Universidad de Concepción Facultad de Ingeniería Depto. Ingeniería Eléctrica PREINFORME LABORATORIO Nº4 COMUNICACIONES DIGITALES “Interfaces” PROFESOR AYUDANTE SEMESTRE AÑO : : : : Jorge Carranza Castro Diego Rojas Primer semestre 2002 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” Co m un ic ac io n es D ig i ta l es Índice de contenidos 1. 2. Objetivos. ................................................................................................................. 3 Conocimientos previos. ............................................................................................ 3 2.1 Interfaces .............................................................................................................. 3 2.2 Estándar RS-232-C y D (EIA/TIA-232 A). ............................................................. 4 2.3 Estándar RS-449 (EIA/TIA-449)............................................................................ 8 2.4 Estándar RS-485 (Enhanced RS-422)................................................................ 10 2.5 Loop de Corriente de 20 mA. .............................................................................. 11 2.6 Estandar V.35 ..................................................................................................... 11 2.7 Estándar EIA-530................................................................................................ 12 2.8 Estándar X.20 y X.21 bis (CCITT)....................................................................... 13 2.9 Estándar X.3, X.28 y X.29 (triple X) .................................................................... 14 2.10 Comparación de velocidades. ......................................................................... 14 2.11 Interfaz Paralela Centronics ............................................................................ 15 2.12 La interfaz IEEE-488 (GPIB). .......................................................................... 16 3. Procedimiento de laboratorio.................................................................................. 17 3.1 Interfaces serie/paralelo...................................................................................... 17 3.2 Utilitarios Software .............................................................................................. 17 Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC 2 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” 1. Co m un ic ac io n es D ig i ta l es Objetivos. Conocer el modo de funcionamiento y aprender a utilizar los conversores serial/paralelo. Conocer y operar las interfaces más utilizadas, como lo son la serial RS232 y la paralela Centronics. Identificar los parámetros de importancia en una transmisión de datos. Aprender a configurar los parámetros básicos del BERT HP 7925A. ! ! ! ! 2. Conocimientos previos. 2.1 Interfaces Interfaz : Se emplea entre entidades disímiles (no parejas, non-peer) y supone la transferencia física directa de los datos. Protocolo: Se emplea en comunicaciones entre entidades parejas (peer-to-peer) y para la transferencia indirecta de los datos. DCE: Data Communication Equipment (e. g. modem). DTE: Data Terminal Equipment (e. g. terminal o computador). Un dispositivo que comunica datos a través de una línea serial sincrónica o asincrónica puede ser un DTE o DCE. En el caso de líneas sincrónicas un DCE provee la señal de clock. Dispositivo DTE Conector Dispositivos Típicos Macho DCE Hembra Terminal PC Modem CSU/DSU Multiplexer Usualmente se considera al DTE como la fuente de data original en banda base, como lo es un computador, PLC, instrumentos de medida, etc. Para el caso del DCE, este se asocia a los equipos que posibilitan la comunicación entre equipos DTE, ya que no es posible hacerlo en banda base, por diversas condiciones del medio de transmisión. Considerándose DCE a los equipos que permiten adecuar las señales de banda base para ser transmitidas a otro DCE, como lo son los distintos tipos de MODEM. Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC 3 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” Co m un ic ac io n es D ig i ta l es El interfaz físico (capa 1 ISO/OSI) define : ! ! ! ! Interfaz eléctrico entre DTE - DCE o DTE- DTE. Procedimientos para establecer, mantener y liberar la conexión física. Los medios para transmitir en forma transparente una cadena de bits. Medios para controlar los errores. Un estándar para interfaces físicos consta de cuatro partes: ! Especificación mecánica de conectores y cables ! Especificación eléctrica (voltajes, impedancias, formas de onda) ! Especificación funcional de cada pin en el conector. ! Especificación de control y transferencia de datos. 2.2 Estándar RS-232-C y D (EIA/TIA-232 A). ! ! Diseñada para comunicación entre computadores utilizando líneas telefónicas comerciales y modems. Utilizando conectores de 25 pines (DB-25), permite la comunicación entre : DCE (Data Comunication Equipment) : pin 2 como Rx, female conector DTE (Data Terminal Equipment) : pin 2 como Tx, male conector Pin Señal Nombre EIA/CCITT/DIN Descripción 2 Tx Data TXD BA/103/D1 Enviar caracteres seriales. No data state 3 Rx Data RXD BA/104/D2 Recibir caracteres seriales. 4 Request Send RTS CA/105/S2 RTS=ON, coloca transmisión 5 Clear To Send CTS CB/106/M2 CTS=ON, indica al DTE que módem está lista para recibir. 6 Data Set Ready DSR CC/107/M1 DSR=ON, indica al DTE que el DCE está en modo datos. 7 Signal Ground SGND AB/102/E2 Tierra común para todas las señales. 8 Carrier Detect CD CD/109/M5 CD=ON, indica señal recibida adecuada para demodulación. 12 Speed Indicator SPDI CI/112 Si es ON, selecciona los parámetros de alta velocidad del DCE 20 Data Terminal Ready DTR CD/108/S1 DTR=ON, indica al DCE que el DCE está listo para enviar o recibir. 23 Speed Select SPDS CH/111/S4 ON, indica al DCE que la selecionada es mayor que 600 bps = Mark CD=OFF, DTE ignora los caracteres. To Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC el módem en modo velocidad 4 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” Co m un ic ac io n es D ig i ta l es ! Full duplex desbalanceada (1 cable de tierra). ! Largo máximo cable : 60 m. Velocidad máxima 64 Kbps. 2400 bps 9600 bps 38400 bps 56000 bps 60 m 15 m 3.7 m 2.6 m ! Originalmente utilizaba chips MC-1488 (Tx) y MC1489 (Rx) alimentados con " 12 V para tener niveles de transmisión de " 12 V: > 3 V Space o “0” ON (go ahead) < -3V Mark o “1” OFF (stop). Conector DB-9 alternativo Pin I/O Descripción Pin DB25 equivalente 1 2 3 4 5 6 7 8 9 < < > >> DCD RXD TXD DTR GND DSR RTS CTS RI 8 DCD 3 RXD 2 TXD 20 DTR 7 GND 6 DSR 4 RTS 5 CTS 22 RI < > < < Comunicación en un sentido (Simplex). ! Caso Más simple: Uno transmite, uno recibe. ! Se necesitan sólo dos cables. 2 7 DTE Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC TxD SG 2 7 DCE 5 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” Co m un ic ac io n es D ig i ta l es Handshaking por Hardware para el Control de Flujo ! Sincronización de la transferencia de datos (speed mismatch) ! Se necesitan señales de control: DSR (Data Set Ready) y CTS (Clear to Send) 2 TxD 2 5 CTS 5 6 DSR 6 7 DTE SG -> 7 DCE # Si DSR > 0 y CTS > 0 entonces el DCE esta dispuesto a recibir datos. # Para detener Tx una o ambas deben ser negativas. 3 RxD 3 4 RQS 4 7 SG 7 20 DTE DTR 20 <- DCE # DTR (Data Terminal Ready) debería usarse. # RQS (Request to Send) no se usa siempre. Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC 6 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” Co m un ic ac io n es D ig i ta l es Comunicación en ambos sentidos (Full Duplex) 2 3 6 7 20 DTE TxD RxD 2 3 DSR 6 SG 7 DTR 20 DCE # Con handshaking primario se necesitan sólo 5 líneas. # Con handshaking secundario se agregan RQS (4) y CTS (5) # Se pueden agregar dos líneas adicionales para control de modem: # CD (Carrier Detect) # RI (Ring Indicator) # Esto da un total de nueve líneas y la posibilidad de utilizar conector DB-9. Null Modems. # Extensión para utilizar RS-232 sin modems. # Es necesario cruzar líneas de datos (2 y 3) y las líneas de control. 