Comunicación entre computadoras y periféricos., Resúmenes de Programación de Red

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“Reporte de la unidad 3”

Alumno: Delgado Silva Juan Pablo. Profesor: Cota ventura. Materia: Programación visual. Grupo: MT5-

Tabla de contenido

• Comunicación entre computadoras y periféricos...............................................................................
• RS232.................................................................................................................................................
  • Características Eléctricas................................................................................................................
  • Características Funcionales............................................................................................................
  • Características Mecánicas..............................................................................................................
• RS-485................................................................................................................................................
  • Características................................................................................................................................
• USB.....................................................................................................................................................
  • Tipos de estándares USB................................................................................................................
  • Tipos de conectores de USB...........................................................................................................
  • Características................................................................................................................................
• I2C......................................................................................................................................................
  • Características................................................................................................................................
• TCP/IP ETHERNET...............................................................................................................................
  • Características................................................................................................................................
• Programación de dispositivos de Entrada/Salida (E/S).......................................................................
• Función de uno de los siguientes protocolos.....................................................................................
  • Puerto serie asincrónico con el RS-232..........................................................................................
  • Comunicación Simplex entre dos Arduinos por RS485.................................................................
  • Comunicación USB con el PIC18F4550.........................................................................................
  • Bus de comunicación I2C en Arduino...........................................................................................
  • TCP/IP con Arduino......................................................................................................................

Características Eléctricas Las características eléctricas del RS232 incluyen especificaciones de voltaje, velocidad de cambio de los niveles de señal e impedancia de línea.  El original RS-232 fue definido en 1962. Esto fue antes de los días de la lógica TTL, con lo cual no nos ha de extrañar que el estándar no utilice niveles lógicos TTL (5V y tierra).  El nivel alto para el controlador de salida es definido en un margen de entre +5V y +15V, mientras que un nivel bajo se define entre –3V y –15V.  En el receptor se han dado 2V de margen de ruido, con lo cual los niveles admitidos como un alto son de +3V a +15V y un nivel bajo de entre – 3V y – 15V.  Es importante anotar que en una comunicación RS-232, un nivel bajo (-3V al -15V) es definido como un “1” lógico e históricamente se ha denominado a este como “marking” (Marca), mientras que un nivel alto (+3V a +15V) es definido como un estado lógico “0” y este se le conoce como “spacing” (Espacio).  El Estándar además limita la velocidad de cambio de la salida del controlador, la cual fue introducida para ayudar a reducir la probabilidad de interferencia entre líneas adyacentes. Así pues, la máxima velocidad de cambio es de 30V/us y una velocidad de transmisión máxima de 20K bits/segundo.  La impedancia de la interface entre el driver y el receptor también está definida; de modo que la carga vista por el driver deberá ser de entre 3KW y 7KW.  Para el RS-232 original, una longitud máxima de 15 metros de cable había sido definida, pero, con la revisión “D” (EIA/ TIA-232-D) este parámetro cambió. Ahora, en lugar de especificar una longitud máxima de cable, se especificó una capacitancia máxima de 2500pF, lo cual es un parámetro mucho más adecuado; así pues la longitud máxima del cable estará dada por la capacitancia máxima por unidad de longitud del cable empleado. Características Funcionales Las características funcionales nos hablan de las funciones que desempeñan las distintas señales que son usadas en la interfaz. Estas señales están divididas en cuatro diferentes categorías: común, datos, control y temporización.

Características Mecánicas La tercera área cubierta por los que concierne al RS-232 es la interfaz mecánica. En particular, RS-232 especifica un conector de los 25 pines. Éste es el tamaño de conector mínimo que puede acomodar todas las señales definidas en la porción funcional de la norma.  El conector para el equipo de DCE es macho, mientras que el conector del DTE es un hembra. Aunque RS-232 especifica un conector del 25pines, debe notarse que a menudo este conector no se usa. Esto es debido al hecho que la mayoría de las aplicaciones no requieren todas las señales definidas y por consiguiente un conector de 25 contactos es más grande que necesario. Es por eso, que se utilizan otros tipos de conectores.  El más popular es el conector de 9 contactos DB9S, Este conector proporciona los medios para transmitir y recibir las señales necesarias para las aplicaciones de un módem, por ejemplo.

