PLACAS DE COMUNICAÇÃO

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1 PLACAS DE COMUNICAÇÃO São utilizadas para controle de dispositivos e instrumentos. Processam somente sinais digitais Cada uma das opções existentes possui protocolo de comunicação próprio Funcionam tanto como receptores quanto como transmissores de informações (dados) Em geral a comunicação entre dispositivos externos e o computador requer 3componentes: endereço (identificação da fonte e/ou destino) dados a serem transmitidos ou movidos controle da comunicação. PORTA PARALELA Presente na maioria dos PC s Ligada ao barramento (compatível) ISA da placa-mãe Permite operações de leitura de até 9 bits e de até 12 de escrita Padrão IEEE estabelecido em 1994 pelo comitê 1284 do IEEE define 5 modos de operação Compatibility Mode (porta paralela padrão - SPP) Nibble Mode (4 bits) Byte Mode (8 bits) EPP Mode (Enhanced Parallel Port) ECP Mode (Extended Capabilities Mode). Os três primeiros modos fazem uso apenas do hardware disponíveis nas placas originais. Os modos EPP e ECP requerem um hardware adicional para permitir o funcionamento a velocidades mais elevadas.

2 ANATOMIA DA PORTA PARALELA Ao projetar a porta-paralela levou-se em conta que ela teria de: disponibilizar 8 linhas para transferir 1 byte de dados em paralelo o computador deveria ser capaz de sinalizar (p/ impressora) que 1 byte de dados está disponível nas linhas apropriadas. Este sinal é denominado de strobe o computador deveria receber um aviso da impressora (sinal de acknowledgement ou sinal de ack) O adaptador paralelo padronizado é projetado com 17 sinais. Esses sinais são distribuídos através de 3 portas internas porta de saída de dados com 8 linhas denominada de porta-dados porta de entrada com 5 linhas de status denominada de porta-status outra porta de saída com 4 sinais denominada de porta-controle A PORTA PARALELA PADRÃO -PPP A Porta Paralela Padrão também conhecida como porta paralela Centronics foi concebida como porta uni-direcional de 8 bits possui 3 registros de 8 bits (dados, status, control) throughput máximo de 150 kbytes/s (típico 50 kbytes/s) a porta usa 17 linhas porta de dados de 8 bits porta de status de 5 bits porta de controle 4 bits usada como porta bidirecional, através das linhas de status Porta bidirecional introduzida no IBM-PS/2 definida como porta do tipo-i portas do tipo-2 e 3 usam DMA

3 DIAGRAMA DE SINAIS DA PPP A linha BUSY no nível lógico zero indica que o dispositivo está pronto para receber dados Os dados nas linhas de dados são validados. Espera-se um mínimo de 0,5 µs. A linha STROBE* vai para nível-0 por pelo menos 0,5 µs. Dados válidos permanecem nas linhas de dados 0,5 µs após a transição do sinal de STROBE* A impressora recebe os dados e coloca a linha BUSY no estado ativo (nível-1) para indicar que está processando os dados. Quando a transferencia se completa a linha ACK* é colocada ativa por no mínimo 0,5µs A linha BUSY volta para o nível-0, indicando que está disponível para novos dados REGISTROS DA PPP Três registros são definidos para manipular os dados e as linhas de controle e ler as linhas de Status da Porta Paralela-Padrão. Esses registros e os correspondentes offsets a partir do endereço base são mostrados na tabela abaixo: O programa precisa executar uma seqüência de 4 passos para efetuar a transferência de dados: Escrever 1 byte de dados válidos no registro de dados Checar a linha BUSY para assegurar que a impressora está livre e aguardar até que esteja inativa (nível-zero) Escrever no registro de controle para fazer o sinal de STROBE ativo (nível- 0). Escrever no registro de controle para levar o sinal de STROBE para o nível-1.

4 PORTA PARALELA BIDIRECIONAL A IBM melhorou a PPP adicionando drivers bidirecionais às 8 linhas de dados existentes; O conector de E/S permaneceu inalterado A porta-paralela com drivers bidirecionais é muitas vezes denominada de porta paralela de modo-estendido ou Tipo-1 Foram também definidas as portas de Tipo-2 e Tipo-3 com um canal de DMA para escrever/ler blocos de dados. Essas melhorias foram implementadas apenas nos computadores IBM e não foram desenvolvidos muitos programas para fazer delas PORTA PARALELA EPP Desenvolvida para realizar transferência de dados bidirecional e em alta velocidade mantendo a compatibilidade com a SPP A especificação designa sinais que são típicos de barramentos para esta porta. Ex.: address-strobe, data-strobe, etc. O protocolo define 4 tipos de transferência Ciclo de escrita (write-data) e ciclo de leitura de dados (read-data) usados para transferir dados do e para o periférico Ciclo de escrita (write-address) e ciclo de leitura (read-address) de endereços são usados para trocar endereços de dispositivos, controle de informações, etc. o ciclo de endereços pode ser visto como 2 diferentes ciclos de dados Das 17 linhas do padrão PPP, o EPP usa apenas 14 transferência de dados handshake strobe

