Porta Série. Trabalhos Práticos AM 2007/2008. Porta Série. Objectivos

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1 3 Objectivos - Configurar os parâmetros associados à comunicação série assíncrona. - Saber implementar um mecanismo de menus para efectuar a entrada e saída de dados, utilizando como interface um terminal em modo texto ligado ao sistema de MCUs pela porta série. 1 Introdução Uma comunicação série de dados, poderá ser efectuada de dois modos, o síncrono e assíncrono, na comunicação síncrona simples o transmissor e receptor partilham um mesmo sinal de relógio que permite o sincronismo da transmissão com a recepção, neste tipo de comunicação existem variados formatos e protocolos. Na comunicação assíncrona os bits de dados são enviados a uma velocidade constante mas com um formato específico, no entanto os dados são transmitidos de uma forma assíncrona na linha. As UART s (Universal Assíncrona Recebe e Transmite), dispositivos que permitem implementar uma comunicação série funciona na sua essência como registo de deslocamento de série para paralelo na recepção e ao inverso na transmissão de paralelo para série. O formato da transmissão série é mostrado na figura 1, e temos que ter em conta a configuração de vários parâmetros, assim: Velocidade de transmissão: indica o número de bits transmitidos por segundo representa-se em bits/s, é também utilizada a designação inglesa baud-rate, que significa o número de símbolos transmitidos para a representação de cada bit por segundo. No caso da UART do 8051 o número de bits/s é igual ao baud-rate (pois para cada bit transmitido é utilizado um símbolo 0 ou 1 ), existem contudo situações em que os bits/s é inferiores ao baud-rate, casos de modems e outros mecanismos de transmissão em que se codificam vários bits/s num único símbolo. Como se mostra na figura 1, o formato da transmissão assíncrona de uma palavra é: start bit: nível lógico zero, serve para indicar ao receptor que vai iniciar a transmissão de uma palavra. No estado repouso a linha esta a nível lógico 1 (idle state). Para iniciar a transmissão de uma palavra o emissor coloca linha a zero durante o tempo de 1 bit, O start bit é sempre 0 e é só um bit. número de bits da palavra: é o número de bits de dados que constituem a palavra. Aqui o bit menos significativo é transmitido em primeiro lugar, sendo os outros transmitidos consecutivamente até ao mais significativo. Tipicamente são 7 ou 8 bits de Trabalho Prático Nº 3 Página 1

2 dados, no entanto os dispositivos UART s permitem a configuração de 5, 6, 7 e 8 bits de dados. bit de paridade: este bit é opcional e poderá indicar paridade par ou impar, recorde-se que o bit de paridade é obtido no caso da paridade par pela soma dos bits 1 s da palavra de dados e do bit de paridade é um número par, no caso de paridade ímpar a soma de bits 1 s e do bit de paridade é um número ímpar. Como exemplo se a palavra de dados tiver 3 bits 1 s, o bit de paridade para a paridade par é 1, o que faz na sua totalidade 4 bits 1 s - numero par, e será 0 para paridade ímpar o que faz 3 bits de 1 s numero ímpar. A utilização deste bit permite a identificação da existência de erros na comunicação. stop bit : é sempre a 1, e poderá ser 1 ou 2 bits, tendo como função guardar margem entre duas palavras transmitidas consecutivamente. Para se estabelecer uma comunicação série entre dois equipamentos é pois necessário considerar todos os parâmetros anteriormente referidos, velocidade, número de bits de dados da palavra, bit de paridade e número de stop bits. START D0 D1 D2 D3 D4... PARIDADE STOP STOP Figura 1- Formato da transmissão série assíncrona. Uma comunicação série assíncrona entre dois dispositivos nunca utiliza a norma TTL, devido à sua baixa imunidade ao ruído, pois obrigaria a uma curta distância entre equipamentos (um a dois metros). Devido a esse facto foram institucionalizadas várias normas eléctricas para a transmissão tais como: RS232 ou V24, RS A mais utilizada e universalmente aceite pela esmagadora maioria dos fabricantes é a RS232 ou V24, também utilizada nas portas série dos computadores pessoais PC. 1 0 START PARIDADE STOP 1/300 Figura 2- Exemplo a transmissão do caractere A, em código ASCII b, com o formato de 8 bits de dados, paridade ímpar, e um stop bit, para uma velocidade de transmissão de 300 baud, significa que cada bit é transmitido na razão de 1/300 bits/s. Trabalho Prático Nº 3 Página 2

