PLACAS DE COMUNICAÇÃO

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PLACAS DE COMUNICAÇÃO

n São utilizadas para controle de dispositivos e instrumentos.

n Processam somente sinais digitais

n Cada uma das opções existentes possui protocolo de comunicação próprio

n Funcionam tanto como receptores quanto como transmissores de informações (dados)

n Em geral a comunicação entre dispositivos externos e o computador requer 3componentes:

u endereço (identificação da fonte e/ou destino) u dados a serem transmitidos ou movidos u controle da comunicação.

PORTA PARALELA

n Presente na maioria dos PC’s

n Ligada ao barramento (compatível) ISA da placa-mãe

n Permite operações de leitura de até 9 bits e de até 12 de escrita

n Padrão IEEE 1284-94

u estabelecido em 1994 pelo comitê 1284 do IEEE u define 5 modos de operação

l Compatibility Mode (porta paralela padrão - SPP)

l Nibble Mode (4 bits)

l Byte Mode (8 bits)

l EPP Mode (Enhanced Parallel Port)

l ECP Mode (Extended Capabilities Mode).

Os três primeiros modos fazem uso apenas do hardware disponíveis nas placas originais. Os modos EPP e ECP requerem um hardware adicional para permitir o funcionamento a velocidades mais elevadas.

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ANATOMIA DA PORTA PARALELA

n Ao projetar a porta-paralela levou-se em conta que ela teria de:

udisponibilizar 8 linhas para transferir 1 byte de dados em paralelo

uo computador deveria ser capaz de sinalizar (p/ impressora) que 1 byte de dados está disponível nas linhas apropriadas.

l Este sinal é denominado de “strobe”

uo computador deveria receber um aviso da impressora (sinal de acknowledgement ou sinal de ack)

n O adaptador paralelo padronizado é projetado com 17 sinais.

u Esses sinais são distribuídos através de 3 portas internas

l porta de saída de dados com 8 linhas denominada de porta-dados

l porta de entrada com 5 linhas de status denominada de porta-status

l outra porta de saída com 4 sinais denominada de porta-controle

A PORTA PARALELA PADRÃO -PPP

n A Porta Paralela Padrão

u também conhecida como porta paralela Centronics u foi concebida como porta uni-direcional de 8 bits u possui 3 registros de 8 bits (dados, status, control) u throughput máximo de 150 kbytes/s (típico 50 kbytes/s) u a porta usa 17 linhas

l porta de dados de 8 bits l porta de status de 5 bits l porta de controle 4 bits

u usada como porta bidirecional, através das linhas de status

n Porta bidirecional

u introduzida no IBM-PS/2 u definida como porta do tipo-I u portas do tipo-2 e 3 usam DMA

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DIAGRAMA DE SINAIS DA PPP

n A linha “BUSY” no nível lógico zero indica que o dispositivo está pronto para receber dados

n Os dados nas linhas de dados são validados. Espera-se um mínimo de 0,5 µs.

n A linha STROBE* vai para nível-0 por pelo menos 0,5 µs.

n Dados válidos permanecem nas linhas de dados 0,5 µs após a transição do sinal de STROBE*

n A impressora recebe os dados e coloca a linha BUSY no estado ativo (nível-1) para indicar que está processando os dados.

n Quando a transferencia se completa a linha ACK* é colocada ativa por no mínimo 0,5µs

n A linha BUSY volta para o nível-0, indicando que está disponível para novos dados

n Três registros são definidos para manipular os dados e as linhas de controle e ler as linhas de Status da Porta Paralela-Padrão.

n Esses registros e os correspondentes offsets a partir do endereço base são mostrados na tabela abaixo:

REGISTROS DA PPP

n O programa precisa executar uma seqüência de 4 passos para efetuar a transferência de dados:

u Escrever 1 byte de dados válidos no registro de dados

u Checar a linha BUSY para assegurar que a impressora está livre e aguardar até que esteja inativa (nível-zero)

u Escrever no registro de controle para fazer o sinal de STROBE ativo (nível-0).