RS-

El interfaz RS-485 (también conocido como EIA / TIA-485) es un estándar de la capa física de la comunicación. La capa física es el canal de comunicación y el método de transmisión de la señal (nivel 1 del modelo de interconexión de sistema abierto OSI). La red de comunicaciones construida en la interfaz RS-485 consta de transceptores conectados por un cable de par trenzado (dos hilos trenzados). El principio básico de la interfaz RS-485 es la transmisión de datos diferencial (equilibrada). Eso significa que la señal es transportada por dos cables. Con esto, un cable del par transmite la señal original y el otro transporta su copia inversa. Como resultado de la transmisión diferencial de la señal siempre hay una diferencia de potencial entre los cables. Esto garantiza una alta resistencia al modo más común de interferencias. Además, el par trenzado puede ser protegido, lo que asegura la protección de los datos transmitidos. Todo esto permite enviar datos a largas distancias y a velocidades relativamente altas, que puede llegar a 100 Kbits/s a unos 1200 metros. 4000 pies o unos 1200 metros es la longitud máxima del cable de comunicaciones RS-485. Cuando la línea de comunicación RS485 está lista para funcionar a nivel físico, es hora de pensar en el protocolo de transferencia de datos - un acuerdo entre los dispositivos del sistema sobre el formato de la transmisión de los paquetes de datos. Por la naturaleza de la interfaz RS-485, los dispositivos RS-485 no pueden transmitir y recibir datos al mismo tiempo, lo que lleva a un conflicto de transmisores. Por lo tanto, el comportamiento determinista es obligatorio para evitar colisiones de paquetes de datos.

Tipos de conectores de USB  Tipo A  Tipo B  Tipo C  Mini USB  Micro USB Características  Posee memoria flash.  Se conecta a un puerto USB.  La información puede ser modificada cuantas veces uno requiere.  Son muy resistentes al polvo.  Es de transporte personal.

I2C

El bus I2C, un estándar que facilita la comunicación entre microcontroladores, memorias y otros dispositivos con cierto nivel de «inteligencia», sólo requiere de dos líneas de señal y un común o masa. Fue diseñado a este efecto por Philips y permite el intercambio de información entre muchos dispositivos a una velocidad aceptable, de unos 100 Kbits por segundo, aunque hay casos especiales en los que el reloj llega hasta los 3,4 MHz. La metodología de comunicación de datos del bus I2C es en serie y sincrónica. Una de las señales del bus marca el tiempo (pulsos de reloj) y la otra se utiliza para intercambiar datos. Protocolo de comunicación del bus I2C Habiendo varios dispositivos conectados sobre el bus, es lógico que para establecer una comunicación a través de él se deba respetar un protocolo. Digamos, en primer lugar, lo más importante: existen dispositivos maestros y dispositivos esclavos. Sólo los dispositivos maestros pueden iniciar una comunicación. La condición inicial, de bus libre, es cuando ambas señales están en estado lógico alto. En este estado cualquier dispositivo maestro puede ocuparlo, estableciendo la condición de inicio (start). Esta condición se presenta cuando un dispositivo maestro pone en estado bajo la línea de datos (SDA), pero dejando en alto la línea de reloj (SCL). El primer byte que se transmite luego de la condición de inicio contiene siete bits que componen la dirección del dispositivo que se desea seleccionar, y un octavo bit que corresponde a la operación que se quiere realizar con él (lectura o escritura). Si el dispositivo cuya dirección corresponde a la que se indica en los siete bits (A0-A6) está presente en el bus, éste contesta con un bit en bajo, ubicado inmediatamente luego del octavo bit que ha enviado el dispositivo maestro. Este bit de reconocimiento (ACK) en bajo le

indica al dispositivo maestro que el esclavo reconoce la solicitud y está en condiciones de comunicarse. Aquí la comunicación se establece en firme y comienza el intercambio de información entre los dispositivos. Si el bit de lectura/escritura (R/W) fue puesto en esta comunicación a nivel lógico bajo (escritura), el dispositivo maestro envía datos al dispositivo esclavo. Esto se mantiene mientras continúe recibiendo señales de reconocimiento, y el contacto concluye cuando se hayan transmitido todos los datos. En el caso contrario, cuando el bit de lectura/escritura estaba a nivel lógico alto (lectura), el dispositivo maestro genera pulsos de reloj para que el dispositivo esclavo pueda enviar los datos. Luego de cada byte recibido el dispositivo maestro (quien está recibiendo los datos) genera un pulso de reconocimiento. El dispositivo maestro puede dejar libre el bus generando una condición de parada (o detención; stop en inglés). Si se desea seguir transmitiendo, el dispositivo maestro puede generar otra condición de inicio en lugar de una condición de parada. Esta nueva condición de inicio se denomina «inicio reiterado» y se puede emplear para direccionar un dispositivo esclavo diferente o para alterar el estado del bit de lectura/escritura. Características  I2C es un protocolo síncrono.  I2C usa solo 2 cables, uno para el reloj (SCL) y otro para el dato (SDA). Esto significa que el maestro y el esclavo envían datos por el mismo cable, el cual es controlado por el maestro, que crea la señal de reloj.  I2C no utiliza selección de esclavo, sino direccionamiento.