2 3 4 5 3 2 5 4 2 3 4 5 3 2 5 4 6 7 20 7 6 20 8 7 20 6 20 DTE1 Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC 6 DTE2 DTE1 7 DTE2 7 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” 2.3 ! ! ! ! Co m un ic ac io n es D ig i ta l es Estándar RS-449 (EIA/TIA-449) RS-449 velocidades hasta 10 MHz. Es una expansión de la RS-232 con mejor inmunidad al ruido Define dos subestándar: RS-423 y RS-422 Amplitudes de las señales menores que RS-232: ! “0” -> +200 mV a +6 V (circuito A respecto a circuito B) ! “1” -> -200 mV a -6 V (id) RS-423 (EIA/TIA-423) ! ! ! ! ! ! Es eléctricamente similar a RS-232. Un conductor por circuito y tierra común. Define un conector propio y permite interconexión con RS-232C. Utiliza interfaz desbalanceada. Ampliamente utilizada en la conexión de terminales Digital. 15 m a 19.6 kHz y 300 m a 1200 Hz. Crosstalk significativo Pin Conector RS-423 de 6 pines para terminales DEC Señal Mnemónico Descripción 2 Transmitted data TxD + 3 Transmit ground TxD - 4 Receive ground RxD - 5 6 Received data Data set ready RxD + DSR Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC Desde terminal. Sin transmitir en estado mark (-). Con control de modem, envía datos solo si DTR y DSR están ON. Provee potencial de referencia para las señales TxD+ y DTR Provee potencial de referencia para las señales RxD+ y DSR Desde terminal. Hacia el terminal. Desde un modem : ON dice al terminal que hay una llamada. Desde impresora : ON dice al terminal que la impresora está lista para imprimir 8 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” Co m un ic ac io n es D ig i ta l es RS-422-A (EIA/TIA-423; CCITT V.11/X.27) ! Permite velocidades mayores: 1 Mbps a 1200m y 10 Mbps a 12 m. ! Utiliza transmisor balanceado y receptor diferencial. Dos conductores por señal (24 AWG mínimum). ! Especifica conector de 37 pines ! Crosstalk reducido ! Uso reducido en implementación “full version”. ! Dispositivos conectados en sistema multidrop (o daisy-chain) deben estar conectados a un potencial común. Diferencias de potencial en la tierra producirá errores de transmisión y/o daños. Implementación práctica : conexión PLC´s a PC´s # Multidrop system (9 máximo) en un cable con 5 pares trenzados (1200 m máximo) a 19.2 Kbps. Belden 9595 Belden 9184 NEC 222P1SLCBT # Para 300 m de cable : 1 driver (master) y 16 receivers (slaves). # Salida del driver : " 2 V mínimo. # Conector : 15 pin male, D-subminiature type, Cannon DA15S Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC 9 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” Co m un ic ac io n es D ig i ta l es Conector RS-422 de 15 pines Pin N° 1 Nombre Señal Nombre RS-422 Descripción Shield 2 3 * ** 4 ATCH * 5 +5 V * 6 RTS - RTS(A) 7 GND GND Signal Ground (0 V) 8 CTS + CTS(B´) Clear to Send (in) 9 RxD * 10 RxD - RD(A´) 11 RxD + RD(B´) Receive data (in) 12 TxD - SD(A) Transmit common (out) 13 TxD + SD(B) Transmit data (out) 14 RTS + RTS(B) Request to Send (out) 15 CTS - CTS(A´) Clear to Send (in) Request to Send (out) Terminating resistor for RxD (120 $) ** Receive common(in) Señales disponibles en la aplicación (PLC GE Fanuc) pero no incluidas en el estándar. Resistencia terminadora para RxD necesita conectarse sólo en unidades en los extremos del cable. 2.4 Estándar RS-485 (Enhanced RS-422) ! Al igual que RS-422 utiliza transmisor balanceado y receptor diferencial. Dos conductores por señal. ! En general RS-422 y RS-485 pueden interconectarse. ! Utiliza conectores más simples. ! Tiene la ventaja que provee operación "7 V en modo común (i.e., el potencial de tierra puede variar desde -7 V a +7 V entre unidades). Puerta serial de PLC para modos RS-232/RS-422/RS-485 Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC SHIELD 1 RS-232 TD 2 RS-232 RD 3 RS-232 RTS 4 RS-232 CTS 5 No conection 6 SIGNAL GROUND 7 RS-232 DCD 8 RS-485 SD(A) 9 RS-485 RTS(A) 10 RS-485 CTS(A’) 11 TERMINATION CTS 12 RS-485 RD(A’) 13 14 Reserved 15 Reserved 16 Reserved 17 Reserved 18 Reserved 19 Reserved 20 RS-232 DTR 21 RS-485 SD(B) 22 RS-485 RTS(B) 23 RS-485 CTS(B’) 24 TERMINATION RD 25 RS-485 RD(B’) 10 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” Co m un