5 PORTA PARALELA EPP Em barramento ISA atingem até 2 MBytes/s. Com outros barramentos pode chegar até 10 MBytes/s Age como um barramento de expansão para acesso de periféricos inteligentes controlados com acesso a registros As operações EPP são tipicamente operações de 2 ciclos de barramento iniciada pelo host o host seleciona um registro no periférico e executa um ciclo de endereçamento a seguir faz uma série de operações de leitura e/ou escrita no registro selecionado Define um único sinal de requisição de interrupção, INTR, habilitando o periférico com os meios para sinalizar ao host. OPERAÇÕES BÁSICAS Escrita de Endereço Host coloca linha WRITE* no nível-0 (ativo), o byte de endereços nas linhas de AD8-1 e coloca ASTROBE* no nível-0 (ativo) Periférico: retorna WAIT* para o nível-1 (inativo) - pronto para receber o byte de endereços. Host: retorna ASTROBE* para o nível-1 (inativo) Periférico: fixa a linha de endereços durante a subida do sinal (rising edge) ASTROBE*. Indica que está pronto para o próximo ciclo colocando WAIT* no nível-0 (ativo)

6 OPERAÇÕES BÁSICAS Operação de Escrita de Dados Host coloca linha WRITE* no nível-0 (ativo), o byte de endereços nas linhas de AD8-1 e coloca DSTROBE* no nível-0 (ativo) Periférico: retorna WAIT* para o nível-1 (inativo) - pronto para receber o byte de dados. Host: retorna ASTROBE* para o nível-1 (inativo) Periférico fixa a linha de dados durante a subida do sinal (rising edge) DSTROBE*. Indica que está pronto para o próximo ciclo colocando WAIT* no nível-0 (ativo) REGISTROS DA EPP O modelo de registros para o modo de operação EPP é uma extensão dos registros da porta paralela IBM EPP possui 8 registros 3 registros da porta padrão (data, status e control) 5 registros paralelos adicionais usados para colocar informações de dados e endereços nas linhas de dados e gerar os sinais de STROBE (aviso) automaticamente Address Port Name Read/Write Base + 0 Data Port (SPP) Write Base + 1 Status Port (SPP) Read Base + 2 Control Port (SPP) Write Base + 3 Address Port (EPP) Read/Write Base + 4 Data Port (EPP) Read/Write Base + 5 Undefined (16/32bit Transfers) - Base + 6 Undefined (32bit Transfers) - Base + 7 Undefined (32bit Transfers) -

7 PORTA PARALELA ECP Desenvolvida pela Microsoft e HP com os seguintes objetivos: melhorar o desempenho para PLUG&PLAY melhorar o desempenho no ambiente do MS-WINDOWS A especificação define handshaking automático ciclos de comando e de dados DMA para memórias fifo Em barramento ISA chega até 2.4 Mbytes/s com DMA e FIFO São definidos 6 registros além dos 3 padrão registros de dados e de endereço contém no mínimo 16 bytes usados em ambas direções (direta e reversa) PORTA PARALELA ECP Define transferência de dados do host (computador) para o periférico como transferência para frente (forward) host com dado disponível o sinal de HOSTCLK é colocado pelo host no nível-0 periférico após aceitar dados coloca o PERIPHACK no nível-1

8 PORTA PARALELA ECP Define transferência de dados do periférico para o host (computador) como transferência reversa periférico com dados disponíveis nas linhas da PP coloca o PERIPHCLK no nível-0 host após aceitar dados o sinal de HOSTACK é colocado pelo host no nível-0 PADRÃO IEEE 1284 Identificação do dispositivo método de identificação não requer processo centralizado para definir o dispositivo e os códigos do fabricante Cabos e Conectores Definidos 3 conectores: 1284-A - equivalente ao conector de 25 pinos existente 1284-B -equivalente ao conector de 36 pinos usado do lado do periférico 1284-C - é um novo conector de 36 pinos recomendado tanto para o host quanto para o periférico