TCP/IP ETHERNET

El protocolo TCP (Protocolo de Control de Transmisión) es uno de los protocolos fundamentales en Internet, nos permite que las aplicaciones puedan comunicarse con garantías independientemente de las capas inferiores del modelo TCP/IP. Esto significa que los routers (capa de red en el modelo TCP/IP) solamente tienen que enviar los segmentos (unidad de medida en TCP), sin preocuparse si van a llegar esos datos correctamente o no. TCP da soporte a múltiples protocolos de la capa de aplicación, como, por ejemplo, HTTP (web), HTTPS (web segura), POP (correo entrante) y SMTP (correo saliente) así como sus versiones seguras utilizando TLS. También se utiliza TCP en protocolos tan importantes como FTP, FTPES y SFTP para transferir archivos desde un origen a un destino, e incluso el protocolo SSH para administrar equipos de forma local y remota de manera segura utiliza el protocolo TCP.

microcontroladores a todo tipo de periféricos, desde terminales a impresoras y módems pasando por mouses. La interfaz entre el RS-232 y el microprocesador generalmente se realiza mediante el chip UART 8250 (computadoras de 8 y 16 bits, PC XT) o el 16550 (IBM Personal Computer/AT y posteriores). El RS-232 original tenía un conector tipo D-sub DB-25, sin embargo, la mayoría de dichos pines no se utilizaban, por lo que IBM estandarizó con su gama IBM Personal System/2 el uso del conector DE-9 (ya introducido en el AT) que se usaba, de manera mayoritaria en computadoras. Sin embargo, a excepción del mouse, el resto de los periféricos solían presentar el DB-25. La norma RS-422, similar al RS-232, es un estándar utilizado en el ámbito industrial. Comunicación Simplex entre dos Arduinos por RS Una comunicación simplex es una comunicación unidireccional, en este caso un Arduino se comporta solo como transmisor y el otro solo como receptor, a nivel de programación es como si estuviéramos trabajando con una comunicación serial, pero en un solo sentido. Uno envía y el otro solo recibe datos. Veamos un ejemplo: Desde un Arduino a través de un potenciómetro moveremos un servomotor que estará conectado en otro Arduino, solo dos cables (salidas A y B del RS485) unirán a los Arduinos, si la distancia es larga se recomienda usar cable trenzado.

Comunicación USB con el PIC18F Ejemplo de comunicación entre un PIC 18F4550 y una aplicación de escritorio, utilizando un entorno de programación Multiplataforma, que nos permita ejecutar la aplicación en diferentes sistemas operativos. La realización de un ejemplo de comunicación USB entre un PC y un microcontrolador, la podemos dividir en varios apartados, que son:  Realización de la Proto-Board o desarrollo del circuito en un entorno simulado como Proteus.  Desarrollo del firmware o programa que se cargará en el microcontrolador.  Instalación de los drivers en el PC.  Desarrollo de la aplicación de escritorio que servirá de interfaz de comunicación entre el usuario y el microcontrolador. Bus de comunicación I2C en Arduino Este bus de comunicación I2C que usan en Arduino fue diseñado por los ingenieros de Philips en los en los años 80 para simplificar el envió de datos entre dispositivos que soportan este protocolo de comunicación, además de poder tener varios maestros y esclavos conectados entre sí al mismo tiempo. Para iniciar la comunicación entre dispositivos siempre la debe iniciar el maestro y no el esclavo, además este tipo de comunicación es síncrona y half dúplex. El bus I2C en Arduino necesitamos generar dos señales, una señal es usada por los pulsos de reloj para sincronizar los cambios de flancos de bajada y subida, y la otra señal es de datos. Las señales usadas son el SCL Y SDA, esto lo hace muy fácil de implementar para nuestros proyectos. SCL (serial clock line). - usada para determinar la frecuencia de reloj. SDA (serial data line). - con esta línea de señal podemos intercambiar datos entre nuestros dispositivos.