciones Serie - NormativaAlgo de Historia

1960 C/Fabricante, Especif. Eléctricas/Funcionales/Mecánicas propio para conexiones remotas.

1969 EIA (Eletronic Industries Association), Bell Lab, otros definen RS-

232-C, Especificaciones: Eléctricas, Funcionales y Mecánicas En igual época CCITT (Comite Consultatif Internatinale de Telegraphie et Telephonie ), define V.24(Especificaciones Funcionales) y V.28

(Especificaciones Eléctricas) en Europa.

1980 RS-232-C y V.24/28 Adoptado para periféricos (Impresoras, Plotters,

terminales, modems, ….. PC PC).

RS-232-C (20Kbps/15m.) RS-449 (Mecánicas)/RS-423(Eléctricas) (10Mbps/1200m) (Poco Usado). Mas tarde: RS-422, RS-485 Otros.

HOY Ethernet, USB, IR, Otros; reemplazan al RS-232-C en muchos casos.


16

Comunicaciones Serie - NormativaEIA: RS-232-C; CCITT (ITU-T): V.24 / V.28

DTEDCE

RS-232-C

?

?

DTE

DTE

DTE

DTE

DTE

DTE

RS-232-C

RS-232-C

RS-232-C

Null Modem (cruzado)



DTEDCE

RS-232-C Telco


17


Especif. Mecánicas: DB-25 (9), Macho (DTE), Hembra (DCE)


18

Comunicaciones Serie - NormativaEIA: RS-232-C; CCITT (ITU-T): V.24 / V.28Especif. Eléctricas: Tensión Simple, No balanceado, Distancia ~ 15m. a 30m. (cable)

Punto a Punto, ~20Kbps.

0 Lógico (espacio) Activado

I Lógico (marca)Desactivado

0 Lógico (espacio) Activado

I Lógico (marca)Desactivado

Transmisor Receptor+15V

+5V

-5V

-15V

+25V

+3V

-3V

-25V

IndefinidoIndefinido

T R

Datos0 LógicoI Lógico

+5 a +15V-5 a -15V

Control ActivoInactivo

+5 a +15V-5 a -15V


19


Especif. Funcionales: Comunicaciones Síncronas y Asíncronas, 25 señales (Sínc./Asínc), 9 señales (Asínc.)

Tipo EIA: RS-232-C CCITT: V.24-Ground A 1XX-Datos B 1XX-Control C 1XX-Tiempo D 1XX-Secundarias S 1XX


20

EIA: RS-232-C; CCITT (ITU-T): V.24 / V.28

Especif. Funcionales: Ground, Tierra, Retorno, Referencia

Comunicaciones Serie - Normativa

Protective Ground – Masa o tierra de ProtecciónPin N° 1 EIA: AA CCITT: 101Dirección: DTE ------ DCEFunción: Vínculo de protección entre los chasis,

contra choque eléctrico. Cable a tierra.

Signal Ground – Referencia de Señales de Datos y ControlPin N° 7 (5) EIA: AB CCITT: 102Dirección: DTE ------ DCEFunción: Señal de Referencia (Fuente) de todas las

señales de datos, control, tiempo y secundarias.


21


Especif. Funcionales: Datos – Sincrónicos o Asincrónicos


Transmit Data – Dato Serial a ser transmitidoPin N° 2 (3) EIA: BA CCITT: 103Dirección: DTE ---- DCEFunción: Dato Serial Primario. Condicionado por: CA,

CB, CC y CD. Tiempos: DB ó DA (Sincrón.)

Receive Data – Dato Serial recibidoPin N° 3 (2) EIA: BB CCITT: 104Dirección: DTE ---- DCEFunción: Dato Serial Primario. Condicionado por CF.

Tiempo: DD (Sincrónico).


22


Especif. Funcionales: Control – Estado – DTE/DCE


Request To Sent – Solicitud de Envío o TransmisiónPin N° 4 (7) EIA: CA CCITT: 105Dirección: DTE ---- DCEFunción: Activa circuitos de Transmisión del DCE.

(Portadora (carrier) a modular por los datos)

Clear to Sent – Disponible para enviarPin N° 5 (8) EIA: CB CCITT: 106Dirección: DTE ---- DCEFunción: DCE listo para enviar datos recibidos de BA

(Portadora (carrier) establecida)


23




Data Terminal Ready – DTE Operativo y listo para Rx y/o TxPin N° 20 (4) EIA: CD CCITT: 108.2Dirección: DTE ---- DCEFunción: Indica operatividad plena del DTE para que el

DCE active circuitos y envíe Datos por BB.

