Interfaces: blindagem, ligação à terra e linhas de transmissão. Revisões. Interfaces: blindagem, ligação à terra e linhas de transmissão

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1 Ruído exterior Acoplamento indutivo Acoplamento capacitivo Múltiplas ligações à terra Pares entrançados Blindagem Linhas Reflexões na linha Terminação na carga Terminação na fonte Revisões Método de interligações ponto a ponto: esperar que as reflexões acabem (pode utilizar-se em sistemas lentos) terminar a linha no fim com um valor idêntico à impedância característica da linha (origina dissipação na carga). Se o factor de ciclo for pequeno não é critíco. z L = z driver open-collector: consumo no nível consumo no nível 1 /4 Helena Sarmento 1 /4 Helena Sarmento Método de interligações ponto a ponto: terminar na fonte com um valor idêntico à impedância característica da linha Nos dois tipos de terminação z L = z z S = z z S = z z L = receptor de linha com impedância infinita (TTL não é adequada) a tensão de saída é uma réplica da tensão de entrada e o tempo para a tensão na saída atingir o valor final é o mesmo. A terminação na fonte não origina dissipção na carga e a terminação na carga origina dissipação num dos dois estados ( ou 1 ). Desvantagens em terminar na fonte se houver múltiplas derivações. A onda directa só tem metade do valor final, de modo que as tensões nessas derivações só atingem o valor final quando recebem a onda reflectida. /4 Helena Sarmento /4 Helena Sarmento 4 Terminação na fonte quando há múltiplas derivações (stubs com impedância infinita e dimensões infinitamente pequenas). As derivações têm de esperar para ter o valor final A B C e r C B Múltiplos receptores numa linha : não há mecanismos simples para eliminar as refexões Linha e stubs com impedância Z : há refexões nos receptores (fim dos stubs) e nas derivações. Análise complicada: múltiplas reflexões podem-se reforçar ou cancelar, dependendo da localização das derivações A /4 Helena Sarmento 5 /4 Helena Sarmento 6 1

2 Múltiplos receptores numa linha (exemplo): derivação linha stub Onda directa V Z V V V 6Z 6 V Onda refletida na derivação V Z 1 V V = 6 V V Z V V Factor de reflexão na derivação Z Z ρ = = 1 Z + Z Onda propagada nas derivações V V V = 6 tensões finais /4 Helena Sarmento 7 O exemplo de terminação de cada stub com valores idênticos à impedância característica origina um consumo elevado e não evita as reflexões nas derivações. /4 Helena Sarmento 8 Forma de efectuar as interligações Linha da derivação com impedância elevada Z >> Z : reduz a energia requerida pelo stub. Difícil de conseguir. Stub pequenos: reduzem atrasos no retorno à linha. Receptor com impedância elevada: ondas nos stubs regressam totalmente à linha Eliminar derivações nos barramentos: Pares emissor/receptor em interligações ponto a ponto. Cada receptor reencaminha o sinal para o ponto seguinte do barramento. Cada interligação ponto ponto pode ser correctamente terminada. Há um atraso do sinal porque passa em vários conjuntos emisor/receptor. Linha encaminhada até à entrada do receptor /4 Helena Sarmento 9 /4 Helena Sarmento 1 Linha com múltiplas derivações, em que cada derivação tem um emissor e um receptor (ligação entre múltiplas placas num barramento) Terminação activa V TRESH com nível entre e 1 Não pode haver terminação na fonte nem na carga por problemas de consumo (todas as impedâncias em paralelo), V kω Ex: GPIB (IEEE 488) /4 Helena Sarmento 11 Há reflexão nas derivações, mas as reflexões que se propagam para o fim da linha são absorvidas. V TRESH fornece ou recebe corrente quando há desemparelhamento no número de linhas a e a 1. Não são portanto valores elevados. Menor dissipação (barramento de N linhas com metade em cada nível lógico) Outra vantagem: menor atraso (barramento pré-carregado) ( N )( V ) ( V ) V P = P = N V VTRESH = Z Z /4 Helena Sarmento 1