ic ac io n es D ig i ta l es En su aplicación como nivel físico (nivel 1) del “fieldbus” FIP (Factory Information Protocol) auspiciado por la Fieldbus Foundation permite las siguientes velocidades: 2.5 Largo Máximo Velocidad de transferencia [kbps] 1.2 km 600 m 200 m 9.6 / 19.2 / 93.75 187.5 500 Loop de Corriente de 20 mA. ! Introducida en la década de los 60 para conectar instrumentación de terreno. ! Amplio uso en medios industriales hasta la introducción de RS-422/485. ! Utiliza corriente en vez de voltaje para definir niveles lógicos: “0” = 4 mA 2.6 “1” = 20 mA Estandar V.35 ! La interfaz V.35 es recomendada para velocidades hasta 48 kbps. ! En la práctica, puede usarse hasta velocidades de 4 Mbps ! El conector estándar es del tipo Winchester de 34 pines Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC 11 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” Co m un ic ac io n es D ig i ta l es Pinout conector Winchester 34-pines interfaz DTE EIA-V35 Winchester-34 pin A B C D E F H K P S R T U W V X Y AA 2.7 Señal Dirección Frame GND Circuit GND RTS CTS DSR RLSD DTR LT SD+ SDRD+ RDSCTE+ SCTESCR+ SCRSCT+ SCT- " # # # " " " " # # " " # # # # Estándar EIA-530 ! ! ! ! ! Utiliza transmisión balanceada Provee mayores velocidades y distancia que EIA/TIA-449 Utiliza el conector DB-25 del EIA/TIA-232 en lugar del DB-37 Aplica las mismas especificaciones eléctricas del EIA/TIA-422 y 423 La especificación recomienda velocidades máximas de 2 Mbps. Sin embargo puede utilizarse a 4 Mbps a distancias menores. ! El cable EIA-530 está disponible en modo DTE solamente. El extremo de la red del cable es un conector DB-25 del estándar EIA-232. Pinout conector DTE EIA-530 DB-25 Pin Señal Dirección DTE DCE 2 14 3 16 4 19 5 13 6 22 1 8 10 15 12 17 9 18 7 20 23 24 11 BA(A), TXD+ BA(B), TXDBB(A), RXD+ BB(B), RXDCA(A), RTS+ CA(B), RTSCB(A), CTSCB(B), CTSCC(A), DSR+ CC(B), DSRBlindaje " " # # " " # # # # CF(A), DCD+ CF(B), DCDDB(A), TXC+ DB(B), TXCDD(A), RXC+ DD(B), RXCLL Circuit_GND CD(A), DTR+ CD(B), DTRDA(A), TXCE+ DA(B), TXCE- # # # # " " " " " " Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC 12 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” 2.8 Co m un ic ac io n es D ig i ta l es Estándar X.20 y X.21 bis (CCITT) ! Estándar X.21 : Interfaz de propósito general para comunicación de datos entre DTE-DCE operado en modo serial sincrónico en redes públicas de datos. ! Las características eléctricas están especificadas por los estándares X.26 (no equilibrados) y X.27 (equilibrados). ! X.27 soporta velocidades de hasta 10 Mbps en cables de hasta 10 m. y 100 kbps en cables de hasta 1000 m. utilizando un conector DB-15. ! Por compatibilidad especifica adicionalmente los interfaces V.24/V.28 para velocidades hasta 9.6 kbps. (equivalente a RS-232-C) y el interfaz V.35 para velocidades mayores a 9.6 kbps. (modo balanceado). ! Utilizada por la recomendación X.25 para redes públicas de conmutación de paquetes. DB-15 Pin Señal Dirección 1 2 9 3 10 4 11 5 12 6 13 8 Shield Shiel GND Transmit + Transmit Control + Control Receive + Receive Indication + Indication Timming + Timming Control GND " " " " # # # # # # - Pinout conector DTE X.21 ! Estándar X.20 : Similar a X.21 pero para aplicaciones asíncronas. ! Compatible con V.24/V.28. Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC 13 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” 2.9 Co m un ic ac io n es D ig i ta l es Estándar X.3, X.28 y X.29 (triple X) ! Permite a terminales asíncronos que no soportan X.25 acceder a las redes de conmutación de paquetes X.25 a través de un ensamblador/desensamblador de paquetes (PAD). ! X.3 define la función básica de un PAD ! X.28 define los procedimientos por los que un DTE intercambia información con un PAD. ! X.29 define los procedimientos por los que un PAD intercambia información de control y datos con un DTE X.25 2.10 Comparación de velocidades. EIA/TIA-232 Distancia Rate (bps) 2400 4800 9600 19200 38400 56000 1544000 (T1) Pies 200 100 50 25 12 8.6 - Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC Metros 60 30 15 