clase 12: comunicación serial asíncrona uart- rs232

Sistemas Digitales IIClase 12: Comunicación Serial Asíncrona UART-RS232.

2009/1Circuitos Digitales III 2010/1Circuitos Digitales III 2010/1Circuitos Digitales IIICircuitos Digitales III 2010/1Circuitos Digitales III 2010/1Circuitos Digitales IIICircuitos Digitales IIICircuitos Digitales III 2009/2Sistemas Digitales II Universidad Santo Tomás

Antes de ComenzarAntes de Comenzar

Conociendo la CPU y sus Periféricos…

ADCADC

IRQIRQ

TIMERTIMER

SIMSIME/SE/S

11010110

01101

SCISCI

CPUCPU MEMORIAMEMORIA


Agenda para la claseAgenda para la clase

11Protocolo UART y RS-232 generalidades de este protocolo de comunicación serial

22Módulo SCI Características de este módulo para comunicación serial en un PIC

33Manipulación del SCI Transmisión y recepción de caracteres mediante este módulo

44Ejemplo Comunicación PC – MCU empleando el protocolo serial UART y RS-232


A continuación…A continuación…

Ejemplo comunicación PC - MCU

Manipulación del SCI

Módulo SCI de los PIC

Protocolo UART y RS-232Protocolo UART y RS-232


Comunicación SerialComunicación Serial

Un valor puede estar representado por n bits (con n > 1).

La CPU normalmente transfiere bits a la memoria de manera paralela.

De igual forma lo hace con los periféricos. Un periférico particular puede disponer de un

canal de comunicación con una sola línea. En el anterior esquema, solo un bit puede ser

transmitido al tiempo.

00111001

CPU

UART

Memoria

MUNDO EXTERIOR

10011100

10011100

8

8

La CPU lo toma de memoria

La CPU se lo pasa a la

UART

El dato se transmite

serialmente.

¿Cómo se transmite el dato 10011100 serialmente?

Esquemas de Comunicación o Especificación Eléctrica: UART. (Protocolo)

• RS-232. (Eléctrica)• RS-485. (Eléctrica)

Universal Serial Bus (USB). (Ambos) Serial ATA. (Ambos) PCI Express. (Ambos)


Protocolo UARTProtocolo UART

Universal Asynchronous Receiver Transmitter Pieza de hardware que convierte datos paralelos en

una secuencia de bits y viceversa. Circuito integrado usado normalmente en los

computadores para transferir datos entre CPU y periféricos.

Ahora, las CPUs modernas incluyen una UART propia como periférico interno.

Los MCUs también incluyen esta unidad (o parte de ella).

Anteriormente

Ahora

CPUCPU

MPUMPU

UARTP1

P2

P3 P4

P5

UARTUART



Trama o Frame en la transmisión: Línea en espera (Stand-By). Bit de Start. 5 a 8 Bits de datos. Paridad: Par, Impar, sin Paridad. Bit de Stop.

START

B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

STOP

P

START

tBIT Velocidad = bps = 1/tbit

‘1’

‘0’

LSB MSB

Si no hay transmisión, la

línea permanece a ‘1’ lógico.

Si no hay transmisión, la

línea permanece a ‘1’ lógico.Para iniciar una

transmisión, la línea debe

cambiar de ‘1’ a ‘0’ lógico

Para iniciar una transmisión, la

línea debe cambiar de ‘1’ a

‘0’ lógico

Debe satisfacer que la trama de n bits junto con P

tenga un número par de ‘1’s.


tenga un número par de ‘1’s.


tenga un número impar de ‘1’s.


tenga un número impar de ‘1’s.

Indica, finalización de la trama. Duración entre 1 y 2 bits.

Indica, finalización de la trama. Duración entre 1 y 2 bits.

La transmisión de otra trama puede comenzar justo

después del STOP.

La transmisión de otra trama puede comenzar justo

después del STOP.



Velocidad de transferencia de datos Bits por Segundo. Incorrectamente se usa el término de baudios. 9600bps, 19200bps, etc.

1 seg

1 seg

Baudios = 8

BPS = 8

Baudios = 8

BPS = 16

Un símbolo se puede representar

con un solo bit para este caso.

