Tópicos. Introdução. Padrões de Interfaceamento

Transcrição

1 Tópicos 8 Introdução Padrões de Interfaceamento Os processadores 888/88 Interfaceamento com o 88 Os processadores 88/88 Os processadores Pentium PIC e PTC Interrupção e BIOS PPI e Porta Paralela Placa Mãe Dispositivos de Armazenamento Interfaces IDE / EIDE Interface SCSI Interface PCMCIA Redes de Computadores Ethernet UART, Porta Serial e Modem TCP/IP Porta Serial Padrão RS: Uma das mais conhecidas e utilizadas técnicas para interfaceamento de um computador e dispositivos externos. Utilizada com conectores DB, DB9, ou RJ. Utilizada como padrão nas transmissões com porta infra vermelha. Envio de um bit de cada vez pela linha ao contrário da paralela que envia oito. Vantagem sobre a paralela Utilização de um cabo com menos fios Caso limite: fios, um para enviar, outro para receber e o terra. Padrão de fato da indústria utilizado em diferentes aplicações. Padronizada pela EIA (Electronics Industries Association) desde 9. Problemas: pequenas distâncias (m) e baixas velocidades 9 bps. Padrão RS e RS9: Novos padrões que estabelecem uma comunicação serial em maior velocidade (até Mbs) e por maiores distâncias (até m) Utilização de cabos de par trançado, cabos coaxiais ou fibras óticas. Por sua velocidade podem ser utilizados para a criação de redes de computadores. 88

2 Porta Serial RS 89 Características Elétricas: Dispositivos que utilizam comunicação serial foram inicialmente divididos em duas categorias: DCE (Data Comunication Equipment) Modem, ploter. DTE (Data Terminal Equipment) Computador, terminal. Especificações elétricas estão contidas na norma EIA RSC: Um espaço (lógica ) deve estar entre + e + V. Uma marca (lógica ) deve estar entre e V. A região entre e + é indefinida. A tensão em uma situação de circuito aberto não deve exceder V em relação a terra. A corrente em um curto circuito não deve exceder ma O driver deve ser capaz de tratar com correntes até este limite sem se danificar. Devido às especificações elétricas ( V de diferença entre o e ) os problemas associados a ruídos e conseqüentemente a perdas de dados são menores na transmissão serial. Verificar os documentos sobre RS na página do curso. Porta Serial RS Comunicação Serial Protocolo RS Caracteres transmitidos um a um com um intervalo entre eles Tempo inativo Nível lógico alto (V) Caractere Tx Caractere Tx Caractere Tx 9 Tempo Inativo Protocolo: Um Start (zero), os bits de dados (,, ou ), um de Paridade e,, ou Stop s. Paridade: utilizada para controlar os erros na transmissão Definese se a transmissão será feita com paridade par ou ímpar (número de s da palavra mais o bit de paridade ) O bit de Paridade será gerado como (zero) ou (um) para garantir a paridade definida. Taxa de Transferência (Baud Rate): taxa (bits por segundo) na qual um dado é transmitido e recebido Transmissão e Recepção devem ser feitas com a mesma taxa. Transmissão do ASCII A com paridade ímpar. Como foi definido que a paridade é ímpar e como o ASCII A só tem dois s, o bit de Paridade foi gerado como.

3 Porta Serial RS Interfaceamento de Dispositivos Formas de Onda no padrão RS Tipo de comunicação é assíncrono É necessário empacotar o dado transmitido É necessário que os dois lados trabalhem na mesma velocidade Exemplo: Transmissão 8N 8 bits de dados sem paridade com Stop TTL RS Lógica '' Lógica '' Lógica Lógica Start Start Stop Stop + V V V + V Lógica após o Stop indica que outra palavra vai seguir Após o período de uma transmissão se a linha ficar em Estado de Parada (break state) Lógica após o Stop indica que não serão transmitidas outras palavras O dado sendo transmitido está empacotado entre um Start e um Stop Stop recebido como Erro de Enquadramento. 9 Porta Serial RS Interfaceamento de Dispositivos Formas de Onda no padrão RS continuação... Start Lógica : Valor positivo de tensão Stop Lógica : Valor negativo de tensão. O byte é enviado com o bit menos significativo primeiro. Ex: Envio de e no formato N Envio de : Envio de : +V Start LSB MSB Stop +V Start LSB MSB Stop 9 V V

