Interligação de Terminais com Modem

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1 Interligação de Terminais com Modem Versão 2014 RESUMO O objetivo principal desta experiência é a aplicação de MODEMs, apresentados em experiência anterior, na interligação de terminais de dados localizados remotamente. Outro objetivo desta experiência é usar os recursos de gravação de sinais de áudio de um microcomputador para armazenar dados digitais. OBJETIVOS Após a conclusão desta experiência, os seguintes tópicos devem ser conhecidos pelos alunos: Aplicação de Modem; Comunicação entre dispositivos com Modem; Gravação de sinais modulados. 1. INTRODUÇÃO TEÓRICA São apresentados, nos itens seguintes, os aspectos importantes relacionados a sistemas de comunicação de dados, necessários à compreensão das aplicações do MODEM Modo Loop-Back Em uma comunicação "full-duplex" há a possibilidade de dois MODEMs enviarem dados ao mesmo tempo. Isto é possível através de duas faixas de frequências (canais) diferentes. Contudo antes da conexão destes modems entre si, é necessário realizar um diagnóstico para verificação do funcionamento do modem. Isto pode ser realizado com o modo de funcionamento loop-back. O modem Am7910 tem dez modos de funcionamento loop-back que podem ser usados para os testes. Consulte o manual do circuito integrado. Quando um modo loop-back é selecionado, os circuitos de processamento de sinais (filtros, etc) tanto do transmissor como do receptor são ajustados para processar o mesmo canal ou banda de frequências. Esta configuração permite que a saída analógica TC e a saída analógica RC sejam conectadas para formar um loop analógico. Outra alternativa é conectar os sinais digitais TD e RD (ou BTD e BRD) para permitir o teste de um modem remoto em um loop digital [AMD, 1988] Interligação de Terminais Na maioria dos terminais de vídeo existem, além dos sinais de terra, de transmissão e de recepção de dados, outros sinais de controle que implementam algum protocolo de comunicação, visando facilitar e padronizar a interligação de equipamentos. No caso dos terminais de vídeo existentes no laboratório, estes sinais seguem as normas EIA-RS-232C. Na interligação de terminais remotos via MODEMs, estes sinais são utilizados para controlar a comunicação entre cada par terminal de vídeo/modem. Contudo, estes sinais, seguindo a referida norma, não apresentam níveis elétricos compatíveis com os requeridos pelo MODEM (níveis TTL). Desta maneira, é necessário o uso de conversores de sinais na interligação terminal/modem (figura 1.8). Na montagem a ser realizada no Laboratório Digital, não usaremos o protocolo de comunicação serial para a comunicação entre terminal serial e modem. Assim, interconectaremos apenas os sinais de dados TX e RX do terminal serial com os sinais TD e RD do modem, através de circuitos de conversão de níveis de tensão (para a tradução de níveis de tensão entre RS-232C e TTL). Interligação de Terminais com Modem (2014) 1

2 Figura 1.1 Interligação entre dois terminais de dados através de modems Conversão de Níveis de Tensão Como os padrões de nível de tensão para circuitos digitais (TTL ou CMOS) e para o RS-232C são diferentes, é necessário o uso de circuitos especializados para conversão de níveis de tensão. Por exemplo, o bit 1, que em um circuito digital tem um nível de tensão típico da ordem de +5V, deve ser convertido para um sinal MARK que tem tipicamente um nível de tensão de -12V. Da mesma forma, o bit 0 (tensão de 0V) deve ser convertido para o sinal SPACE (tensão +12V). Vários componentes estão disponíveis no mercado para realizar a conversão de níveis de tensão. Por exemplo, temos o par 1488/1489 e o MAX232. O componente 1488 é responsável pela conversão de níveis de tensão TTL para RS-232 e o 1489, de RS-232 para TTL. A figura 1.2 apresenta as pinagens destes componentes Controle Figura 1.2 Pinagens e esquemas lógicos dos conversores de tensão 1488 e Convém observar que o conversor 1488 tem como pinos de alimentação: VCC+, VCC- e GND (tipicamente, +12V, -12V e 0V, respectivamente). Já o conversor 1489 tem os pinos comuns de alimentação: VCC (tipicamente +5V) e GND (0V). Interligação de Terminais com Modem (2014) 2

