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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Adaptador serial asíncrono para puerto COM. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Компьютеры Términos y conceptos básicos Casi todas las computadoras están equipadas con al menos un adaptador serial asíncrono. Por lo general, es una placa separada o está ubicada directamente en la placa base de la computadora. También se denomina adaptador asíncrono RS-232-C o puerto RS-232-C. Cada adaptador asíncrono generalmente contiene varios puertos RS-232-C a través de los cuales se pueden conectar dispositivos externos a la computadora. Cada uno de estos puertos tiene varios registros a través de los cuales el programa accede a él y una línea IRQ específica para señalar a la computadora sobre un cambio en el estado del puerto. Durante el procedimiento de inicio del BIOS, a cada puerto RS-232-C se le asigna el nombre lógico COM1 - COM4 (número de puerto COM 1 - 4). La interfaz RS-232-C fue desarrollada por Electronic Industries Association (EIA) como un estándar para conectar computadoras y varios periféricos en serie. La PC de IBM no es totalmente compatible con la interfaz RS-232-C; más bien, el conector marcado en la carcasa de la computadora como un puerto de datos en serie contiene algunas de las señales incluidas en la interfaz RS-232-C y tiene niveles de voltaje correspondientes a este estándar. En la actualidad, el puerto de comunicación serial es ampliamente utilizado. Aquí hay una lista de aplicaciones que está lejos de ser completa:
Términos y conceptos básicos La transmisión de datos en serie significa que los datos se transmiten a través de una sola línea. En este caso, los bits del byte de datos se transmiten a su vez mediante un cable. Para la sincronización, un grupo de bits de datos suele estar precedido por un bit de inicio especial, seguido de un grupo de bits, seguido de un bit de paridad y uno o dos bits de parada. A veces puede faltar un bit de paridad. Esto se ilustra con la siguiente figura:
Se puede ver en la figura que el estado inicial de la línea de datos en serie es el nivel lógico 1. Este estado de línea se llama marcado - MARCA. Cuando comienza la transmisión de datos, el nivel de línea pasa a 0. Este estado de línea se llama vacío - ESPACIO. Si la línea está en este estado por más de un cierto tiempo, se considera que la línea ha cambiado al estado BREAK. El bit de inicio START señala el inicio de la transferencia de datos. A continuación, se transmiten los bits de datos, primero los inferiores y luego los superiores. Si se utiliza el bit de paridad P, también se transmite. El bit de paridad se configura de modo que el número total de XNUMX (o XNUMX) en el paquete de bits sea par o impar, según la configuración de los registros del puerto. Este bit se utiliza para detectar errores que pueden ocurrir durante la transmisión de datos debido a interferencias en la línea. El dispositivo receptor vuelve a calcular la paridad de los datos y compara el resultado con el bit de paridad recibido. Si la paridad no coincide, se considera que los datos se transmitieron con error. Por supuesto, dicho algoritmo no ofrece una garantía del XNUMX% de detección de errores. Por lo tanto, si un número par de bits ha cambiado durante la transmisión de datos, la paridad se conserva y el error no se detectará. Por lo tanto, en la práctica se utilizan métodos de detección de errores más complejos. Al final, se transmiten uno o dos bits de parada STOP, completando la transmisión del byte. Luego, antes de la llegada del siguiente bit de inicio, la línea vuelve a cambiar al estado MARK. El uso del bit de paridad, los bits de inicio y parada determinan el formato de transmisión de datos. Obviamente, el transmisor y el receptor deben usar el mismo formato de datos, de lo contrario no será posible el intercambio. Otra característica importante es la tasa de transferencia de datos. También debe ser el mismo para el transmisor y el receptor. La tasa de transferencia de datos generalmente se mide en baudios (llamado así por el inventor francés de la máquina de telégrafo Emile Baudot - E. Baudot). Los baudios determinan el número de bits transmitidos por segundo. También se tienen en cuenta los bits de inicio/parada, así como el bit de paridad. A veces se usa otro término: bits por segundo (bps). Aquí nos referimos a la tasa de transferencia de datos efectiva, excluyendo los bits de sobrecarga. Implementación de hardware Su computadora puede tener uno o dos puertos seriales. Estos puertos están ubicados en la placa base o en una tarjeta separada que se conecta a las ranuras de expansión de la placa base. También hay placas que contienen cuatro u ocho puertos serie. A menudo se utilizan para conectar varias computadoras o terminales a una sola computadora central. Estas placas se llaman "ultiport". El puerto de datos en serie se basa en el chip Intel 8250 o sus contrapartes modernas: Intel 16450, 16550, 16550A. Este chip es un transceptor asíncrono universal (UART - Universal Asynchronous Receiver Transmitter). El microcircuito contiene varios registros internos accesibles a través de comandos de E/S. El chip 8250 contiene los registros de transmisión y recepción de datos. Cuando se transmite un byte, se escribe en el registro de búfer del transmisor, desde donde se vuelve a escribir en el registro de desplazamiento del transmisor. Un byte se mueve fuera del registro de desplazamiento bit a bit.De manera similar, hay registros de desplazamiento y de búfer del receptor. El programa tiene acceso solo a los registros de búfer, copiando información a los registros de desplazamiento y el proceso de desplazamiento lo realiza automáticamente el chip UART. Los registros que controlan el puerto serial asíncrono se describirán en el siguiente capítulo. El puerto serie asíncrono se conecta a dispositivos externos a través de un conector especial. Hay dos estándares para los conectores de interfaz RS-232-C, son DB25 y DB9. El primer conector tiene 25 pines y el segundo tiene 9 pines. Aquí está el pinout del conector serie DB25:
