SISTEMI ELETTRONICI AUTOMATICI
TESINA ESAMI DI STATO – 2003
MAZZONE FRANCESCO – 5ETB
ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE “M. PANETTI”-BARI
Docente: Prof. Ettore Panella
La trasmissione dati da un dispositivo all’altro può avvenire secondo due tecniche fondamentali: trasmissione parallela e trasmissione seriale.
Nella trasmissione parallela i dati da trasferire vengono trasmessi a gruppi, solitamente costituiti da otto bit. Questo tipo di trasmissione viene utilizzata quando la distanza tra trasmettitore e ricevitore è limitata (ad esempio tra un computer e una stampante) in quanto a differenza della seriale ha lo svantaggio di essere più costosa, ma come vantaggio ha quello di consentire una velocità di trasmissione superiore.
La trasmissione seriale consiste nell’inviare sequenzialmente su una singola linea un bit alla volta, secondo una frequenza ben precisa nota sia al trasmettitore che al ricevitore.
Questa trasmissione è utilizzata collegamenti tra dispositivi posti a lunga distanza tra loro e può essere realizzata utilizzando solo due fili: uno rappresenta la linea su cui viaggiano i bit, mentre l’altro la massa.
Le trasmissioni seriali si dividono in: sincrone e asincrone.
Nelle trasmissioni sincrone, il trasmettitore invia degli impulsi di clock contemporaneamente ai bit di informazione in modo da consentire al ricevitore la corretta lettura dei dati in arrivo ad intervalli regolari di tempo scanditi dal trasmettitore.
Trasmissione seriale asincrona
Nella trasmissione seriale asincrona non si trasmette il clock ma il ricevitore genera un clock della stessa frequenza del trasmettitore.
Affinché i due clock risultino sincroni occorre che il ricevitore sappia quando ha inizio la trasmissione di un carattere in modo da sincronizzare la lettura dei vari bit.
Finché è attivo il collegamento, la trasmissione di un carattere può avvenire in un momento qualsiasi ed è indipendente dalla trasmissione di altri caratteri.
Nella trasmissione asincrona è perciò indispensabile inserire dei bit di controllo che definiscano l’inizio e la fine di un carattere.
Questi particolari bit sono: il bit di start e il bit di stop.
Il primo è un impulso che precede i bit (dati) relativi al carattere e rappresenta convenzionalmente il livello logico 0, mentre il secondo serve ad indicare la fine di un carattere e rappresenta il livello logico 1.
La seguente figura mostra la temporizzazione della trasmissione di un byte :
Dal punto di vista hardware, il trasmettitore presenta nello stadio di uscita un circuito in grado di effettuare la conversione di un carattere dalla forma parallela in seriale proprio come un registro a scorrimento PISO (Parallel Input Serial Output).
Il ricevitore , invece, presenta nello stadio di ingresso un circuito in grado di trasformare un carattere ricevuto in forma seriale in parallelo, utilizzando un classico registro a scorrimento SIPO.
Un circuito integrato capace di comportarsi sia da SIPO che da PISO è, ad esempio, l’USART 8251 (Universal Synchronous Asynchronous Riceiver Trasmitter).
L’interfaccia seriale più utilizzata per collegare due terminali è la RS232.
Questa interfaccia che può essere di tipo sincrono o asincrono, è costituita da un insieme di 25 linee, che trasportano i bit dati, segnali di controllo e la massa.
Nel collegamento tra un computer ed un dispositivo periferico, vengono adoperati dei connettori a 25 poli. Sul DTE (computer ad esempio) si trova il connettore maschio, mentre sul DCE (modem ad esempio) è situato il connettore femmina.
I classici dispositivi periferici che si possono collegare ad un computer grazie alla RS232, sono: il drive per dischetti, il mouse, la stampante, il modem ecc.
