Comunicação Serial Motivação Diversos dispositivos eletrônicos usam portas seriais para se comunicar com outros dispositivos eletrônicos. Para muitos é a única forma de comunicação. A integração de equipamentos antigos aos sistemas automatizados muitas vezes pode ser resumida à inclusão destes dispositivos simples nas redes de comunicação. Padrão RS232C: Comunicação Serial RS232 Criado em 1969 Implementações atuais não suportam o padrão original completo. Os sinais implementados atualmente e sua forma de utilização são muito pouco semelhantes à especificação original. O estudo apenas do padrão, sem levar em conta a evolução (darwiniana) das implementações, seria infrutífero. 1
Comunicação Serial RS232 UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter): Componente essencial nos subsistemas de comunicação serial de dispositivos. Pega bytes de dados e transmite os bits, individualmente, de forma sequêncial. No destino, um outro UART remonta os bits em bytes. Trabalham com nível de tensão TTL (Transistor to Transistor Logic), ou seja, 5V. Comunicação Serial Sincrona x Assincrona Comunicação Serial Sincrona: Transmissor e receptor devem utilizar um clock compartilhado: Além do sinal de dados, o transmissor deve enviar um sinal de strobe para que o receptor saiba quando ler o próximo bit de dados. Mais eficiente Mais cara: circuitos e cabeamento para compartilhamento de clock. 2
Comunicação Serial Sincrona x Assincrona Comunicação Serial Assincrona: Transmissão de dados sem utilização de sinal de clock. Bits especiais são adicionados aos dados para sincronizar o transmissor e o receptor: Start Bit: Adicionado ao início da word que será transmitida. Usado para sincronizar clocks do receptor e do transmissor. (drift máximo entre clocks de 10%). Bit de dados: os bits da word de dados são enviados, com o Bit menos significativo antes (LSB). A sinalização de cada bit é realizada em período constante, e o receptor lê (amostra) o meio físico no meio deste período. Ex: T =2s, receptor lê o sinal (0 ou 1), depois de 1 segundo e vai aguardar mais 2 segundo para realizar nova leitura. Bit de paridade: o transmissor adiciona este bit depois de enviar toda a palavra de dados. O receptor pode utilizar este bit para verificar erros. Stop Bit: o transmissor envia pelo menos um bit de parada. Comunicação Serial Sincrona x Assincrona Comunicação Serial Assincrona: O receptor, ao receber toda o pacote de bits (Start Bit, Data Bits, Parity Bit, Stop Bit): Pode verificar o bit de paridade (previamente configurado entre transmissor e receptor paridade par, impar ou nenhuma). Deve verificar o Stop Bit, se não o encontrar, então houve um erro de transmissão e o UART deve avisar que ocorreu um Framing Error, isto é, há um problema de sincronia entre transmissor e receptor. O UART receptor descarta os bits de controle (Start, Paridade, Stop) e envia ao microcontrolador host apenas os dados/palavra. 3
Comunicação Serial RS 232 - Sinalização Sinalização por tensão: Nível lógico 0: +3V até +25V (Space) Nível lógico 1: -3V até 25V (Mark) Voltage Pump (TTL até níveis RS232): Transceivers: Ex: MAX232 (Dalsemi): +5V +10V e 5V 10V Comunicação Serial RS 232C - Equipamentos Segundo o padrão, dois equipamentos: DCE (Data Communication Equipment). Exemplo: modem DTE (Data Terminal Equipment). Exemplo: PC Normalmente trabalhamos com DTE. 4
Comunicação Serial RS 232C Pinagem DB9 Pinagem do conector serial DB-9 DTE: Pino Sinal Sentido Descrição 1 CD (Carrier Detect) Entrada DCE avisa quando receve sinal de que dados estão a caminho 2 RD (Receive Data) Entrada Recebe dados enviados pelo DCE 3 TD (Transmit Data) Saída Transmite dados para o DCE 4 DTR (Data Terminal Ready) Saída DTE avisa quando está pronto para comunicar 5 Signal Ground 6 DSR (Data Set Ready) Entrada DCE avisa quando conseguiu estabelecer canal de comunicação 7 RTS (Request to Send) Saída DTE pede permissão para enviar dados 8 CTS (Clear to Send) Entrada DCE permite que DTE envie dados 9 RI (Ring Indicator) Entrada DCE avisa que telefone está tocando Comunicação Serial Conexão DTE -DTE Padrão especifica conexão DTE DCE. Computador DTE Modem DCE Modem DCE Computador DTE RS232 cabo direto Linha discada Não são raros os casos em que precisamos realizar conexões DTE-DTE. Utilizamos um cabo null modem Computador DTE Computador DTE 5