3 2. PARTE EXPERIMENTAL Na parte experimental será desenvolvida uma aplicação prática do circuito integrado Am7910. Para isso será utilizado, além do painel de montagens experimentais, uma placa que contém este circuito integrado e outros componentes necessários para o seu funcionamento. Antes de iniciar as montagens, é importante que todos os alunos da equipe tenham lido a especificação do MODEM Am Atividades Pré-Laboratório Iremos inicialmente realizar um estudo dos componentes a serem usados nesta experiência. a) A interligação de terminais será feita conectando o terminal serial à placa de modem usando conversores de tensão, conforme a figura abaixo: Figura 2.1 Esquema da Interligação de Terminais. b) Consulte os datasheets dos circuitos integrados 1488 e 1489, que são conversores de nível de tensão. Responda as questões abaixo: 1. Considerando-se que a tensão da interface serial usando o padrão RS-232C usa níveis de tensão entre -12V e +12V, como o CI 1488 deve ser alimentado (Vcc-, Vcc+ e GND)? 2. Se o CI 1489 for usado para converter um sinal RS-232C para níveis TTL, quais devem ser suas tensões de alimentação (Vcc e GND)? c) No padrão RS-232C, os dados seriais são enviados através dos pinos TxD e RxD. Estude o funcionamento da troca de dados no RS-232C e responda: 3. Em um terminal serial, os dados que devem surgir no vídeo devem ser enviados para qual pino da interface serial? Estes dados devem vir da saída do CI Em um terminal serial, os dados digitados no teclado são enviados por qual pino da interface serial? Este sinal deve ser ligado no pino de entrada CI d) Use as informações coletadas nas atividades acima e complete a figura 2.2 abaixo, indicando os sinais da interface serial e os pinos dos CIs para a interligação de terminais. Indique também em quais sinais da placa de modem devem ser ligados os conversores. Figura 2.2 Esquema da Interligação de Terminais com sinais detalhados. Interligação de Terminais com Modem (2014) 3

4 2.2. Gravação dos Sinais Modulados No Laboratório Digital, iremos inicialmente realizar atividades relacionadas ao armazenamento e utilização dos dados modulados pelo modem Am7910. Para isto vamos realizar a gravação do sinal proveniente da saída modulada da placa de modem no microcomputador da bancada. Aqui será realizada a digitação de uma mensagem no terminal serial e a gravação do sinal analógico gerado pelo modem na placa de som. e) Utilizando o MODEM (circuito integrado Am7910), segundo o esquema apresentado na figura 2.3, gravar dados provenientes de um gerador de pulsos, em um arquivo do microcomputador e depois reproduzi-los. A verificação da reprodução deve ser feita através do osciloscópio (e, posteriormente, da caixa de som). DICA: use a entrada LINE-IN e ajuste o volume de gravação adequadamente. Repita a gravação se o sinal reproduzido apresentar ruído elevado. Figura 2.3 Esquema da montagem inicial para gravação de dados. f) O arquivo gravado deve ser guardado no microcomputador. A seguir, este arquivo deve ser reproduzido e a saída de áudio deve ser conectada na entrada analógica RC da placa de modem e os dados demodulados devem ser visualizados no osciloscópio. Compare características do sinal do gerador de pulsos e do sinal demodulado. Comente. DICA: antes de ligar a saída de áudio na entrada RC, verifique a amplitude do sinal e ajuste o volume de reprodução para que seja respeitado o limite de 1Vpp. g) Utilizando o circuito da montagem anterior e substituindo o gerador de pulsos e o osciloscópio por um terminal serial, gravar os dados provenientes do terminal em um arquivo e depois reproduzi-los (figura 2.4). Devem ser utilizados conversores de níveis para compatibilizar os sinais TxData e RxData que são sinais RS232-C (+12V/-12V) do terminal com as entradas digitais do modem. Figura 2.4 Esquema de montagem para gravação de dados. h) O arquivo gravado deve ser guardado no microcomputador. A seguir, este arquivo deve ser reproduzido e a saída de áudio deve ser conectada na entrada analógica RC da placa de modem e os dados devem ser visualizados no terminal serial. Se a mensagem recebida for a mesma que foi gravada anteriormente, então os parâmetros de configuração do modem e de gravação de dados estão corretos. Anote os resultados obtidos. Interligação de Terminais com Modem (2014) 4