In molte applicazioni pratiche non si utilizzano tutte le linee dell’interfaccia, per questo esistono connettori ridotti a 9 poli.
 |
 |
Qualunque sia la linea (dati, clock o controlli), il circuito elettrico equivalente di tale interfaccia tra il trasmettitore e il ricevitore è quello indicato nella seguente figura. In tale standard si definisce mark la tensione Vi di valore inferiore a -3V mentre si definisce space quella superiore a +3V. Tipicamente i valori di tensione assunti sono ±12V.
Circuito equivalente tra trasmettitore e ricevitore nello standard RS232-C.
|
VT = f.e.m. del trasmettitore a circuito aperto; |
RT = Resistenza interna del trasmettitore; |
|
|
CT = Capacità equivalente del trasmettitore; |
CL = Capacità equivalente del ricevitore; |
|
|
RL = Resistenza d'ingresso del ricevitore; |
VL = f.c.e.m. del ricevitore a circuito aperto; |
|
|
Vi = d.d.p. all'interfaccia. |
||
La resistenza di carico del ricevitore RL deve essere compresa tra 3KW e 7KW, la capacità CL in parallelo al carico deve essere inferiore a 2.5nF e la f.c.e.m. VL non deve superare i 2V.
La f.e.m. VT del driver del trasmettitore non deve superare i 25V, RT e CT non sono specificati ma devono essere tali da evitare una corrente di corto circuito superiore a 0.5A e da consentire una Vi compresa tra 5V e 15V.
Poiché la capacità per unità di lunghezza di un cavo è di circa 200pF/metro si evince che la massima distanza tra i dispositivi collegati in tale standard non deve superare i 12-15 metri.
Il significato delle linee dei connettori della RS232 è descritto nella seguente tabella.
|
PIN (9) |
PIN (25) |
NOME V.24 ITU |
NOME RS-232 |
DESCRIZIONE |
|
1 |
C101 |
FG |
Frame ground = Massa di protezione |
|
|
3 |
2 |
C103 |
TxD |
Trasmitted data = Dati in trasmissione |
|
2 |
3 |
C104 |
RxD |
Received data = Dati in ricezione |
|
7 |
4 |
C105 |
RTS |
Request to send = Richiesta di trasmissione |
|
8 |
5 |
C106 |
CTS |
Clear to send = Pronto a trasmettere |
|
6 |
6 |
C107 |
DSR |
Data set ready = DCE pronto |
|
5 |
7 |
C102 |
GND |
Ground = Massa dei segnali |
|
1 |
8 |
C109 |
DCD |
Data carrier detector = Portante in ricezione presente |
|
9 |
Riservato per apparecchi di collaudo |
|||
|
10 |
Riservato per apparecchi di collaudo |
|||
|
11 |
C126 |
CK |
Scelta frequenza in trasmissione |
|
|
12 |
C122 |
SCF |
Segnale di ricezione presente sul canale ausiliario |
|
|
13 |
C121 |
SCB |
Pronto per la trasmissione sul canale ausiliario |
|
|
14 |
C118 |
SBA |
Dati in trasmissione del canale ausiliario |
|
|
15 |
C114 |
TC |
Transmit clock = Clock di trasmissione dal modem |
|
|
16 |
C119 |
SBB |
Dati in ricezione del canale ausiliario |
|
|
17 |
C115 |
RC |
Received clock = Clock di ricezione |
|
|
18 |
Non connesso |
|||
|
19 |
C120 |
SCA |
Richiesta di trasmissione del canale ausiliario |
|
|
4 |
20 |
C108 |
DTR |
Data terminal ready = DTE pronto |
|
21 |
C110 |
CG |
Rivelatore della qualità del segnale |
|
|
9 |
22 |
C125 |
RI |
Ring indicator = Chiamata in arrivo |
|
23 |
C111 |
CI |
Selezione velocità di trasmissione da DTE |
|
|
24 |
C113 |
DA |
Clock di trasmissione da DTE |
|
|
25 |
Non connesso |
Per collegare tra di loro due computer con l'interfaccia seriale RS-232 si deve preparare un cavo, noto come cavo null modem, con almeno tre fili (RxD, TxD e GND) e due connettori a 25 o a 9 poli femmine da porre alle due estremità del cavo. Occorre, però, fornire i corretti potenziali alle linee di ingresso che non si intendono utilizzare.