4 UART e PIC UART 9 PC s atuais: funcionalidades da UART e PIC integradas em um único dispositivo multifunção Transmissor e Receptor Universal Assíncrono (Universal Asynchronous Receiver Transmitter UART): 8 CI de pinos utilizado em comunicações seriais. Conexão da UART com o sistema microprocessado Através do barramento (D D ) e linhas de handshaking e endereço (DOSTR, DISTR, A, A, A, RESET, etc.) UART e PIC 9 Temporização das transferências controladas pelos sinais de controle de escrita (DOSTR) e leitura (DISTR) Dados Processador UART: processador seta as linhas DOSTR e DOSTR (Data Output STRobe) ativas (alta e baixa respectivamente) Dados UART Processador: processador seta as linhas DISTR e DISTR (Data Input STRobe) ativas (alta e baixa respectivamente) A, A e A : utilizados na seleção dos registradores Linhas de Entrada de Handshaking: RI (Ring Indicate), DSR (Data Set Ready), CTS (Clear to Send) Linhas de Saída de Handshaking: RTS (Ready to Send) e DTR (Data Terminal Ready) Pinos SOUT/SIN: Saída e Entrada Serial dos Dados Pinos XTAL e XTAL: terminais onde o cristal deve ser conectado Normalmente,8 MHz Pino BAUDOUT: freqüência do relógio dividida por Taxa de Transferência Serial (Baud Rate) : Equivalente de bits do 8

5 Porta Serial RS 9 Pinos Conectores DB e DB9: DB 8 DB9 8 9 Abreviação TD RD RTS CTS DSR SG DCD DTR RI Nome Completo Transmit Data Receive Data Request To Send Clear to Send Data Set Ready Signal Ground Data Carrier Detect Data Terminal Ready Ring Indicator Saída serial de dados (TXD) Entrada serial de dados (RXD) Informa ao DCE que a UART está pronta para trocar dados Indica que o DCE está pronto para trocar dados Informa a UART que o DCE está pronto para estabelecer a ligação Terra Função Quando o DCE em um lado da linha detecta uma portadora do outro lado da linha esta linha fica ativa Contrário do DSR. Informa ao DCE que a UART está pronta para estabelecer a ligação Tornase ativa quando o DCE detecta um sinal de chamada Porta Serial RS Conexão: Null Modem Utilizada para conectar dois DTE s. Utiliza somente fios/sinais (TD, RD e SG). Princípio de funcionamento Fazer o computador pensar que está falando com um modem e não com outro computador. Sinais de entrada/saída (RD/TD) são conectados invertidos nos dois conectores Sinal de terra é conectado nos dois lados. DTR é ligado a DSR e DCD nos dois conectores Quando DTR é ativado, DSR e DCD tornamse ativos O computador pensa que o modem está pronto. Os dois computadores devem comunicarse a mesma velocidade Quando um informa que está pronto para enviar dados (RTS), recebe a informação de que o modem está pronto para receber os dados (CTS). 9

6 Porta Serial RS Velocidades DTEDCE / Controle do Fluxo DTE para DCE é a velocidade entre o modem e o computador Deve ser maior que a velocidade DCE para DCE Entre modems Chamada velocidade de linha. Erro comum Definir a velocidade DTEDCE como velocidade DCEDCE que é menor. DTE DCE DTE DCE Transmissão de dados DCEDCE Atualmente utiliza mecanismos de compressão de dados Texto : Aumento virtual da velocidade de transmissão de dados. Perda de dados Velocidade DTEDCE >> DCEDCE Solução: Controlar o Fluxo de dados via hardware ou via software. Controle via Software: uso de dois caracteres Xon (ASCII ) e Xoff (ASCII 9) Quando o computador enche o buffer do modem este envia um Xoff Quando mais dados puderem ser enviados o modem envia um Xon Vantagem: não necessita utilizarse linhas extras; Desvantagem: uso dos caracteres extra em linhas lentas. Controle via Hardware: conhecido também como controle RTS/CTS Utiliza as duas linhas do cabo serial Computador quer enviar dados: coloca RTS ativa Se o modem puder receber os dados ele coloca CTS ativa e o computador começa a enviar os dados; caso contrário o modem não ativa CTS e o computador fica esperando. 9 Porta Serial RS 98 A UART (8 e compatíveis) UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter: 8,,,, UART s mais comumente utilizadas em PC s é compatível com o e 8 Diferença: pino do 8 CSOUT para indicar se o chip esta ativo ou não e pino 9 não é utilizado / no são TX Ready e RX Ready para funcionamento com DMA No a transferência com DMA pode ser feita no modo, transferência simples DMA e modo, transferência múltipla DMA. 8: ª UART da série 8A: Mais rápida que a 8 Compatível em software com a 8 : Utilizada em AT s (barramento mais rápido que a 8) Ainda comum : Primeira geração de UART s buferizadas buffer de bytes A: Substituiu a que não funcionava : Contém um byte FIFO, Xon/Xoff programável e suporta gerência de consumo de energia : Produzida pela Texas; byte FIFO