7.6 3.7 2.6 - EIA/TIA-449, X.21, V.35, EIA-530 Distancia Pies 4100 2050 1025 513 256 102 50 Metros 1250 625 213 156 78 31 15 14 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” Co m un ic ac io n es D ig i ta l es 2.11 Interfaz Paralela Centronics ! Utiliza los niveles lógicos 0 - 5 V ! Permite distancias en el orden de 1 - 2 m. Con drivers especiales puede utilizar cables de 8 m. Pin Nombre señal 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 - STROBE + DATA1 + DATA2 + DATA3 + DATA4 + DATA5 + DATA6 + DATA7 + DATA8 - ACK + BUSY + PE (Paper out) - BUSY NC NC 0v GROUND NC Direcc. > > > > > > > > > < < < < Pin Nombre señal 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 0V (return 1) 0V (return 2) 0V (return 3) 0V (return 4) 0V (return 5) 0V (return 6) 0V (return 7) 0V (return 8) 0V (return 9) 0V (return 10) 0V (return 11) 0V NC - FAULT - INIT NC NC NC Direcc. < > Ejemplo de la operación Normal y contención de la transmisión de nuevos datos Bus STROBE ACK Bus STROBE BUSY ACK ! El estándar original era unidireccional, pero actualmente la llamada Enhanced Parallel Port (EPP) es bidireccional y permite transferencias de datos de hasta 750 Kbps. Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC 15 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” Co m un ic ac io n es D ig i ta l es 2.12 La interfaz IEEE-488 (GPIB). ! Permite la interconexión de un computador con instrumentación programable y opcionalmente impresoras y plotters. ! El número máximo de unidades interconectadas es 15. ! El largo total de cable de interconexión no puede exceder 20 m con un largo máximo entre dos unidades consecutivas de 2 m. ! La velocidad máxima de transferencia es de 1 MBps ! Utiliza un sistema de interconexión tipo daisy-chain. ! Utiliza niveles TTL compatibles con lógica negativa. Pin Señal Pin Señal 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 DIO1 DIO2 DIO3 DIO4 EOI DAV NFRD NDAC IFC SRQ ATN General Shield 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 DIO5 DIO6 DIO7 DIO8 REN GND6 GND7 GND8 GND9 GND10 GND11 Logical Ground ! Data bus : líneas DIO1 - DIO8 ! Handshaking bus : DAV (Data Valid), NRFD (Not Ready For Data), NDAC (Not Data Accepted). ! Control Bus : ATN (ATentioN), IFC (InterFace Clear), EOI (End Or Identify), REN (Remote Enable), SQR (Service ReQuest). Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC 16 Pr e in for m e N °4 - “ I nt erf ac es ” Co m un ic ac io n es D ig i ta l es 3. Procedimiento de laboratorio 3.1 Interfaces serie/paralelo Para el desarrollo del laboratorio se utilizarán las interfaces serie/paralelo Intellicom Quick-Link, IBM 79F4758 y una interfaz “Made in Home”. 1) Montar el siguiente Setup: RS 232-C HP 4925A BER Centronics Conversor Serial/paralelo Impresora 2) Configurar los parámetros de velocidad, paridad, largo de palabra y handshaking de la interface Quick-Link. 3) Configurar el BERT HP 4925A para generar el mensaje de prueba FOX. Los parámetros de la configuración del BERT deberán ser los mismos utilizados en la configuración de la interface (consultar manual). 4) Verificar el funcionamiento de Setup. 5) Utilizando el mismo setup, intercambie la interface Quick-Link por la IBM 79F4758, en la cual tendrá que identificar (sin la ayuda del manual) las combinaciones de los dip-switch que permiten configurar los parámetros de comunicación. Nota: Tenga especial cuidado con la alimentación de la interfaz y no manipule el switch “232/422”. 6) Verifique la comunicación y anote las combinaciones de los dip-switch. 7) Utilizando el mismo setup, intercambie la interface IBM 79F4758 por la “Made in Home”, la cual tiene fijos los parámetros de comunicación. 8) Verifique la comunicación. 3.2 Utilitarios Software 1) Ejecutar en un computador el tutorial RS 232-C y familiarizarse completamente con el handshaking (señales de datos y señales de control). 2) Ejecutar la aplicación Checkit. Verificar la configuración del sistema, las interrupciones (IRQ), estatus de todos los puertos de comunicación (seriales y paralelos). Área de TelecomunicacionesI-2002/JACC 17