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PORTA PARALELA BIDIRECIONAL

n A IBM melhorou a PPP adicionando drivers bidirecionais às 8 linhas de dados existentes;

n O conector de E/S permaneceu inalterado

n A porta-paralela com drivers bidirecionais é muitas vezes denominada de “porta paralela de modo-estendido ou Tipo-1

n Foram também definidas as portas de Tipo-2 e Tipo-3 com um canal de DMA para escrever/ler blocos de dados.

n Essas melhorias foram implementadas apenas nos computadores IBM e não foram desenvolvidos muitos programas para fazer delas

PORTA PARALELA EPP

n Desenvolvida para realizar transferência de dados bidirecional e em alta velocidade mantendo a compatibilidade com a SPP

n A especificação designa sinais que são típicos de barramentos para esta porta. Ex.: address-strobe, data-strobe, etc.

n O protocolo define 4 tipos de transferência

u Ciclo de escrita (write-data) e ciclo de leitura de dados (read-data)

l usados para transferir dados do e para o periférico

u Ciclo de escrita (write-address) e ciclo de leitura (read-address) de endereços

l são usados para trocar endereços de dispositivos, controle de informações, etc. l o ciclo de endereços pode ser visto como 2 diferentes ciclos de dados n Das 17 linhas do padrão PPP, o EPP usa apenas 14

u transferência de dados u handshake

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n Em barramento ISA atingem até 2 MBytes/s.

n Com outros barramentos pode chegar até 10 MBytes/s

n Age como um barramento de expansão para acesso de periféricos inteligentes controlados com acesso a registros

n As operações EPP são tipicamente operações de 2 ciclos de barramento iniciada pelo host

u o host seleciona um registro no periférico e executa um ciclo de endereçamento

u a seguir faz uma série de operações de leitura e/ou escrita no registro selecionado

u Define um único sinal de requisição de interrupção, INTR, habilitando o periférico com os meios para sinalizar ao host.

PORTA PARALELA EPP

OPERAÇÕES BÁSICAS

n Escrita de Endereço

Host

coloca linha WRITE* no nível-0 (ativo), o byte de endereços nas linhas de AD8-1 e coloca ASTROBE* no nível-0 (ativo)

Periférico:

retorna WAIT* para o nível-1 (inativo) - pronto para receber o byte de endereços.

Host: retorna ASTROBE* para o nível-1 (inativo)

Periférico: fixa a linha de endereços durante a subida do sinal (rising edge) ASTROBE*. Indica que está pronto para o próximo ciclo colocando WAIT* no nível-0 (ativo)

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OPERAÇÕES BÁSICAS

n Operação de Escrita de Dados

Host

coloca linha WRITE* no nível-0 (ativo), o byte de endereços nas linhas de AD8-1 e coloca DSTROBE* no nível-0 (ativo)

Periférico:

retorna WAIT* para o nível-1 (inativo) - pronto para receber o byte de dados.

Host: retorna ASTROBE* para o nível-1 (inativo) Periférico

fixa a linha de dados durante a subida do sinal (rising edge) DSTROBE*. Indica que está pronto para o próximo ciclo colocando WAIT* no nível-0 (ativo)

REGISTROS DA EPP

n O modelo de registros para o modo de operação EPP é uma extensão dos registros da porta paralela IBM

n EPP possui 8 registros

u 3 registros da porta padrão (data, status e control) u 5 registros paralelos adicionais

l usados para colocar informações de dados e endereços nas linhas de

dados e gerar os sinais de STROBE (aviso) automaticamente

Address Port Name Read/Write

Base + 0 Data Port (SPP) Write

Base + 1 Status Port (SPP) Read

Base + 2 Control Port (SPP) Write

Base + 3 Address Port (EPP) Read/Write

Base + 4 Data Port (EPP) Read/Write

Base + 5 Undefined (16/32bit Transfers)

