Comunicacion Serial

COMUNICACIÓN SERIAL

La historia de las comunicaciones seriales comienza a la par del lenguaje de comunicación en la historia del hombre, en la que fonemas, símbolos y ademanes son proferidos uno después de otro en una secuencia que con ciertas reglas tiene un sentido y un significado, que es el concepto subyacente en las comunicaciones seriales para la transferencia de datos de un emisor a un receptor un bit a la vez a través de una línea sencilla o un circuito.

La implementación de las comunicaciones seriales para la transmisión de datos es una evolución del telégrafo, en la cual para fines prácticos de la comunicación de datos digitales, el puerto serial toma 8, 16 o 32 bits paralelos del transporte de datos de la computadora o del dispositivo y los convierte en un flujo serial de 8, 16 o 32 bits, haciendo el proceso inverso durante la recepción. El sistema de comunicación serial fue adoptado durante los años 60s.Los puertos seriales son aquellos que transmiten y reciben información bit a bit, tales como: el puerto serial, el puerto infrarrojo.

En teoría un enlace serial podría requerir de sólo dos cables, una línea de señal y una tierra, para mover la señal serial de una locación a otra. Pero en la práctica esto no funciona correctamente al paso del tiempo ya que algunos bits pueden perder el nivel de la señal, alterando el resultado final. Un bit faltante en la terminal de recepción puede provocar que todos los bits siguientes sean cambiados o recorridos, resultando en datos incorrectos al convertirlos de regreso a una señal paralela. Por lo tanto, para conseguir una comunicación serial confiable se deben de prevenir estos errores de bit que pueden emerger en varias formas distintas.

En el caso de las computadoras Macintosh, además de la funcionalidad elemental descrita anteriormente, a principio de la década de 1990, junto con la creación de la familia Quadra, agregó un poste a su conector serial, el cual llamó GeoPort, para soportar comunicación a alta velocidad, el cual recibió poco apoyo del mercado y únicamente algunos módems lo utilizan. A partir de 1995 con la introducción de la Mac Plus, este puerto también puede ser utilizado para conectarse a una redLocalTalk. Este puerto desapareció del mundo de las Macintosh con la introducción del USB en la iMac/Blue G3 en 1998.

Los puertos seriales de la Macintosh siempre han sido más veloces que los de la PC, alcanzando los 220 Kbps en los primeros modelos, y hasta 2Mbps con las Quadras. inclusive la línea de cámaras digitales QuickCam de Connectix originalmente se conectaban directamente al puerto serial y 2 Macs podían interconectarse en red utilizando los puertos seriales para impresora y activando el AppleTalk. A más de esto, los puertos seriales funcionan indistintamente para los demás accesorios.

Macintosh utiliza el protocolo RS-432 en sus puertos seriales, de forma asíncrona o síncrona con señalamiento diferencial en un conector DIN-8, el cual no es eléctricamente compatible con el RS-232 que se encuentra en las PCs, aún cuando las Mac 128K y 512k utilizaban conectores DB-9, igual que las PCs

Características de la comunicación serial

Las características más importantes de la comunicación serial son la velocidad de transmisión, los bits de datos, los bits de parada, y la paridad. Para que dos puertos se puedan comunicar, es necesario que las características sean iguales.

a. Velocidad de transmisión (baudrate): Indica el número de bits por segundo que se transfieren, y se mide en baudios (bauds). Por ejemplo, 300 baudios representa 300 bits por segundo. Cuando se hace referencia a los ciclos de reloj se está hablando de la velocidad de transmisión. Por ejemplo, si el protocolo hace una llamada a 4800 ciclos de reloj, entonces el reloj está corriendo a 4800 Hz, lo que significa que el puerto serial está muestreando las líneas de transmisión a 4800 Hz. Las velocidades de transmisión más comunes para las lineas telefónicas son de 14400, 28800, y 33600. Es posible tener velocidades más altas, pero se reduciría la distancia máxima posible entre los dispositivos. Las altas velocidades se utilizan cuando los dispositivos se encuentran uno junto al otro, como es el caso de dispositivos GPIB.

b. Bits de datos: Se refiere a la cantidad de bits en la transmisión. Cuando la computadora envía un paquete de información, el tamaño de ese paquete no necesariamente será de 8 bits. Las cantidades más comunes de bits por paquete son 5, 7 y 8 bits. El número de bits que se envía depende en el tipo de información que se transfiere. Por ejemplo, el ASCII estándar tiene un rango de 0 a 127, es decir, utiliza 7 bits; para ASCII extendido es de 0 a 255, lo que utiliza 8 bits. Si el tipo de datos que se está transfiriendo es texto simple (ASCII estándar), entonces es suficiente con utilizar 7 bits por paquete para la comunicación. Un paquete se refiere a una transferencia de byte, incluyendo los bits de inicio/parada, bits de datos, y paridad. Debido a que el número actual de bits depende en el protocolo que se seleccione, el término paquete se usar para referirse a todos los casos.