3 Ligações balanceadas (emissor e receptor diferenciais): a de tensão de ruído deve ser a mesma nos dois condutores e portanto mantém-se o circuito simétrico Ligações com flat cable flat cable mais sensível ao ruído (cross-talk) que os pares entrançados Z Z V CC Z Z A utilização de uma terra geral ou a alternância de um condutor de massa alternado com o de sinal reduz acoplamentos (permite blindagem) e reduz efeitos da diferença no nível de referência da massa. Preferível utilizar cabos de dois fios mesmo que não sejam pares entrançados, pois o retorno da corrente em poucos condutores provoca diferenças no nível de referência /4 Helena Sarmento 1 /4 Helena Sarmento 14 RS- (RS Recommended Standard) ou EIA (Electronic Industries Association) é uma norma EIA para comunicação de dados, utilizada na maioria das comunicações série. Foi inicialmente especificada para interligar um computador (DTE) e um modem (DCE), de modo a permitir a comunicação entre um computador central e um terminal remoto através da linha telefónica. A primeira especificação da norma RS- é de 196. Desde o seu início, sofreu alterações, sendo a versão RS-C (1969) a mais utilizada e a RS-E a mais recente (1991). A versão RS-D data de Versão RS-E: compatibilidade com CCITT v.4 e V.8 e ISO 11 A maior parte dos PCs está equipada com portos RS- (COM1 e COM) Data Terminal Equipment Data Communication Equipment Data Circuit-Terminating Equipment (RS E) /4 Helena Sarmento 15 /4 Helena Sarmento 16 Ligações entre um DTE (computador ) e um DCE (modem) DTE DCE A norma RS- especifica: as características mecânicas as características eléctricas os níveis eléctricos das tensões a função dos sinais utilizados na transmissão a temporização dos sinais utilizados na transmissão a taxa máxima. /4 Helena Sarmento 17 /4 Helena Sarmento 18

4 Características mecânicas Ficha DB5 Fichas macho e fêmea Fichas DB-5 de 5 pinos na versão RS-D Fichas ALT A (mais pequenas ) de 6 pinos na versão RS-E /4 Helena Sarmento 19 /4 Helena Sarmento Ficha ALT A Como em muitas aplicações não são necessários tantos sinais também se utilizam outros conectores de menores dimensões (a IBM juntou porta série e porta paralela na mesma placa ISA). Sinais na ficha DB9 - norma EIA/TIA 574(Electronic Industries association/telecommunication Industries association): /4 Helena Sarmento 1 /4 Helena Sarmento Ficha RJ-45 na norma EIA/TIA 561 : Características eléctricas Pino Nome DSR /RI DCD DTR SG RD TD CTS RTS Sinal Data set ready/ring indicator Data carrier signal Data terminal ready Signal ground Received data Transmitted data Clear to send Request to send RJ-45 (macho) +5 V + V transição - V -5 V Space Mark 1 Lógica bipolar negativa: a tensão negativa [-5;-] representa o nível lógico 1 e a tensão positiva [;5]] representa o nível lógico Nas aplicações actuais as tensões são, em geral, -8 a -14 V para nível lógico 1 e +8 a +14 volts para nível lógico (em vazio). /4 Helena Sarmento /4 Helena Sarmento 4 4

5 Características eléctricas 5 Ω R O C cabo C L 5 pf V O ± 5V Pino 7 Pino 7 E L V Signal Ground Signal Ground Emissor C capacidade parasita R o e V o : i curto-circuito < 5 ma kω RL 7kΩ Receptor C L 5 pf = 15 m a 5 pf/ft ou 5 m a 16 pf/m Ligações não balanceadas: tensão do sinal referida à massa Parâmetros Tensão de saída (emissor) Tensão de saída (emissor) Resistência de saída (emissor) Corrente de saída (emissor) Taxa de inflexão (slew rate) Resistência de entrada (receptor) Tensão de limiar (receptor) mark space Condições = R L kω RL 7kΩ V V V = R L V Vin 5V Min -5V -5/-15 V kω - V Max +5 V 5/15 V Ω 5mA V/µs 7 kω V /4 Helena Sarmento 5 /4 Helena Sarmento 6 Níveis eléctricos Função dos sinais utilizados na transmissão Sinais agrupados em cinco categorias: Linhas de dados Linhas de controlo Linhas de terra Linhas de temporização Funções secundárias especiais /4 Helena Sarmento 7 /4 Helena Sarmento 8 Linhas de dados Transmit Data (dados enviados em série pelo DTE) Received Data (dados recebidos em série pelo DTE) Linhas de terra Signal Ground: sinal de referência da tensão dos sinais de dados, controlo e temporização. Linhas de controlo Request to Send (half duplex: pedido do DTE para enviar dados) Clear to Send (half duplex: DTE pode enviar dados ) Data Set Ready (DCE (modem) pronto) Data Terminal Ready (DTE pronto) Ring Indicator Signal Rate Selector /4 Helena Sarmento 9 Protective Ground (Shield): é, em geral, ligado à caixa da ficha do lado do DCE ou do DTE e à blindagem do cabo. Permite pôr os chassis do emissor e do receptor ao mesmo potencial. /4 Helena Sarmento 5

