Interligação de Terminais com Modem Versão 2013 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. 1.1. 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]. 1.2. 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 (2013) 1
Figura 1.1 Interligação entre dois terminais de dados através de modems. 1.3. 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. 1488 1489 Controle Figura 1.2 Pinagens e esquemas lógicos dos conversores de tensão 1488 e 1489. 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 (2013) 2
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 Am7910. 2.1. Estudo do Modo Loop-Back Nesta seção iremos finalizar o estudo dos modos de funcionamento do modem Am7910. Para estudar o modo Loop-Back, siga os seguintes passos: a) Consulte o manual do modem e escolha um dos modos Loop-Back suportados. SUGESTÃO: use o modo loop-back correspondente ao modo full-duplex estudado na experiência Comunicação Serial com Modem. b) Quais são as frequências teóricas possíveis de transmissão e recepção de bits mark e space? c) Ajuste este modo de operação escolhido através das entradas MC0 a MC4. DICA: não se esqueça de alimentar a placa de modem com +12V, -12V e GND e conecte os sinais /DTR, /RTS e TD nas chaves C0, C1 e C2, respectivamente. Deixe os outros sinais do modem em valor inativo. d) Agora, conforme a figura 2.1, ajuste o circuito para operar em Loop-Back analógico. Acerte os sinais de controle do protocolo de funcionamento para operação do modem. Figura 2.1 Loop-Back Analógico. e) Varie a entrada TD e observe as saídas TC e RD. Anote os valores digitais, de tensão e frequência e formas de onda. Comente. f) Conecte, em seguida, as entradas e saídas do modem conforme a figura 2.2 para testar o modo Loop-Back Digital. A entrada RC deve ser conectada na saída do gerador de funções. g) Ajustar um sinal de entrada senoidal (1Vpp no máximo) na entrada RC e verifique as saídas RD e TC. Varie a frequência de entrada e analise as saídas. Comente. DICA: deve-se observar o sinal /CD (ativo) no circuito de recepção. Figura 2.2 Loop-Back Digital. h) Compare as frequências dos sinais mark e space anotados com os valores para transmissão e recepção do modo full-duplex observados na aula passada. Comente. Interligação de Terminais com Modem (2013) 3
Perguntas: 1) Qual a finalidade dos modos de operação loop-back dos modem? 2) Como poderia ser verificado um erro nos testes de loop digital? 3) E como poderia ser detectado um erro nos testes do loop analógico? 2.2. Gravação dos Sinais Modulados Nesta seção, deve-se realizar a gravação do sinal proveniente da saída modulada da placa de modem no microcomputador. Aqui será realizada a digitação de uma mensagem no terminal serial e a gravação do sinal analógico gerado pelo modem na placa de som. i) 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. j) Utilizando o circuito do item 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 com os sinais RS232-C (+12V/-12V) do terminal. Figura 2.4 Esquema de montagem para gravação de dados. k) 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 (2013) 4
2.3. Interligação dos Terminais Nesta seção, iremos desenvolver a montagem do circuito para interligar duas bancadas. l) Considere a montagem ilustrada na figura 2.5 abaixo. RX 1488 RD RC PLACA DE MODEM TX 1489 TD /RTS /DTR TC CONVERSORES DE TENSÃO CH1 CH0 Figura 2.5 Circuito base para a Interligação de Terminais. m) [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. n) [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. 1488 1489 RD TD MODEM RC TC para outro modem Conversores de tensão Figura 2.6 Esquema de interligação das bancadas. Perguntas: 4. Qual modo que o modem de cada bancada deve ser configurado? 5. Qual deve ser a configuração do terminal de cada bancada? 6. A escolha da paridade (par ou impar) é influenciada pelo modo de funcionamento do modem? 7. A escolha do número de stop bits depende do modem? 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. o) Mude a taxa de transmissão do terminal serial e teste a comunicação entre as bancadas. p) Qual é a maior taxa (baud rate) em que a comunicação ocorre sem erros? Interligação de Terminais com Modem (2013) 5
3. BIBLIOGRAFIA Advanced Micro Devices. Analog and Communications Products Data Book. Sunnyvale, California, 1983. Advanced Micro Devices. Modem Technical Manual - Am79101 WORLD-CHIP Autodial FSK Modem /Am7910 FSK WORLD-CHIP Modem / Am7911 FSK WORLD-CHIP Modem. Sunnyvale, California, 1988. FREGNI, E et al. MODEM. Experiências 6 e 7 - Laboratório Digital II, EPUSP, 1987. ROSCH, W. L. The Modern Modem: Bridge to the On-Line. PC Magazine, May 12, 1987 WEISSBERGER, A. J. Data Communications Handbook. Signetics. EUA, 1977. 4. MATERIAL DISPONÍVEL Circuitos integrados: 1488, 1489. 5. 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) Interligação de Terminais com Modem (2013) 6