c. Bits de parada: Usado para indicar el fin de la comunicación de un solo paquete. Los valores típicos son 1, 1.5 o 2 bits. Debido a la manera como se transfiere la información a través de las líneas de comunicación y que cada dispositivo tiene su propio reloj, es posible que los dos dispositivos no estén sincronizados. Por lo tanto, los bits de parada no sólo indican el fin de la transmisión sino además dan un margen de tolerancia para esa diferencia de los relojes. Mientras más bits de parada se usen, mayor será la tolerancia a la sincronía de los relojes, sin embargo la transmisión será más lenta.

d. Paridad: Es una forma sencilla de verificar si hay errores en la transmisión serial. Existen cuatro tipos de paridad: par, impar, marcada y espaciada. La opción de no usar paridad alguna también está disponible. Para paridad par e impar, el puerto serial fijará el bit de paridad (el último bit después de los bits de datos) a un valor para asegurarse que la transmisión tenga un número par o impar de bits en estado alto lógico. Por ejemplo, si la información a transmitir es 011 y la paridad es par, el bit de paridad sería 0 para mantener el número de bits en estado alto lógico como par. Si la paridad seleccionada fuera impar, entonces el bit de paridad sería 1, para tener 3 bits en estado alto lógico. La paridad marcada y espaciada en realidad no verifican el estado de los bits de datos; simplemente fija el bit de paridad en estado lógico alto para la marcada, y en estado lógico bajo para la espaciada. Esto permite al dispositivo receptor conocer de antemano el estado de un bit, lo que serviría para determinar si hay ruido que esté afectando de manera negativa la transmisión de los datos, o si los relojes de los dispositivos no están sincronizados.

Consideraciones en la comunicación serie

Cuando se transmite información a través de una línea serie es necesario utilizar un sistema de codificación que permita resolver los siguientes problemas:

1. Sincronización de bits: El receptor necesita saber donde comienza y donde termina cada bit en la señal recibida para efectuar el muestreo de la misma en el centro del intervalo de cada símbolo (bit para señales binarias).

2. Sincronización del carácter: La información serie se transmite por definición bit a bit, pero la misma tiene sentido en palabras o bytes.

3. Sincronización del mensaje: Es necesario conocer el inicio y fin de una cadena de caracteres por parte del receptor para, por ejemplo, detectar algún error en la comunicación de un mensaje.

Velocidad de transmisión

La velocidad de transmisión de datos es expresada en bits por segundo o baudios. El baudio es un concepto más general que bit por segundo. El primero queda definido como el número de estados de la señal por segundo, si sólo existe dos estados (que pueden ser representados por un bit, que identifica dos unidades de información) entonces baudio es equivalente a bit por segundo. Baudio y bit por segundo se diferencian cuando es necesario más de un bit para representar más de dos estados de la señal.

La velocidad de transmisión queda limitada por el ancho de banda, potencia de señal y ruido en el conductor de señal. La velocidad de transmisión queda básicamente establecida por el reloj. Su misión es examinar o muestrear continuamente la línea para detectar la presencia o ausencia de los niveles de señal ya predefinidos. El reloj sincroniza además todos los componentes internos.

La base de reloj

Cuando se establece la comunicación es necesario implementar una base de tiempo que controle la velocidad. En un microcontrolador, se utilizaría la base de tiempos del reloj del sistema, si bien, en términos genéricos se utilizaría uno de los siguientes métodos:

a. Mediante la división de la base de reloj del sistema. por ejemplo mesiante un contador temporizador programable.

b. A través de un oscilador TTL. Para cambiar frecuencia hay que cambiar el cristal.

c. Generador de razón de baudios. Existen diferentes dispositivos especializados que generan diferentes frecuencias de reloj.

Líneas o canales de comunicación

Se pueden establecer canales para la comunicación de acuerdo a tres técnicas, siempre tamando al microprocesador o microcontrolador como referencia (transmisor) y al periférico como destino (receptor):

a. Simplex

b. Semiduplex (Halfduplex)

c. Totalmente duplex (Full duplex)

Simplex: En ella la comunicación serie usa una dirección y una línea de comunicación.

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