Junto con el conector de 25 pines, a menudo se usa un conector de 9 pines:
Solo dos pines de estos conectores se utilizan para transmitir y recibir datos. El resto transmite diversas señales auxiliares y de control. En la práctica, puede ser necesario un número diferente de señales para conectar un dispositivo en particular. La interfaz RS-232-C define el intercambio entre dos tipos de dispositivos: DTE (Equipo terminal de datos - dispositivo terminal) y DCE (Equipo de comunicación de datos - dispositivo de comunicación). En la mayoría de los casos, pero no siempre, la computadora es un dispositivo terminal. Módems, impresoras, plotters son siempre dispositivos de comunicación. Consideremos ahora las señales de la interfaz RS-232-C con más detalle. Señales de interfaz RS-232-C Aquí consideraremos la interacción entre una computadora y un módem, así como dos computadoras conectadas directamente entre sí. Primero, veamos cómo se conecta la computadora al módem. Los dispositivos DTE y DCE utilizan las entradas TD y RD de manera diferente. El dispositivo DTE utiliza la entrada TD para transmitir datos y la entrada RD para recibir datos. Por el contrario, un dispositivo DCE utiliza la entrada TD para recibir y la entrada RD para transmitir datos. Por lo tanto, para conectar el dispositivo terminal y el dispositivo de comunicación, los pines de sus conectores deben conectarse directamente:
Las líneas restantes al conectar una computadora y un módem también deben conectarse de la siguiente manera:
Considere el proceso de negociación entre una computadora y un módem. Al comienzo de una sesión de comunicación, la computadora debe asegurarse de que el módem pueda realizar una llamada (esté en condiciones de funcionar). Luego, después de llamar al suscriptor, el módem debe informar a la computadora que ha realizado una conexión con el sistema remoto. Con más detalle, esto sucede de la siguiente manera. La computadora emite señales en la línea DTR para indicar al módem que está listo para realizar una sesión de comunicación. En respuesta, el módem envía una señal en la línea DSR. Cuando el módem ha realizado una conexión con otro módem remoto, envía una señal en la línea DCD para informar a la computadora. Si cae el voltaje en la línea DTR, esto le dice al módem que la computadora ya no puede continuar con la sesión de comunicación, por ejemplo, porque la computadora está apagada. En este caso, el módem terminará la conexión. Si cae el voltaje en la línea DCD, esto le dice a la computadora que el módem ha perdido la conexión y ya no puede continuar con la conexión. En ambos casos, estas señales dan respuesta a la presencia de comunicación entre el módem y la computadora. Ahora hemos visto el nivel más bajo de control de comunicación, el apretón de manos. Existe un nivel superior que se utiliza para controlar la velocidad en baudios, pero también se implementa en el hardware. En la práctica, el control de la tasa de datos (control de flujo) es necesario si se transfieren grandes cantidades de datos a alta velocidad. Cuando un sistema intenta transmitir datos a una velocidad superior a la que puede procesar el sistema receptor, el resultado puede ser la pérdida de algunos de los datos que se transmiten. Para evitar la transmisión de más datos de los que se pueden procesar, se utiliza un control de comunicación denominado control de flujo" (flow-control handshake). El estándar RS-232-C define la posibilidad de control de flujo solo para una conexión semidúplex. Half -duplex es una conexión en la que los datos solo se pueden transmitir en una dirección a la vez, pero de hecho este mecanismo también se usa para conexiones dúplex, cuando los datos se transmiten a lo largo de la línea de comunicación simultáneamente en dos direcciones. control de flujo En conexiones semidúplex, el dispositivo DTE envía una señal RTS cuando desea enviar datos. El DCE señala la línea CTS cuando está lista y el DTE comienza la transferencia de datos. Hasta que RTS y CTS estén activos, solo el DCE puede transmitir datos. Para conexiones full-duplex, las señales RTS/CTS tienen el significado opuesto al que tenían para conexiones half-duplex. Cuando el DTE puede recibir datos, señala en la línea RTS. Si el DCE también está listo para recibir datos, devuelve la señal CTS. Si cae el voltaje en las líneas RTS o CTS, esto le dice al sistema de transmisión que el sistema de recepción no está listo para recibir datos. A continuación ofrecemos un extracto del diálogo entre la computadora y el módem que ocurre durante el intercambio de datos.