Un símbolo se puede representar

con un solo bit para este caso.

Un símbolo se puede representar con dos bits para

este caso.

Un símbolo se puede representar con dos bits para

este caso.



Funcionamiento UART

BUFFER TX

UARTBUFFER RX

Registro Desplazamiento TxRegistro Desplazamiento Rx

10011100

10011100

H P 1 0 0 1 1 1 0 0 LH P 1 0 0 1 1 1 0 0LH P 1 0 0 1 1 1 00H P 1 0 0 1 1 10H P 1 0 0 1 11H P 1 0 0 11H P 1 0 01H P 1 00H P 10H P1HPHL L0 0 L0 0 0 L1 1 0 0 L1 1 1 0 0 L1 1 1 1 0 0 L0 0 1 1 1 0 0 L0 0 0 1 1 1 0 0 L1 1 0 0 1 1 1 0 0 LP P 1 0 0 1 1 1 0 0 LH


Norma RS-232Norma RS-232

Usado para conectar DTEs y DCEs Especificación Eléctrica. DTE: Equipo Terminal de Datos. DCE: Equipo de Comunicación de Datos. PC y Modem.

DTE DCE DCE DTE

MEDIOCOMUNICACIÓN



Trama basada en UART. Representación de ‘1’ y ‘0’

Un ‘1’ se denomina Marca (Mark)• Representado por un voltaje entre -15V y -3V.

Un ‘0’ se denomina Espacio (Space)• Representado por un voltaje entre 3V y 15V.

Si no se transmiten datos, la señal debe permanecer en Marca: RS-232 Idle State

Se utilizan los bits de Start y Stop como sincronización.

START

B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

STOP

P

START‘0’ = 3V y 15V

‘1’ = -15V y -3V

La misma TRAMA de la UART, teniendo en

cuenta los niveles RS-232

La misma TRAMA de la UART, teniendo en

cuenta los niveles RS-232



Conexión DTE (PC) – DCE (MODEM): Ambos equipos se alistan para la comunicación. Establecimiento de Conexión. El otro equipo se apodera del canal.

TxRx

DTRDSR

RI

RTSCTS

CD

DTE

TxRx

DTRDSRRI

RTSCTSCD

DCEMEDIO

COMUNICACIÓN

DTR: Equipo Terminal Listo.

DSR: Equipo de Comunicación

Listo.

DTR: Equipo Terminal Listo.

DSR: Equipo de Comunicación

Listo.

El MODEM está recibiendo una

llamada…

El MODEM está recibiendo una

llamada…

Señal de RING…

Señal de RING…

DTE quiere Tx…

DTE quiere Tx…

MODEM comprueba que

el medio esté disponible

MODEM comprueba que

el medio esté disponible

MODEM informa a DTE que

puede Tx…

MODEM informa a DTE que

puede Tx…

DTE no va a Tx más…

DTE no va a Tx más…

Portadora detectada

Portadora detectada



Conexión DTE – DTE: Full Fuplex. Transmisión, Recepción. Establecimiento de Conexión. Control de Flujo.

TxRx

DTRDSR

RI

RTSCTSDCD

DTE

TxRx

DTRDSRRI

RTSCTSDCD

DTE





Módulo SCI de losPIC

Protocolo UART y RS-232



SCI

RELOJPROG

Tx

RxTX/RX

Módulo SCI de un PICMódulo SCI de un PIC

Módulo SCI como UART dentro del MCU.

Tasas de Baudios Programable

MCUSCI DTE

Transmisión

Recepción

BUS

EXT

CONFIG Comunicación Full Dúplex, una línea para

Tx y otra para Rx

Comunicación Full Dúplex, una línea para

Tx y otra para Rx

Para algunos MCUs, se puede elegir como

fuente de reloj, el bus interno o la frecuencia

externa

Para algunos MCUs, se puede elegir como

fuente de reloj, el bus interno o la frecuencia

externaSe pueden escoger

las tasas de velocidad

Se pueden escoger las tasas de velocidad

Registro TXREG para Tx y RCREG

para Rx

Registro TXREG para Tx y RCREG

para Rx



El nombre genérico de los pines de E/S es: Rx (Recepción de Datos). Tx (Transmisión de Datos).