7 Porta Serial RS Registradores da Porta Serial 99 Endereços Registradores Nome Endereço IRQ Endereço DLAB Abr. Nome COM COM COM COM xf8 xf8 xe8 xe = = = = = W R R W R IER IIR FCR LCR MCR LSR Transmitter Holding Buffer Receiver Buffer Divisor Latch Low Byte Interrupt Enable Register Divisor Latch High Byte Interrupt Identification Register FIFO Control Register Line Control Register Modem Control Register Line Status Register + R MSR Modem Status Register + Scratch Register Porta Serial RS Registradores da Porta Serial DLAB Possibilita que a UART possa ter registradores com somente 8 endereços. DLAB = Dois registradores tornamse disponíveis para se indicar a velocidade de transmissão em bits por segundo (BPS). UART com um cristal de,8 MHz tem velocidade máxima de transmissão de. BPS Como transmitir em velocidades menores: Utilização do Gerador Programável de Taxa de Transmissão controlado pelos registradores acessíveis via DLAB. Exemplo: transmissão em BPS Armazenase 8 nos dois registradores Divisor Latch Divisor Latch High Byte = x / Divisor Latch Low Byte = x./8 =.

8 Porta Serial RS Registradores da Porta Serial Line Control Register (LCR) LeituraEscrita: : : Acesso ao Divisor Latch (DLAB) Acesso buffer recepção/transmissão e interrupções Seta Habilitação de Parada Seleção de Paridade X X Sem paridade Paridade Ímpar Paridade Par Alta Paridade (High Parity Sticky) Baixa Paridade (Low Parity Sticky) Largura do Stop Um Stop Palavras de,,8 bits: Stop s/ bits:, Stop Largura das Palavras LCR estabelece os parâmetros básicos da comunicação. definido como DLAB (Divisor Latch Byte) Registradores para definir velocidade ou como normais. habilita a parada Quando habilitada a linha TD fica em espaço (zero) o que causa a parada da UART que recebe os dados. indica se o controle de paridade vai ser utilizado ou não. indica se o controle de Paridade Sticky vai ser utilizado ou não. indica o tipo de Paridade Sticky que vai ser utilizado. indica o número de stop bits que serão enviados junto com a palavra. s s s : indicam o tamanho da palavra que será enviada na transmissão. s 8 s Paridade Sticky : um ou que é enviado para controlar a transmissão. Porta Serial RS Registradores da Porta Serial Interrupt Enable Register (IER) LeituraEscrita: UART gera uma interrupção quando o registrador FIFO tem dados para serem lidos pelo computador. interrupção gerada quando o buffer de transmissão está vazio. interrupção gerada quando o estado da linha de recebimento muda. interrupção gerada quando o estado das linhas de status muda. Habilita modo baixo consumo de energia () Habilita modo latente (sleep mode ) Habilita interrupção Modem Status Habilita interrupção Receiver Line Status Habilita interrupção Transmitter Holding Register Empty Habilita interrupção Received Data Available