6 Linhas de temporização (modo síncrono) Transmitter Signal Element Timing (pelo DCE) Receiver Signal Element Timing (pelo DCE) Transmission Signal Element Timing (pelo DTE) Funções secundárias especiais Secondary Request to Send Secondary Clear to Send Secondary Transmitted Data Secondary Received Data Sinais equivalentes aos do canal primário, mas normalmente com um ritmo binário muito mais baixo /4 Helena Sarmento 1 /4 Helena Sarmento Temporização dos sinais utilizados na transmissão Especificações das transições de 1 para e para 1 : O sinal não pode reentrar na zona de transição nem mudar de direcção O limite inferior do tempo da transição está especificado: 1ms para os sinais de controlo: para os sinais de dados e temporização, depende do ritmo de transmissão. O tempo de subida e descida deve ser idêntico nunca variando mais de um factor de três. A variação máxima da tensão na subida e descida para evitar crosstalk está especificada (V/µS) /4 Helena Sarmento /4 Helena Sarmento 4 Taxa máxima : kbps Valores habituais: Baud rate (testes) Cabo (m) k /4 Helena Sarmento 5 Comunicação assíncrona /4 Helena Sarmento 6 6

7 Os fabricantes concretizam, muitas vezes a comunicação de formas diferentes (por exemplo, configuram equipamentos DCE como DTE), originando: Problemas na comunicação por inexistência ou má ligação dos sinais de controlo de fluxo. Problemas na transmissão que resultam da inversão dos sinais DTE e DCE bem como de outros sinais de handshaking. Problemas de mau emparelhamento do sinal por utilização incorrecta do tipo do conector (macho/fêmea) ou má configuração dos pins Os circuitos utilizados na realização da norma RS- são, no entanto, tolerantes aos erros nas ligações, não funcionando a comunicação, mas não deteriorando os circuitos. A norma RS- especifica: as características mecânicas as características eléctricas os níveis eléctricos das tensões a função dos sinais utilizados na transmissão a temporização dos sinais utilizados na transmissão a taxa máxima. /4 Helena Sarmento 7 /4 Helena Sarmento 8 Características mecânicas Ficha DB5 Fichas macho e fêmea Fichas DB-5 de 5 pinos na versão RS-D Fichas ALT A (mais pequenas ) de 6 pinos na versão RS-E /4 Helena Sarmento 9 /4 Helena Sarmento 4 Ficha ALT A Como em muitas aplicações não são necessários tantos sinais também se utilizam outros conectores de menores dimensões (a IBM juntou porta série e porta paralela na mesma placa ISA). Sinais na ficha DB9 - norma EIA/TIA 574(Electronic Industries association/telecommunication Industries association): /4 Helena Sarmento 41 /4 Helena Sarmento 4 7