Nella seguente figura, si mostra un tipico collegamento ove il pin 5 (linea di ingresso CTS) è pilotato dallo stesso DTE attraverso il pin 4 (linea di uscita RTS). Analogamente la linea di uscita DTR (pin 20) va collegata ai pin 6 e 8 di ingresso (DSR e DCD, rispettivamente). Ciò vale per entrambi i computer.
In questo modo si "imbroglia" il computer ma si deve rinunciare al collegamento in handshake. La tecnica dell'handshake (letteralmente stretta di mano) consiste nel sincronizzare il collegamento attraverso due linee di controllo: il trasmettitore invia un livello logico di richiesta di invio (uscita RTS, pin 4) ed il ricevitore risponde con un livello logico di pronto a trasmettere (ingresso CTS pin 5); in pratica si autorizza il trasmettitore ad inviare i dati.
L'imbroglio (collegamento pin 4 e 5 dello stesso connettore) consiste nel fatto che il trasmettitore "autorizza se stesso" ad inviare dati.
Il collegamento dei pin 6, 8 e 20 dello stesso connettore realizza un "imbroglio" similare.
Collegamento tra due computer via RS-232C con cavo NULL-MODEM.
Circuito di conversione parallelo/seriale
Si è realizzato e testato un circuito in grado di trasformare un byte dalla forma parallela a quella seriale asincrona nello standard RS232 con 1 bit di Start e 2 di Stop.
In figura si riporta lo schema elettrico del circuito di conversione parallelo/seriale.
Componenti: IC1 = 74LS165; IC2 = 74LS161; IC3 = 74LS00; IC4 = 74LS02;
IC5 = 74LS14; R = 470Ω; C = 10nF.
Principio di funzionamento: Il circuito genera sull’uscita seriale SO del registro a scorrimento PISO IC1, un bit di START (livello basso) seguito dal byte caricato nel registro a scorrimento IC1 e due bit di STOP (livello alto) dopo che la linea LOAD compie la transizione positiva.
Il circuito integrato 74LS14 genera il clock di periodo 7µs circa.
La linea di uscita READY è normalmente bassa. Applicando un livello basso sull’ingresso LOAD, la linea READY si porta al livello alto in sincronismo al fronte positivo di clock successivo alla transizione di LOAD. Appena LOAD ritorna al livello alto, appare sull’uscita SO il bit di START in sincronismo al fronte positivo di clock successivo al fronte positivo di LOAD seguito dagli 8 bit che si susseguono a distanza temporale di un periodo di clock.
Subito dopo si hanno due bit di STOP, al termine dei quali la linea READY si riporta al livello basso segnalando la disponibilità alla prossima conversione.
Il contatore 74LS161 è precaricato a 14 quando LOAD va basso: ENT = 1 e quindi è abilitato al conteggio appena LOAD ritorna al livello alto. Al successivo impulso di clock il contatore assume il valore 15: RCO = 1 e quindi SO = 0 (bit di START).
Intanto, essendo QD = 1, il registro a scorrimento IC1 è disabilitato.
Al successivo impulso di clock il contatore il contatore si porta a 0, RCO = 0 e QD = 0 e quindi, SO = QH.
Durante i successivi 7 impulsi di clock, il registro scorre formando su SO, in successione temporale, i valori dei bit caricati da H ad A.
Quando il contatore raggiunge il valore 8 si ha: QD = 1e quindi SO =1 (primo bit di stop).
Appena il contatore raggiunge il valore 10 si ha: ENT = 0. Ciò blocca il contatore al valore 10 e porta READY al livello basso. Il sistema resta in attesa si un successivo impulso LOAD.
|
|
Per concludere si mostra la piedinatura degli integrati 74165 e 74161.