-Base + 6 Undefined (32bit Transfers)

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-PORTA PARALELA ECP

PORTA PARALELA ECP

n Desenvolvida pela Microsoft e HP com os seguintes objetivos:

u melhorar o desempenho para PLUG&PLAY

u melhorar o desempenho no ambiente do MS-WINDOWS

n A especificação define

u handshaking automático u ciclos de comando e de dados u DMA para memórias fifo

n Em barramento ISA chega até 2.4 Mbytes/s com DMA e FIFO

n São definidos 6 registros além dos 3 padrão

u registros de dados e de endereço contém no mínimo 16 bytes u usados em ambas direções (direta e reversa)

n Define transferência de dados do host (computador) para o periférico como transferência para frente (forward)

u host

l com dado disponível o sinal de HOSTCLK é colocado pelo host no nível-0

u periférico

l após aceitar dados coloca o PERIPHACK no nível-1

PORTA PARALELA ECP

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n Define transferência de dados do periférico para o host (computador) como transferência reversa

u periférico

l com dados disponíveis nas linhas da PP coloca o PERIPHCLK no nível-0

u host

l após aceitar dados o sinal de HOSTACK é colocado pelo host no nível-0

PORTA PARALELA ECP

PADRÃO IEEE 1284

n Identificação do dispositivo

u método de identificação não requer processo centralizado para definir o dispositivo e os códigos do fabricante

n Cabos e Conectores

u Definidos 3 conectores:

l 1284-A - equivalente ao conector de 25 pinos existente

l 1284-B -equivalente ao conector de 36 pinos usado do lado do periférico

l 1284-C - é um novo conector de 36 pinos recomendado tanto para o

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n The SPP tinha um total de 12 saídas digitais e 5 entradas acessadas via 3 portas de 8-bit consecutivas no espaço de I/O do processor

u 8 output pins accessed via the DATA Port

u 5 input pins (one inverted) accessed via the STATUS Port

u 4 output pins (three inverted) accessed via the CONTROL Port

u the remaining 8 pins are grounded

PINAGEM DO CONECTOR TIPO-D

Pin No (D-Type 25) Pin No (Centronics) SPP Signal Direction In/out Register Hardware Inverted

1 1 nStrobe In/Out Control Yes 2 2 Data 0 Out Data

3 3 Data 1 Out Data 4 4 Data 2 Out Data 5 5 Data 3 Out Data 6 6 Data 4 Out Data 7 7 Data 5 Out Data 8 8 Data 6 Out Data 9 9 Data 7 Out Data 10 10 nAck In Status (S6)

11 11 Busy In Status (S*7) Yes 12 12 Paper-Out /

Paper-End

In Status (S5)

13 13 Select In Status (S4)

14 14 nAuto-Linefeed In/Out Control Yes 15 32 nError / nFault In Status (S3)

16 31 nInitialize In/Out Control 17 36 nSelect-Printer /

nSelect-In

In/Out Control Yes 18 - 25 19-30 Ground Gnd

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CONECTORES

A figura abaixo ilustra os três tipos de conectores que atendem ao padrão IEEE- 1284, na mesma ordem da ilustração anterior da página anterior.

INTERCONEXÕES

n Dispositivos conectados em “daisy-chain”

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COMUNICAÇÃO SERIAL

n Baseada em sistemas previamente existentes (telefones)

ué um modo de comunicação assíncrona uenvia e recebe bytes de informação (um

bit de cada vez)

utransmite dados ASCII por 3 linhas

l 1- terra ; 2- transmite; 3- recebe

uadequado para sistemas onde a velocidade de transmissão de informações é baixa

upode ser usado para comunicação em grandes distâncias (até 1200m)

n Presente em quase todos PCs

ude início controlada com o chip UART (8250)

uatualmente os chips compatíveis são 16450, 16550, 16650, & 16750 UARTS

n Padrão EIA (Electronics Industry Association) RS-232E de 1991

n Os dispositivos são divididos em duas categorias:

uDCE (Data Comunication Equipment). Ex.: modem

uDTE (Data Terminal Equipment). Ex.:computador, instrumentos, etc.