8 Ficha RJ-45 na norma EIA/TIA 561 : Características eléctricas Pino Nome DSR /RI DCD DTR SG RD TD CTS RTS Sinal Data set ready/ring indicator Data carrier signal Data terminal ready Signal ground Received data Transmitted data Clear to send Request to send RJ-45 (macho) +5 V + V transição - V -5 V Space Mark 1 Lógica bipolar negativa: a tensão negativa [-5;-] representa o nível lógico 1 e a tensão positiva [;5]] representa o nível lógico Nas aplicações actuais as tensões são, em geral, -8 a -14 V para nível lógico 1 e +8 a +14 volts para nível lógico (em vazio). /4 Helena Sarmento 4 /4 Helena Sarmento 44 Características eléctricas 5 Ω R O C V O ± 5V Signal Ground Emissor C capacidade parasita R o e V o : i curto-circuito < 5 ma cabo C L 5 pf Pino 7 Pino 7 kω RL 7kΩ E L V Signal Ground Receptor C L 5 pf = 15 m a 5 pf/ft ou 5 m a 16 pf/m Ligações não balanceadas: tensão do sinal referida à massa /4 Helena Sarmento 45 Parâmetros Tensão de saída (emissor) Tensão de saída (emissor) Resistência de saída (emissor) Corrente de saída (emissor) Taxa de inflexão (slew rate) Resistência de entrada (receptor) Tensão de limiar (receptor) mark space Condições = R L kω RL 7kΩ V V V = R L V Vin 5V Min -5V -5/-15 V kω - V /4 Helena Sarmento 46 Max +5 V 5/15 V Ω 5mA V/µs 7 kω V Níveis eléctricos Função dos sinais utilizados na transmissão Sinais agrupados em cinco categorias: Linhas de dados Linhas de controlo Linhas de terra Linhas de temporização Funções secundárias especiais /4 Helena Sarmento 47 /4 Helena Sarmento 48 8

9 Linhas de dados Transmit Data (dados enviados em série pelo DTE) Received Data (dados recebidos em série pelo DTE) Linhas de terra Signal Ground: sinal de referência da tensão dos sinais de dados, controlo e temporização. Linhas de controlo Request to Send (half duplex: pedido do DTE para enviar dados) Clear to Send (half duplex: DTE pode enviar dados ) Data Set Ready (DCE (modem) pronto) Data Terminal Ready (DTE pronto) Ring Indicator Signal Rate Selector /4 Helena Sarmento 49 Protective Ground (Shield): é, em geral, ligado à caixa da ficha do lado do DCE ou do DTE e à blindagem do cabo. Permite pôr os chassis do emissor e do receptor ao mesmo potencial. /4 Helena Sarmento 5 Linhas de temporização (modo síncrono) Transmitter Signal Element Timing (pelo DCE) Receiver Signal Element Timing (pelo DCE) Transmission Signal Element Timing (pelo DTE) Funções secundárias especiais Secondary Request to Send Secondary Clear to Send Secondary Transmitted Data Secondary Received Data Sinais equivalentes aos do canal primário, mas normalmente com um ritmo binário muito mais baixo /4 Helena Sarmento 51 /4 Helena Sarmento 5 Temporização dos sinais utilizados na transmissão Especificações das transições de 1 para e para 1 : O sinal não pode reentrar na zona de transição nem mudar de direcção O limite inferior do tempo da transição está especificado: 1ms para os sinais de controlo: para os sinais de dados e temporização, depende do ritmo. O tempo de subida e descida deve ser idêntico nunca variando mais de um factor de três. A variação máxima da tensão na subida e descida para evitar crosstalk está especificada (V/µS) /4 Helena Sarmento 5 /4 Helena Sarmento 54 9

10 Taxa máxima : kbps Valores habituais: Baud rate (testes) Cabo (m) k /4 Helena Sarmento 55 Comunicação assíncrona /4 Helena Sarmento 56 Os fabricantes concretizam, muitas vezes a comunicação de formas diferentes (por exemplo, configuram equipamentos DCE como DTE), originando: Problemas na comunicação por inexistência ou má ligação dos sinais de controlo de fluxo. Problemas na transmissão que resultam da inversão dos sinais DTE e DCE bem como de outros sinais de handshaking. Problemas de mau emparelhamento do sinal por utilização incorrecta do tipo do conector (macho/fêmea) ou má configuração dos pins Os circuitos utilizados na realização da norma RS- são, no entanto, tolerantes aos erros nas ligações, não funcionando a comunicação, mas não deteriorando os circuitos. /4 Helena Sarmento 57 1