9 PINAGEM DO CONECTOR TIPO-D The SPP tinha um total de 12 saídas digitais e 5 entradas acessadas via 3 portas de 8-bit consecutivas no espaço de I/O do processor 8 output pins accessed via the DATA Port 5 input pins (one inverted) accessed via the STATUS Port 4 output pins (three inverted) accessed via the CONTROL Port the remaining 8 pins are grounded PINAGEM DO CONECTOR TIPO-D Pin No (D-Type 25) Pin No (Centronics) SPP Signal Direction In/out Register 1 1 nstrobe In/Out Control Yes 2 2 Data 0 Out Data 3 3 Data 1 Out Data 4 4 Data 2 Out Data 5 5 Data 3 Out Data 6 6 Data 4 Out Data 7 7 Data 5 Out Data 8 8 Data 6 Out Data 9 9 Data 7 Out Data nack In Status (S6) Busy In Status (S*7) Yes Hardware Inverted Paper-Out / In Status (S5) Paper-End Select In Status (S4) nauto-linefeed In/Out Control Yes nerror / nfault In Status (S3) ninitialize In/Out Control nselect-printer / In/Out Control Yes nselect-in Ground Gnd

10 CONECTORES A figura abaixo ilustra os três tipos de conectores que atendem ao padrão IEEE- 1284, na mesma ordem da ilustração anterior da página anterior. INTERCONEXÕES Dispositivos conectados em daisy-chain Até 8 dispositivos podem ser conectados a uma porta paralela

11 COMUNICAÇÃO SERIAL Baseada em sistemas previamente existentes (telefones) é um modo de comunicação assíncrona envia e recebe bytes de informação (um bit de cada vez) transmite dados ASCII por 3 linhas 1- terra ; 2- transmite; 3- recebe adequado para sistemas onde a velocidade de transmissão de informações é baixa pode ser usado para comunicação em grandes distâncias (até 1200m) Presente em quase todos PCs de início controlada com o chip UART (8250) atualmente os chips compatíveis são 16450, 16550, 16650, & UARTS CARACTERÍSTICA DA RS-232 Padrão EIA (Electronics Industry Association) RS-232E de 1991 Os dispositivos são divididos em duas categorias: DCE (Data Comunication Equipment). Ex.: modem DTE (Data Terminal Equipment). Ex.:computador, instrumentos, etc. A ligação entre dispositivos Dispositivo DTE para DCE condutor-x conecta-se ao condutor-x Dispositivo DTE para DTE (DCE para DCE ) condutores cruzados (TxD ligado a RxD) Especificação elétrica Espaço" (zero-lógico) estará entre +3 e +25 Volts Marca" (um-lógico) estará entre -3 e -25 Volts. A região entre +3 e -3 volts é indefinida. A tensão de circuito aberto nunca deverá exceder 25 volts (em relação à terra) A corrente de curto-circuito não deverá exceder 500mA. Outras especificações incluem máxima baud-rate, capacitância de linha, etc.

12 CARACTERÍSTICA DA RS-232 Padrão EIA (Electronics Industry Association) RS-232E de 1991 Os dispositivos são divididos em duas categorias: DCE (Data Comunication Equipment). Ex.: modem DTE (Data Terminal Equipment). Ex.:computador, instrumentos, etc. Ligação entre dispositivos Dispositivo DTE para DCE condutor-x conecta-se ao condutor-x Dispositivo DTE para DTE (DCE para DCE ) condutores cruzados (TxD ligado a RxD) Especificação elétrica Espaço (zero-lógico) estará entre +3 e +25 Volts Marca (um-lógico) estará entre -3 e -25 Volts. A região entre +3 e -3 volts é indefinida. A tensão de circuito aberto nunca deverá exceder 25 volts (em relação à terra) A corrente de curto-circuito não deverá exceder 500mA. Outras especificações incluem máxima baud-rate, capacitância de linha, etc. COMUNICAÇÃO SERIAL Comunicação assíncrona realiza-se entre dois dispositivos e ocorre sem a necessidade de clock de sincronização a baud-rate dá a medida da velocidade de comunicação data bits dão a medida do número de bits usado para transmissão de dados bits adicionais são enviados junto com os dados para manter a integridade do sinal start-bit enviado no início da transmissão para indicar ao receptor que uma palavra está para ser iniciada para não ser confundido com outros bits, dura 2 vezes mais que os demais stop-bit enviado após os dados para indicar término da transmissão qualquer bit recebido após o stop-bit e antes do start-bit deve ser ignorado.