Data Set Ready – DCE Operativo y listo para Tx y/o RxPin N° 6 (6) EIA: CC CCITT: 107Dirección: DTE ---- DCEFunción: Indica operatividad del DCE listo para inter-

cambio de Control y/o Datos.


24




Data Carrier Detect – Señal recibida por el ReceptorPin N° 8 (1) EIA: CF CCITT: 109Dirección: DTE ---- DCEFunción: Indica que el DCE esta recibiendo portadora

desde un sitio remoto. Valida los Datos de BB

Ring Indicator – Llamada entrante (línea telefónica).Pin N° 22 (9) EIA: CE CCITT: 125Dirección: DTE ---- DCEFunción: Indica que el DCE esta recibiendo la corriente

de llamada por la línea telefónica. Ring !!!


25




Signal Quality Detector – Calidad de la señal recibidaPin N° 21 EIA: CG CCITT: 110Dirección: DTE ---- DCEFunción: Activado: DCE esta recibiendo señal buena.

Desactivado: Alta probabilidad de errores.

Data Signal Rate Selector – Selector de velocidades (modem).Pin N° 23 EIA: CH/CI CCITT: 111/112Dirección: DTE ---- DCEFunción: DTE selecciona entre 2 velocidades o rango de

velocidades posibles del DCE.


26




+P (+ Voltage) – +12VCC para prueba (opción)Pin N° 9 Dirección: DTE ------ DCE

-P (- Voltage) – -12VCC para prueba (opción)Pin N° 10 Dirección: DTE ------ DCE

Local Loopback – Para pruebas (opción RAD y otros)Pin N° 18 Dirección: DTE ---- DCE

Test Mode – Para pruebas (opción RAD y otros)Pin N° 25 Dirección: DTE ---- DCE


27


Especif. Funcionales: Tiempo – Sólo Sincrónicos


Transmission Signal Element Timing - Reloj de TransmisiónPin N° 15 EIA: DB CCITT: 114Dirección: DTE ---- DCEFunción: Reloj de sincronismo de Transmit Data (BA)

Frecuencia = bits/seg. Centro del bit

Receiver Signal Element Timing - Reloj de RecepciónPin N° 17 EIA: DD CCITT: 115Dirección: DTE ---- DCEFunción: Reloj de sincronismo de Receive Data (BB)

Frecuencia = bits/seg. Centro del bit


28


Especif. Funcionales: Tiempo – Sólo Sincrónicos


Transmiter Signal Element Timing - Reloj de TransmisiónPin N° 24 EIA: DA CCITT: 113Dirección: DTE ---- DCEFunción: Reloj de sincronismo de Transmit Data (BA)

Frecuencia = bits/seg. Centro del bit Usado para Reloj Maestro fijado por DTE.


29

EIA: RS-232-C; CCITT (ITU-T): V.24 / V.28Especif. Funcionales: Secundarias – Sólo Asincrónico


Secondary Transmited Data – Dato Serial Trans. SecundarioPin N° 14 EIA: SBA CCITT: 118 Dir: DTEDCE

Secondary Receive Data – Dato Serial Recibido SecundarioPin N° 16 EIA: SBB CCITT: 119 Dir: DTEDCE

Secondary Request to Sent – Solicitud de Trans. SecundarioPin N° 19 EIA: SCA CCITT: 120 Dir: DTEDCE

Secondary Clear to Sent – Disponible para enviar SecundarioPin N° 13 EIA: SCB CCITT: 121 Dir: DTEDCE

Secondary Data carrier detect – Señal Recibida SecundariaPin N° 12 EIA: SCF CCITT: 122 Dir: DTEDCE


30

EIA: RS-232-C; CCITT (ITU-T): V.24 / V.28Cable de conexión típico de Módem


Prot. GND (1)TxData (2)RxData (3)

RTS (4)CTS (5)DSR (6)

Sig. GND (7)DCD (8)

DTR (20)RI (22)

TxClock (15)RxClock (17)

TxClock(DTE) (24)

(1) Prot. GND(2) TxData(3) RxData(4) RTS(5) CTS(6) DSR(7) Sig. GND(8) DCD(20) DTR(22) RI(15) TxClock(17) RxClock(24) TxClock(DTE)

DTE – DB-25H DB-25M – DCE


31

EIA: RS-232-C; CCITT (ITU-T): V.24 / V.28Cable de conexión Modem-Null (Cruzado)


Prot. GND (1)TxData (2)RxData (3)

RTS (4)CTS (5)DSR (6)

Sig. GND (7)DCD (8)

DTR (20)RI (22)