5 2.3. Interligação dos Terminais Nesta seção, iremos desenvolver a montagem do circuito para interligar duas bancadas. i) Considere a montagem ilustrada na figura 2.5 abaixo. Figura 2.5 Circuito base para a Interligação de Terminais. j) [Teste em loop-back] Inicialmente verifique o correto funcionamento do circuito base, configurando o modem em modo loop-back e ligando o modem em loop analógico. DICA: configure o terminal com parâmetros adequados ao uso do modem. k) [Interligação das bancadas] Uma vez testado a conexão terminal-modem localmente na bancada, vamos interligar o conjunto terminal de vídeo e MODEM com o de outra bancada no modo full-duplex a quatro fios conforme a figura 2.6. ATENÇÃO: Não se esqueça de utilizar um sinal de TERRA comum entre as bancadas. Ligue os sinais de terra antes para evitar descarga eletrostática e consequente queima de pastilhas. Figura 2.6 Esquema de interligação das bancadas. DICA: Em cada bancada estão disponíveis um terminal de vídeo e um circuito de MODEM. Cada grupo deverá fazer um planejamento prevendo o teste isolado entre o terminal e o MODEM da sua bancada e, posteriormente, o teste integrado com o MODEM e terminal da bancada vizinha, detalhando a sequência de montagem e testes a ser realizada. l) Mude a taxa de transmissão do terminal serial e teste a comunicação entre as bancadas. m) Qual é a maior taxa (baud rate) em que a comunicação ocorre sem erros? Isto depende do modo de operação do modem? n) Desafio. Considere os estudos realizados com a gravação de dados e a interligação de terminais. Elabore uma forma de gravar mensagens em arquivos de áudio e, posteriormente, realizar sua transmissão para outro terminal. Detalhe o procedimento. o) Teste esta transmissão de mensagens gravadas e anote no relatório sua execução Atividades Pós-Laboratório p) Após a realização das atividades experimentais, responda as perguntas abaixo: 1. Por que a gravação de dados modulados é possível usando-se a placa de som do microcomputador? 2. Para efetivar a comunicação entre as bancadas, que considerações devem ser levadas em conta em relação ao modo que o modem de cada bancada deve ser configurado? 3. Para efetivar a comunicação entre as bancadas, que considerações devem ser levadas em conta em relação à configuração do terminal serial de cada bancada? 4. A escolha da paridade (par ou impar) é influenciada pelo modo de funcionamento do modem? E a escolha do número de stop bits depende do modem? Interligação de Terminais com Modem (2014) 5

6 3. BIBLIOGRAFIA Advanced Micro Devices. Analog and Communications Products Data Book. Sunnyvale, California, Advanced Micro Devices. Modem Technical Manual - Am79101 WORLD-CHIP Autodial FSK Modem /Am7910 FSK WORLD-CHIP Modem / Am7911 FSK WORLD-CHIP Modem. Sunnyvale, California, FREGNI, E et al. MODEM. Experiências 6 e 7 - Laboratório Digital II, EPUSP, ROSCH, W. L. The Modern Modem: Bridge to the On-Line. PC Magazine, May 12, 1987 WEISSBERGER, A. J. Data Communications Handbook. Signetics. EUA, MATERIAL DISPONÍVEL Circuitos integrados: 1488, EQUIPAMENTOS NECESSÁRIOS 1 painel de montagens experimentais. 1 placa de montagem do MODEM. 1 fonte de alimentação fixa, 5V 5%, 4A. 1 fonte de alimentação 5V 5 %, 0,5 A. 1 gerador de funções. 1 osciloscópio digital. 1 multímetro digital. 1 terminal serial ou microcomputador com interface serial. 1 microcomputador com placa de som (com entrada line-in). Histórico de Revisões F.N.A. e E.T.M. / 2001 (revisão) E.T.M./2004 (revisão) E.T.M./2005 (revisão) E.T.M./2011 (revisão) E.T.M./2013 (revisão) E.T.M./2014 (revisão) Interligação de Terminais com Modem (2014) 6