n A ligação entre dispositivos

uDispositivo DTE para DCE

lcondutor-x conecta-se ao condutor-x

uDispositivo DTE para DTE (DCE para DCE )

lcondutores cruzados (TxD ligado a RxD)

• Especificação elétrica

u”Espaço" (zero-lógico) estará entre +3 e +25 Volts u”Marca" (um-lógico) estará entre -3 e -25 Volts. uA região entre +3 e -3 volts é indefinida.

uA tensão de circuito aberto nunca deverá exceder 25 volts (em relação à terra) uA corrente de curto-circuito não deverá exceder 500mA.

uOutras especificações incluem máxima baud-rate, capacitância de linha, etc.

CARACTERÍSTICA DA RS-232

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CARACTERÍSTICA DA RS-232

n Padrão EIA (Electronics Industry Association) RS-232E de 1991

n Os dispositivos são divididos em duas categorias:

u DCE (Data Comunication Equipment). Ex.: modem

u DTE (Data Terminal Equipment). Ex.:computador, instrumentos, etc.

n Ligação entre dispositivos

u Dispositivo DTE para DCE

l condutor-x conecta-se ao condutor-x

u Dispositivo DTE para DTE (DCE para DCE )

l condutores cruzados (TxD ligado a RxD)

n Especificação elétrica

u “Espaço” (zero-lógico) estará entre +3 e +25 Volts

u “Marca” (um-lógico) estará entre -3 e -25 Volts.

u A região entre +3 e -3 volts é indefinida.

uA tensão de circuito aberto nunca deverá exceder 25 volts (em relação à terra)

uA corrente de curto-circuito não deverá exceder 500mA.

uOutras especificações incluem máxima baud-rate, capacitância de linha, etc.

COMUNICAÇÃO SERIAL

n

Comunicação assíncrona

urealiza-se entre dois dispositivos e ocorre sem a necessidade de clock de sincronização

ua baud-rate dá a medida da velocidade de comunicação

udata bits dão a medida do número de bits usado para transmissão de dados

ubits adicionais são enviados junto com os dados para manter a integridade do sinal

l start-bit

– enviado no início da transmissão para indicar ao receptor que uma palavra está para ser iniciada

– para não ser confundido com outros bits, dura 2 vezes mais que os demais

l stop-bit

– enviado após os dados para indicar término da transmissão – qualquer bit recebido após o stop-bit e antes do start-bit deve ser

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n Os dados são transmitidos sendo um bit de cada vez.

n A ordem em que os bits são transmitidos segue as etapas abaixo:

u O bit inicial é transmitido com um valor de 0.

u O primeiro bit de dados corresponde ao bit menos significativo (LSB), enquanto o último bit de dados corresponde ao bit mais significativo (MSB).

u O bit de paridade (se definido) é transmitido.

u Um ou dois bits de parada (stop) são transmitidos, cada um com um valor de 1.

n O número de bits transferidos por segundo é dado pela “baud-rate”.

u Os bits transferidos incluem o bit inicial, os bits de dados, o bit de paridade (se definido), e os bit de parada (stop).

FORMATO DA TRANSMISSÃO

FORMATO DOS QUADROS

n Formato da mensagem enviada pela RS-232. O caractere enviado é um “F”. Data-bits (7), stop-bit (2) e a paridade é impar.

0 bo b1 b2 b3 b4 b5 b6 P S1 S2 1

0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1

Start bit

Caractéres

ASCII Paridade Stop bits

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BIT DE PARIDADE

n Enviado para garantir integridade dos dados

n Adicionado entre o último bit de dados e o stop-bit

n Assegura que os dados recebidos sejam compostos sempre do mesmo número de 1’s e na mesma order em que foram enviados.