Comunicação Serial Cabo Null Modem Pino 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Sinal CD (Carrier Detect) RD (Receive Data) TD (Transmit Data) DTR (Data Terminal Ready) Signal Ground DSR (Data Set Ready) RTS (Request to Send) CTS (Clear to Send) RI (Ring Indicator) Comunicação Serial Interface de Loopback Pino 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Sinal CD (Carrier Detect) RD (Receive Data) TD (Transmit Data) DTR (Data Terminal Ready) Signal Ground DSR (Data Set Ready) RTS (Request to Send) CTS (Clear to Send) RI (Ring Indicator) 6
Pacote de Comunicação: javax.comm CommPort Comunicação Serial Java Metodos: Configuração de portas Obter streams para leitura e escrita de dados SerialPort Comunicação Serial Java Classe CommPortIdentifier Possui um método estático sobrecarregado que devolve um objeto da classe CommPortIdentifier: public static CommPortIdentifier getportidentifier(string portname) throws NoSuchPortException public static CommPortIdentifier getportidentifier(commport port) throws NoSuchPortException 7
Comunicação Serial Java Classe CommPortIdentifier Possui um método estático que devolve uma enumeração de portas: public static Enumeration getportidentifiers() import java.util.enumeration; import javax.comm.commportidentifier; class PortLister{ public static void main(string args[]){ Enumeration ports = CommPortIdentifier.getPortIdentifiers(); while (ports.hasmoreelements()){ System.out.println(((CommPortIdentifier)(ports.nextElement())).getName()); } } } Comunicação Serial Java Classe CommPortIdentifier Possui um método que devolve uma CommPort: public synchronized CommPort open(string appname,int timeout) throws PortInUseException Chamada ao método é bloqueada, isto é, o método somente retorna quando: Consegue acesso exclusivo à porta devolve a CommPort requisitada. Quando o tempo (timeout ms) expira PortInUseException. Para utilizar uma porta serial, devemos realizar um cast: SerialPort sp; sp=(serialport)commportidentifier.getcommportidentifier( com1.)open ( App,1000); Para liberar a porta, devemos chamar: sp.close() 8
Comunicação Serial Java Configuração da Porta Serial (SerialPort) Possui um método para configuração de: Baud rate: {1200,2400,...,9600,...,19200,...,38400,...,115200} Número de DataBits SerialPort.{DATABITS_5,DATABITS_6,DATABITS_7,DATABITS_8} Número de StopBits SerialPort.{STOPBITS_1,STOPBITS_1_5,STOPBITS_2} Tipo de paridade: SerialPort.{PARITY_EVEN,PARITY_MARK,PARITY_NONE,PARITY_ODD,PARITY_SPACE} public void setserialportparams(int baudrate, int databits, int stopbits, int parity) throws UnsupportedCommOperationException Comunicação Serial Java Configuração da Porta Serial (SerialPort) Controle de Fluxo (handshake) Mecanismo que permite que o receptor interrompa o envio de dados pelo transmissor quando seu buffer de entrada estiver próximo de sua capacidade máxima (evita perda de dados por overflow do buffer) Modos de controle de fluxo: None (sem controle de fluxo, terminais enviam dados quando assim o desejarem) RTS/CTS (hardware flow control) XON/XOFF (software flow control) 9
Comunicação Serial Java Configuração da Porta Serial (SerialPort) Controle de Fluxo: XON/XOFF Para de enviar dados B Dados Envia caracter XOFF (0x13) Envia caracter XON (0x11) A Buffer de recepção quase cheio Processa dados e esvazia buffer de recepção Continua a enviar dados Dados Vantagem: Controla overflow e utiliza apenas linhas 2(RD), 3(TD) e 5(GND) Desvantagem: os caracteres 0x11 e 0x13 precisam de tratamento especial para serem enviados, quando fazem parte dos dados. Comunicação Serial Java Configuração da Porta Serial (SerialPort) Controle de Fluxo: RTS/CTS B A 1.Deseja enviar dados RTS = 1 3.Envia dados enquanto CTS = 1 5.Para de enviar dados Dados 2.Pronto para receber CTS = 1 4.Buffer de recepção quase cheio CTS = 0 6.Pronto para receber CTS = 1 7.Envia dados enquanto CTS = 1 Dados Vantagem: Controla overflow sem interferir nos dados Desvantagem: Utiliza linhas 2(RD)/3(TD), 5(GND) e 7(RTS)/8(CTS) 10
Comunicação Serial Java Configuração da Porta Serial (SerialPort) Possui um método para configuração de Controle de Fluxo: Tipo de controle de fluxo: SerialPort.{FLOWCONTROL_NONE,FLOWCONTROL_ RTSCTS_IN,FLOWCONTROL_ RTSCTS_OUT,FLOWCONTROL_ XONXOFF_IN,FLOWCONTROL_ XONXOFF_OUT} public void setflowcontrolmode(int flowcontrol) throws UnsupportedCommOperationException public int getflowcontrolmode() 11