3 2 Questões 2.1 Supondo que necessita de utilizar 2 portas séries distintas numa aplicação e como só dispõe de uma porta série, é necessário encontrar uma solução. Uma possibilidade é utilizar um multiplexer analógico externo (considere 4053, 3 de 2:1). Indique com efectuar as ligações e como deveria por software seleccionar a porta a enviar 2.2 Qual o significado de um comunicação série em modo texto. 2.3 Que diferenças existem entre os line-driver MAX 232 e MAX Porque não se utiliza directamente os níveis TTL em vez do RS Como implementar o controlo de fluxo, numa comunicação série. Considere uma solução por hardware DTR/DSR. Considere uma solução por software XON/XOFF. 3 Trabalho 3.1 Escreva uma rotina para efectuar comunicação série com os seguintes parâmetros: Velocidade: 9600bps Numero de bits de dados: 8 Paridade: nenhuma Stop bits:1 3.2 Verifique com a ajuda de osciloscópio (de preferência digital), o formato de comunicação série referido nas figuras 1 e 2. Para tal escreva um programa em ciclo infinito que esteja sempre a enviar um mesmo caractere. 3.3 Escreva agora um programa que faça o eco do caractere recebido. Para testar pode ser utilizado o terminal do Windows hyperterminal, ou qualquer outro programa que emule o funcionamento de terminal no Windows. 3.4 A utilização da porta série, em que se liga um terminal a um sistema é uma excelente opção para a entrada e saída de dados e configuração de um sistema embebido. Pretende-se implementar um menu para efectuar interface com o utilizador de um sistema e que deverá ter a seguinte apresentação: *** CONFIGURAÇÃO *** [1] Numero de Telefone: [2] Mensagem a enviar: [3] Sair Seleccione uma opção:_ Figura 3- Menu a apresentar Trabalho Prático Nº 3 Página 3

4 O programa deverá responder da seguinte forma: Se for premida a tecla correspondentes aos números 1 a 3, deverá apagar o ecrã e solicitar a entrada de dados como: opção 1 Número Telefone:_ Deverá o utilizador introduzir o número de telefone seguido de [enter], para o qual deseja que seja enviada a mensagem SMS. opção 2 Mensagem a enviar:_ Deverá o utilizador introduzir a mensagem seguida de [enter]. No caso de premir um tecla errada ou opção inexistente A opção seleccionada não existe (prima qq tecla) O que após a recepção de qualquer tecla volta ao menu inicial. No caso de já estar configurado o menu deverá apresentar, por exemplo: *** CONFIGURAÇÃO *** [1] Numero de Telefone: [2] Mensagem a enviar: teste ao envio de SMS [3] Sair Seleccione uma opção:_ Figura 4- Menu depois de preenchido 4 Questão de Pesquisa Pretende-se escrever uma aplicação que possibilite o envio e recepção de mensagens curtas (SMS) para telefones GSM. O serviço de mensagens curtas, não funciona directamente do emissor para o receptor mas via um entreposto designado centro de mensagens (SMSC/SC SMS Center ou Service Center). Cada equipamento GSM dispõe de pelo menos um numero referente ao Trabalho Prático Nº 3 Página 4

5 SMSC do serviço de mensagens curtas. Caso seja solicitado o SMSC pode enviar uma mensagem de retorno confirmando a entrega da mesma no destinatário. O serviço de mensagens curtas é perfeitamente definido nas normas GSM 900/1800/1900, (para a realização da aplicação é recomendável consultar a norma GSM Technical Specifications GSM 07.05). Uma única mensagem pode ter até 160 caracteres de texto, se for codificada em 7 bits ou 140 caracteres se for codificada em 8 bits. Os 140/160 caracteres podem compreender números ou combinações alfanuméricas. As mensagens curtas também suportam mensagens não baseadas em texto (formato binário). Existem dois modos para enviar e receber mensagens curtas, o modo de TEXTO e o modo PDU (Protocol Description Unit). A aplicação desenvolvida apenas permitir o modo de envio texto, apenas para simplificar o programa, pois o modo PDU é algo confuso de ler e escrever e por isso pouco usado. São mostradas seguidamente exemplo de envio de mensagens curtas em modo PDU e em modo texto. A mensagem a enviar é teste ao envio de SMS, e o número de destino é , como neste caso o envio é efectuado a partir de um cartão Vodafone o número do centro de mensagens é A configuração do número do centro obriga sempre à utilização do código de país. AT+CMGF=1<CR> define modo texto AT+CSCA= <CR> configura o numero do centro de mensagens do operador Vodafone AT+CMGS= <CR>teste ao envio de SMS<Ctrl+Z> Figura 5- Exemplo do envio de SMS ( teste ao envio de SMS ) em modo Texto. <CTRL+Z> e <CR> correspondem ao caractere decimal 26 e 13 respectivamente. Referências Programa CRT emulador de terminal para Windows em : Monitor da porta série: docklight, ferramenta de software muito útil para quem desenvolve aplicações na porta série Tabela de códigos ASCII: Sequencias escape para controlo de terminais VT100: Trabalho Prático Nº 3 Página 5

6 Trabalho Prático Nº 3 Página 6

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