0 1 1111111 1 0 1111110 0 1 0000100 1 0 0000011 0 1 0000010 0 1 0000001 1 0 0000000

Odd Parity Bit Even Parity Bit

Data Bits

PERDA DE DADOS

n Para se evitar que dados sejam perdidos na transmissão ou recepção, as seguintes técnicas podem ser empregadas:

u Handshaking

l O transmissor pode indicar quando quer enviar dados e o recptor pode indicar

quando está pronto para receber dados.

l Ex.: receptor traz a linha para nível alto quando está pronto para receber dados e transmissor espera por este sinal antes de transmitir.

u Buffers

l Memórias de 16 bytes são inseridas dentro dos UART’s

l Os PC’s podem usar também buffers definidos por software que tem tamanho

da memória programável e que pode ter o tamanho da memória do sistema.

u Polling e Interrupção

l Eventos que ocorrem na porta-serial incluem envio e recepção de dados,

mudanças nos sinais de handshaking e envio e recepção de mensagens de erros:

– Resposta automática à atividades (sinal) na porta (event-driven); – Monitoramento da porta periodicamente.

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n

Acknowledgment (agradecimento)

uÉ interessante que o receptor possa avisar ao transmissor que os dados foram recebidos

l Pode ser um byte definido l Ou recebimento de certos dados

l Se a resposta não é a esperada é porque houve erros na transmissão.

n

Verificação de erro

uInclue enviar dados redundantes ou bytes de checagem

uExemplo: CRC – cycle redundant check, tais como Kermit, Xmodem, Ymodem e Zmodem.

PERDA DE DADOS

n Conectores para porta serial

utipo-D de 25 pinos e tipo-D

de 9 pinos

uo conector macho fica no

PC e o fêmea no outro dispositivo

PINAGEM DOS CONECTORES

Conector 25-Pinos D

Conector 9-Pinos D

Abreviatura Nome completo Função Pino-2 Pino-3 TD Transmit Data Saída de dados (TXD)

Pino-3 Pino-2 RD Receive Data Entrada de dados (RXD)

Pino-4 Pino-7 RTS Request To Send Linha informa Modem que o UART está pronto para trocar dados.

Pino-5 Pino-8 CTS Clear to Send indica que o Modem está pronto para trocar dados

Pino-6 Pino-6 DSR Data Set Ready Avisa UART que modem está pronto para ligação

Pino-7 Pino-5 SG Signal Ground

Pino-8 Pino-1 DCD Data Carrier Detect "Carrier" vindo do outro lado é detectado. Linha torna-se ativa.

Pino-20 Pino-4 DTR Data Terminal Ready

Oposto ao DSR. Avisa Modem que UART está pronto ligação.

Pino-22 Pino-9 RI Ring Indicator Torna-se ativa quando modem detecta sinal de discagem vindo do PSTN

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UART

É o transmissor/receptor assíncrono universal

A serie 8250, inclui também os UARTS 16450, 16550, 16650, & 16750, são os mais comuns encontrados no PC

O chip é quem controla a transmissão serial de dados

OUTRAS INTERFACES SERIAIS

n Outros tipos de interfaces seriais foram desenvolvidas para que os pontos deficientes da porta RS-232 pudessem ser superados

n Os padrões RS-422 e RS-423 permitem altas taxas de transferência de dados, possuem alta imunidade a ruído eletromagnético

n Os principais padrões seriais são:

u RS-422A - permite conexões multipontos. Define as características elétricas de cargas balanceadas de circuitos de interfaces digitais u RS-423A - permite conexões ponto-a-ponto. Define as características

elétricas de cargas desbalanceadas de circuitos de interfaces digitais u RS-449 - Define as características básicas do padrão e se refere aos

padrões RS 422/3.