Las líneas de E/S están compartidas con pines de los puertos: RC7/RxD (PIC16F887) RC6/TxD (PIC16F887)

Al habilitar la Tx/Rx, los pines TxD/RxD se convierten en pines del módulo SCI.



Los registros asociados al módulo SCI son: SPBRG: Generador del ratio de baudios. TXSTA: Estado de transmisión y control. RCSTA: Estado de recepción y control. TXREG: Registro de datos de transmisión. RCREG: Registro de datos de recepción. PIR1: Flag de interrupción. PIE1: Habilitación de la interrupción.



Formato de Transmisión: 8 Bit de Datos.

9 Bit de Datos.

START

B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7P

STOP

START

B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7

STOP

B8P


Manipulación del SCIManipulación del SCI

Configuración genérica del UART:

#USE RS232 (opciones)

Esta directiva permite configurar varios parámetros del UART: Velocidad de transmisión Pines utilizados Bit de paridad Modos de operación Tiempos



Estas opciones se pueden modificar en cualquier parte del programa, pero siempre después de haber definido la directiva

#USE DELAY

Esta directiva habilita el uso de funciones tales como: GETCH PUTCHAR PRINTF



Ejemplos: #use delay (clock=4000000) #use rs232(BAUD=9600, XMIT=PIN_C6, RCV=PIN_C7, BITS=8) #use rs232(BAUD=19200, XMIT=PIN_C6, RCV=PIN_C7)

OPCIÓN DESCRIPCIÓN

BAUD = x Velocidad de Baudios

XMIT = pin Pin de transmisión

RCV = pin Pin de recepción

RESTART_WDT Provoca que la función GETC( ) borre el WDT si espera un carácter.

PARITY = x Donde x es N, E, O.

BITS = x Donde x es 5-9

STOP = x Número de bits de stop (por defecto 1)



Configuración de la Velocidad Tx/Rx: Es la misma tanto para Transmisión como

Recepción

Para una frecuencia de 4MHz y una rata de transmisión de 9600 ¿Cuánto sería el error el la velocidad de transmisión?


TransmisiónTransmisión

Transmisión de datos:putc(data);

putchar(data);

Data es un carácter de 8 bits. Esta función envía un carácter mediante el pin XMIT.

La directiva #USE RS232 debe situarse siempre antes de utilizar esta función.



Transmisión cadenas de caracteres constantes:

puts (string);

string es una cadena de caracteres constante o matriz de caracteres terminada con un \0.

La función puts() manda los caracteres de la cadena, uno a uno, a través del bus RS-232 utilizando la función putc();

Al terminar la cadena envía: RETURN(13)



Transmisión cadenas de caracteres y variables:

printf(fname,cstring,values); fname especifica la función a utilizar para escribir

la cadena en el módulo indicado. Para escribir en el bus RS-232 se utiliza la función putc (funcion por defecto).

cstring es una cadena de caracteres o matriz de caracteres terminada con un \0.

values son los valores a incluir en la cadena. Estos de envían de acuerdo al formato selecionado: %c %u %s…


RecepciónRecepción

Recepción de datos:

value = getc();

value = getc(h);

value = getchar();

values es un carácter de 8 bits.

Estas funciones esperan recibir un carácter por la línea RS-232 y devuelve


RecepciónRecepción

Para evitar esperas en la recepción se puede utilizar las interrupciones:

#INT_RDA

enable_interrupts(INT_RDA);

La interrupción ocurre cuando existe un valor en buffer de recepción.


EjemplosEjemplos

Desarrollar un programa que (1): Imprima mensajes en la ventana. Realice eco de los caracteres escritos en el

HyperTerminal.

Desarrollar un programa que (2): Imprima mensajes en la ventana Un menú que permita al usuario ingresar su nombre,

apellido y edad. Además debe poder imprimir la información

suministrada.

Sistemas Digitales IIFin de la clase 12

clase 12: comunicación serial asíncrona uart- rs232

Documents