9 Porta Serial RS Registradores da Porta Serial FIFO Control Register (FCR) Escrita: registro encontrado a partir dos chips. s : estabelecem após quantos : Nível de gatilhamento de interrupção bytes armazenados no FIFO a Habilita FIFO de bytes () Byte Bytes 8 Bytes Bytes Seleção do Modo DMA Troca status dos pinos RXRDY & TXRDY do modo para modo Limpa FIFO de transmissão Limpa FIFO de recepção Habilita os buffers FIFO interrupção Received Data Available é gerada. s e reservados. s : servem para limpar os buffers de transmissão/recepção Os dois bits são automaticamente resetados Após uma leitura o bit vai pra zero. habilita ou não a utilização dos buffers FIFO desabilita e habilita. Porta Serial RS Registradores da Porta Serial Modem Control Register (MCR) LeituraEscrita: Fluxo e controle automático habilitado () Modo LoopBack Saída Auxiliar Saída Auxiliar Força a geração do sinal Request to Send Força a geração do sinal Data Terminal Ready s : reservados. ativa o modo LoopBack Saída é colocada em marca e a entrada é desconectada Saída do transmissor é conectada à entrada DSR, CTS RI e DCD são desconectados DTR, RTS, OUT e OUT são conectados às entradas de controle do modem Pinos de saída de controle do modem são colocados em um estado inativo Resultado: qualquer dado que é enviado é recebido pelo PC Utilizase para testar a UART. pode ser utilizado em circuitos externos que controlam o processo de interrupção UARTCPU. normalmente desconectada Pode ser utilizada para selecionar entre um cristal de,8 MHz e outro de MHz utilizado com MIDI. s : controlam as linhas específicas.

10 Porta Serial RS Registradores da Porta Serial Line Status Register (LSR) Leitura: Erro no buffer FIFO de recepção Registrador Data Holding vazio Registrador Transmitter Holding vazio Interrupção de parada Erro de enquadramento Erro de Paridade Erro de super velocidade (overrun error) Dado pronto Registradores de Holding: utilizados para realizar a conversão serial/paralela utilizada na comunicação UARTPC. Envio de Caractere: Testar bit LSR até que seja Enviar caractere ao buffer Recebimento de Caractere: Testar bit LSR até que seja Ler caractere do buffer setado indica que um erro de qualquer tipo (parada, enquadramento ou paridade) ocorreu. setado indica que ambos os registradores de holding estão vazios Nenhuma transmissão está ocorrendo e a linha de transmissão está vazia. setado somente o registrador transmitter holding está vazio Podese escrever um dado no registrador mas uma conversão serial/paralela pode estar ocorrendo. setado ocorre quando a linha de recebimento fica em zero por um período maior que aquele gasto pela transmissão de uma palavra inteira. setado indica que o último bit de uma transmissão não é um stop bit Pode ocorrer devido a erros na temporização da transmissão. setado indica um erro de paridade na transmissão. setado indica que a CPU não pode ler a UART tão rápido quanto necessário. setado indica que um byte foi recebido pela UART e está disponível para ser lido pela CPU. Porta Serial RS Registradores da Porta Serial Modem Status Register (MSR) Leitura: s : indicam os estados das linhas Deteção de portadora (carrier) específicas Indicação de campainha, e indicam que houve uma variação no estado das linhas Data Carrier Estado da linha Data Set Ready Detect, Data Set Ready e Clear to Send Estado da linha Clear To Send depois da última leitura deste registrador Deteção de Variação na linha Data Carrier indica que a linha Ring Indicator Borda de subida no indicador de campainha passou de nível baixo para nível alto Variação na linha Data Set Ready Variação na linha Clear To Send Scratch Register Não é utilizado em comunicações mas como um depósito onde se pode deixar um byte.

11 Porta Serial RS Registradores da Porta Serial Interrupt Identification Register (IER) Leitura: : : Sem FIFO FIFO habilitado mas não utilizável FIFO habilitado FIFO de bits habilitado () no 8, Estouro de tempo de espera de interrupção Interrupção Modem Status Interrupção Transmitter Holding Register Empty Interrupção Received Data Available Interrupção Receiver Line Status s : indicam o status do buffer FIFO bit = e bit = Estado causado por um erro s e reservados indica se uma interrupção ocorreu s : mostram qual foi a interrupção que ocorreu Existe prioridade para as interrupções Ordem Decrescente: Receiver Line Status, Received Data Available, Transmitter Holding Register Empty e Modem Status Interrupção pendente Sem interrupção pendente Porta Serial RS Interfaceamento de Dispositivos 8 Conversores de Nível Maioria dos dispositivos eletrônicos utiliza níveis TTL ou CMOS V / +V: Níveis da RS Necessidade de um conversor de níveis 88 RS Driver e 89 RS Receiver: contém cada um inversores de cada tipo, drivers ou receptores Alimentação do Driver: +, a + V e, a V pode causar problemas Vantagem: preço baixo MAX: através de capacitores gera os níveis + V e V necessários na RS Inclui dois receptores e dois transmissores Mais caro mas podese economizar Somente a fonte de + V é necessária