13 FORMATO DA TRANSMISSÃO Os dados são transmitidos sendo um bit de cada vez. A ordem em que os bits são transmitidos segue as etapas abaixo: O bit inicial é transmitido com um valor de 0. O primeiro bit de dados corresponde ao bit menos significativo (LSB), enquanto o último bit de dados corresponde ao bit mais significativo (MSB). O bit de paridade (se definido) é transmitido. Um ou dois bits de parada (stop) são transmitidos, cada um com um valor de 1. O número de bits transferidos por segundo é dado pela baudrate. Os bits transferidos incluem o bit inicial, os bits de dados, o bit de paridade (se definido), e os bit de parada (stop). FORMATO DOS QUADROS 0 bo b1 b2 b3 b4 b5 b6 P S1 S2 1 Start bit Caractéres ASCII Paridade Stop bits F ( ) Formato da mensagem enviada pela RS-232. O caractere enviado é um F. Data-bits (7), stop-bit (2) e a paridade é impar.

14 BIT DE PARIDADE Enviado para garantir integridade dos dados Adicionado entre o último bit de dados e o stop-bit Assegura que os dados recebidos sejam compostos sempre do mesmo número de 1 s e na mesma order em que foram enviados. Data Bits Even Parity Bit Odd Parity Bit PERDA DE DADOS Para se evitar que dados sejam perdidos na transmissão ou recepção, as seguintes técnicas podem ser empregadas: Handshaking O transmissor pode indicar quando quer enviar dados e o recptor pode indicar quando está pronto para receber dados. Ex.: receptor traz a linha para nível alto quando está pronto para receber dados e transmissor espera por este sinal antes de transmitir. Buffers Memórias de 16 bytes são inseridas dentro dos UART s Os PC s podem usar também buffers definidos por software que tem tamanho da memória programável e que pode ter o tamanho da memória do sistema. Polling e Interrupção Eventos que ocorrem na porta-serial incluem envio e recepção de dados, mudanças nos sinais de handshaking e envio e recepção de mensagens de erros: Resposta automática à atividades (sinal) na porta (event-driven); Monitoramento da porta periodicamente.

15 PERDA DE DADOS Acknowledgment (agradecimento) É interessante que o receptor possa avisar ao transmissor que os dados foram recebidos Pode ser um byte definido Ou recebimento de certos dados Se a resposta não é a esperada é porque houve erros na transmissão. Verificação de erro Inclue enviar dados redundantes ou bytes de checagem Exemplo: CRC cycle redundant check, tais como Kermit, Xmodem, Ymodem e Zmodem. PINAGEM DOS CONECTORES Conectores para porta serial tipo-d de 25 pinos e tipo-d de 9 pinos o conector macho fica no PC e o fêmea no outro dispositivo Conector Conector Abreviatura Nome completo Função 25-Pinos D 9-Pinos D Pino-2 Pino-3 TD Transmit Data Saída de dados (TXD) Pino-3 Pino-2 RD Receive Data Entrada de dados (RXD) Pino-4 Pino-7 RTS Request To Send Linha informa Modem que o UART está pronto para trocar dados. Pino-5 Pino-8 CTS Clear to Send indica que o Modem está pronto para trocar dados Pino-6 Pino-6 DSR Data Set Ready Avisa UART que modem está pronto para ligação Pino-7 Pino-5 SG Signal Ground Pino-8 Pino-1 DCD Data Carrier Detect "Carrier" vindo do outro lado é detectado. Linha torna-se ativa. Pino-20 Pino-4 DTR Data Terminal Ready Oposto ao DSR. Avisa Modem que UART está pronto ligação. Pino-22 Pino-9 RI Ring Indicator Torna-se ativa quando modem detecta sinal de discagem vindo do PSTN

16 UART É o transmissor/receptor assíncrono universal A serie 8250, inclui também os UARTS 16450, 16550, 16650, & 16750, são os mais comuns encontrados no PC O chip é quem controla a transmissão serial de dados OUTRAS INTERFACES SERIAIS Outros tipos de interfaces seriais foram desenvolvidas para que os pontos deficientes da porta RS-232 pudessem ser superados Os padrões RS-422 e RS-423 permitem altas taxas de transferência de dados, possuem alta imunidade a ruído eletromagnético Os principais padrões seriais são: RS-422A - permite conexões multipontos. Define as características elétricas de cargas balanceadas de circuitos de interfaces digitais RS-423A - permite conexões ponto-a-ponto. Define as características elétricas de cargas desbalanceadas de circuitos de interfaces digitais RS Define as características básicas do padrão e se refere aos padrões RS 422/3. RS-485 -similar ao RS-422 mas permite mais nós por linhas.