TxClock (15)RxClock (17)

TxClock(DTE) (24)

(1) Prot. GND(2) TxData(3) RxData(4) RTS(5) CTS(6) DSR(7) Sig. GND(8) DCD(20) DTR(22) RI(15) TxClock(17) RxClock(24) TxClock(DTE)

DTE – DB-25H DB-25H – DTE


32



33



34


(Especificaciones Electricas de Control: V.28)


35

Comunicaciones Serie - NormativaRS-232 RS-422 RS-485


36

USB 2.0 Universal Serial Bus – Algo de Historia


Enero de 1996 Versión 1.0 1,5 MbpsConocida como Low Speed

Setiembre de 1998 Versión 1.1 12 MbpsConocida como Full Speed

Setiembre de 2000 Versión 2.0 480 MbpsConocida como High Speed

1° Semestre de 2008 Versión 3.0 ~ 10 veces mas rápida


37

USB 2.0 Universal Serial Bus – Motivaciones


Conexión de la PC con el Teléfono. Nueva generación deNecesidades orientadas a la comunicación Humana.

Simple para usar. Necesidad de simplificar la conexión de elementos para trabajar para el usuario: Mouse, Impresoras, Teclados, cámaras de video, modems, etc.

Simple para expandir. Cantidad de ports, según las necesidades. Muchos posibles periféricos: Mouse, Impresoras, Teclados, cámaras de video, scanners, micrófonos, modems, fax, etc.


38

USB 2.0 Universal Serial Bus – Características


1. Un solo modelo de cables y conectores.

2. Conexiones Eléctricas aisladas del Usuario.

3. Auto-identificación de periféricos – Drivers.

4. Conexión y desconexión dinámica de periféricos.

5. Amplio rango de ancho de banda. (Kbps a cientos de Mbps).

6. Soporta hasta 127 periféricos.

7. Soporta Comunicaciones Asinc. y Sync. sobre los cables.

8. Soporte para voz, audio y video en tiempo real (Latencia).

9. Soporta operaciones simultáneas de muchos dispositivos.

10. Protocolo flexible. Para File Transfer y Messaging.


39

USB 2.0 Universal Serial Bus – Características. Cont.


11. Protocolo con poca sobrecarga. Alta utilización del Bus.

12. Soporta amplio rango de tamaño de paquetes, tamaño de

buffers y latencias.

13. Control de Flujo de la información en el protocolo.

14. Manejo y recuperación de fallas en el protocolo.

15. Consistente con la arquitectura Plug and Play.

16. Interfaces compatibles con todos los Sistemas Operativos.

17. Optimizado para la integración de periféricos.

18. Arquitectura ampliable con múltiples conectores en una PC.


40

USB 2.0 Universal Serial Bus – AplicacionesComunicaciones Serie - Normativa


41

USB 2.0 Universal Serial Bus – ArquitecturaComunicaciones Serie - Normativa

Host USB-------Interconexión USB------Dispositivos USB

Estructura Jerárquica

Un solo Host

Hub y Dispositivos

Punto a Punto


42


Host USB-------Interconexión USB------Dispositivos USB


43


Host USB

Host USB, Hay uno solo en todo sistema

La interfase de la PC, se llama “Host Controller”

Host Controller desarrollado en Hard y Soft.

Un Root Hub permite tener varios conectores USB.

También pueden haber múltiples Host Controllers.


44

USB 2.0 Universal Serial Bus – Arquitectura

Dispositivos USB

Pueden tener Funciones diversas o ser Hubs.

Cumplen con USB si:

Interpretan el Protocolo USB.

Interpretan y responden a los comandos.

Se pueden describir como dispositivos.



45

USB 2.0 Universal Serial Bus – InterfaseComunicaciones Serie - Normativa

Especificaciones Mecánicas


46




47




48


Especificaciones Mecánicas – Funcionales - Eléctricas

VBUS = 5Vcc, Provisto por el Host (~100mA)Cargado en los extremos (Detecta conexión)Diferencial, permite High/Full/Low Speed


49


Especificaciones Funcionales - Eléctricas


50


Especificaciones Funcionales - Eléctricas


51


Especificaciones Funcionales – Protocolo> El Host Controller inicia todas las transferencias de datos.> Las transferencias pueden ser de 3 tipos:

- Token: Dirección (info), Dirección USB y Destino- Data: Información válida (Pipe), Ancho de banda.- Handshake: Controla las transacciones, evita sobreescritura (NACK).