Por supuesto, todo esto suena bien. En la práctica, no todo es tan simple. No es difícil conectar una computadora y un módem, ya que la interfaz RS-232-C está diseñada solo para esto. Pero si desea conectar dos computadoras usando el mismo cable que usó para conectar el módem y la computadora, entonces tendrá problemas. Para conectar dos dispositivos terminales, dos computadoras, se requiere al menos una conexión cruzada de las líneas TR y RD:
Sin embargo, en la mayoría de los casos esto no es suficiente, ya que para los dispositivos DTE y DCE, las funciones que realizan las líneas DSR, DTR, DCD, CTS y RTS son asimétricas. El dispositivo DTE envía la señal DTR y espera recibir las señales DSR y DCD. A su vez, el dispositivo DCE envía DSR, DCD y espera DTR. Por lo tanto, si conecta dos dispositivos DTE con el cable que utilizó para conectar los dispositivos DTE y DCE, no podrán negociar entre sí. El proceso de negociación no se ejecutará. Ahora pasemos a las señales RTS y CTS, control de flujo. A veces, para conectar dos dispositivos DTE, estas líneas se conectan juntas en cada extremo del cable. Como resultado, conseguimos que el otro dispositivo esté siempre preparado para recibir datos. Por lo tanto, si el dispositivo receptor no tiene tiempo para recibir y procesar datos a una velocidad de transmisión alta, es posible que se pierdan. Para resolver todos estos problemas, se utiliza un cable especial, coloquialmente llamado módem nulo, para conectar dos dispositivos DTE. Al tener dos conectores y un cable, puede soldarlo fácilmente usted mismo, guiado por los siguientes diagramas.
Para completar el cuadro, consideremos un aspecto más relacionado con la conexión mecánica de los puertos RS-232-C. Debido a la presencia de dos tipos de conectores, DB25 y DB9, a menudo se necesitan adaptadores de un tipo de conector a otro. Por ejemplo, puede usar este adaptador para conectar el puerto COM de una computadora a un cable de módem nulo si la computadora tiene un conector DB25 y el cable termina en conectores DB9. Mostramos un diagrama de dicho adaptador en la siguiente figura:
Tenga en cuenta que muchos dispositivos (como terminales y módems) le permiten controlar el estado de las líneas RS-232-C individuales a través de interruptores internos (interruptores DIP). Estos interruptores pueden cambiar su valor en diferentes modelos de módems. Por lo tanto, para usarlos, debe estudiar la documentación del módem. Por ejemplo, para módems compatibles con Hayes, si el interruptor 1 está en la posición "apagado" (abajo), esto significa que el módem no buscará una señal DTR. Como resultado, el módem puede responder llamadas entrantes incluso si la computadora no solicita al módem que establezca una conexión. Parámetros técnicos de la interfaz RS-232-C Cuando se transmiten datos a largas distancias sin el uso de equipos especiales, debido a la interferencia inducida por campos electromagnéticos, pueden ocurrir errores. Como resultado, existen restricciones en la longitud del cable de conexión entre el DTR-DTR y el DTR-DCE. El límite de longitud oficial para el cable de conexión RS-232-C es de 15,24 metros. Sin embargo, en la práctica esta distancia puede ser mucho mayor. Depende directamente de la tasa de transferencia de datos. Según McNamara (Technical Aspects of Data Communications, Digital Press, 1982) se definen los siguientes valores:
Los niveles de tensión en las líneas del conector son -15...-3 voltios para un cero lógico, +3...+15 voltios para un uno lógico. El intervalo de -3 a +3 voltios corresponde a un valor indefinido. Si conecta dispositivos externos al conector de interfaz RS-232-C (y también cuando conecta dos computadoras con un módem nulo), primero apáguelo y la computadora, y también elimine la carga estática (conectando la tierra). De lo contrario, puede dañar el adaptador asíncrono. La tierra de la computadora y la tierra del dispositivo externo deben estar conectadas juntas. Publicación: cxem.net
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