> Protocolo Robusto: - Señales Integras por el bus diferencial, el tipo de cable y el blindaje.- CRC sobre todo tipo de transacción. Paquetes corruptos.- Detecta conexiones y desconexiones con el mismo protocolo.- Auto-recuperación del Protocolo. Timeouts, eliminación de packetes corruptos.- Control de flujo en diferentes modos y administración del tamaño del Buffer.

> Tipos de Datos transferidos:- Transferencias de Control: Configuración y comandos de dispositivos USB.- Transferencias Bulk: Grandes cant. de datos secuenciales (Scanner, Printer).- Transferencias de Interrupción: Para optimizar el uso y evitar demoras.- Transferencias Isocronas (Sincrónicas): Tiempo real. Video, Audio, continuo.


52

USB 2.0 Universal Serial BusComunicaciones Serie - Normativa

Configuración típica


53


Configuración típica – Arquitectura USB


54


Un HUB USB


55

Para Microprocesadores: Bus I2CComunicaciones Serie - Normativa


56

Para Microprocesadores: Bus I2CComunicaciones Serie - Normativa

Sólo dos líneas: Datos (SDA) y Reloj (SCL). Cada dispositivo tiene una dirección. Relación permanente de Master / Slave. Pueden haber varios Masters. Detección de colisiones. El Master maneja el reloj y direcciona a los Slaves. Protocolo de transferencia de datos y direcciones. Datos y Direcciones se transmiten con palabras de 8

bits. Velocidades de 100 Kbps a 400Kbps. Señales en Reposo en Alto. Start y Stop. Aplicaciones: PIC 16C7XX. Memorias 24XXXX


57

Para Microprocesadores: Bus SPIComunicaciones Serie - Normativa

Master y un dispositivo esclavo

Master y 3 dispositivos esclavos Master y 3 dispositivos Daisy-chain

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:SPI_three_slaves.svg

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:SPI_single_slave.svg

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:SPI_three_slaves_daisy_chained.svg

http://en.wikipedia.org/wiki/Image:SPI_8-bit_circular_transfer.svg


58


Señal DescripciónSCLK: Serial Clock (reloj serial. Salida desde Maestro) MOSI/SIMO: Master Output, Slave Input (dato serie desde Maestro) MISO/SOMI: Master Input, Slave Output (dato serie desde Esclavo) SS: Slave Select (salida desde Maestro, activo en bajo)

Señal (otros nombres) Descripción AclaraciónSCK: Serial ClockSDI, DI, SI: Serial Data Input En Maestro o EsclavoSDO, DO, SO:Serial Data Output En Maestro o EsclavonCS, CS, nSS, STE: Slave Transmit Enable. Idem Slave Select


59


Menos líneas que el modo Paralelo (mas que el I2C). Cada dispositivo se activa por una señal. Relación permanente de Master / Slave. El Master maneja el reloj y direcciona a los Slaves. Protocolo de transferencia de datos full duplex. Datos con palabras de 8 bits, 12 bits, 16 bits. Velocidades de 1 a 70 Mbps. Aplicaciones: Motorola, PIC 16C7XX. FreeScale.

Memoria Catalyst CAT25CXX


60

Para Microprocesadores: Bus SCI Comunicaciones Serie - Normativa

TXDRXD

RXDTXD

TXD/RXD RXD/TXD

Asincrónica, Una o Dos Líneas, Half/Full Duplex. Tecnología TTL/CMOS (5V) LVTTL/LVCMOS (3,3V). Datos con palabras de 8 o 9 bits (Paridad). Velocidades de 110 a 38400 bps. Norma IEEE Std. 1596- Aplicaciones: PIC 16C7XX. Otros


61

Comunicaciones Serie - Conclusiones

Necesidad de las Comunicaciones Serie.

Serialización de la Información.

Tipos de Comunicaciones Serie (Asinc/Sinc).

Normativa RS-232-C y derivadas.

La norma USB. Mayor Velocidad. Mas dispositivos.

Normas para Microprocesadores.


62

Comunicaciones SerieBibliografía

HOJA TÉCNICA - PIC 17C7X HOJA TÉCNICA - 24AA00/24LC00/24C00Microchip Technology Inc.

HOJA TÉCNICA - CAT25C01/02/04/08/16Catalyst Semiconductor, Inc.

Universal Serial Bus SpecificationCompaq Computer Corporation, Hewlett-Packard Company, IntelCorporation, Lucent Technologies Inc, Microsoft Corporation,NEC Corporation, Koninklijke Philips Electronics N.V.

Normas comunicaciones Seriales, EIA, ITU (CCITT)

ing. jorge a. abraham técnicas digitales ii 1 comunicaciones digitales seriales (unidad 4)...

Documents