Placa de expansión para Comunicaciones

1. Placa de expansión para Comunicaciones CommunicationBoardTaskForce

2. Objetivo • Dotar al KIT de practicas con cierta capacidad para comunicarse con otros dispositivos, con enlaces punto a punto o multipunto.

3. Descripción • Diseñar un módulo de expansión que facilite la comunicación entre nuestro microprocesador y otros dispositivos periféricos o microprocesadores. • Enlace serie RS-232 punto a punto • Enlace serie RS-485 multipunto • Enlace paralelo Centronics

4. Qué es necesario ? • Facilitar el acceso del microcontrolador a todos los puertos de comunicaciones. (MAPEO EN MEMORIA) • Adaptar los niveles eléctricos para todos los interfaces. • Generar y coordinar las señales de control que requiere cada uno de los dispositivos

5. Estado inicial • En el kit de dispone de: • Un display y un teclado integrados. • Una expansión de los buses del microprocesador que incorpora las lineas: • Parte baja del bus de direcciones A0 - A7 • Bus de datos D0 - D7 • /RD, /WR,RESET,PER1,INT0,INT1,P10..P17, T0, T1, VCC, GND, GNDP y 12VNR

6. Esquema electrónico kit Prácticas

7. Quién se encargará de todo ? • Lectura/escritura del C a interfaces • UART 8250 • PIA 6821 • Adaptar niveles de tensión • Driver MAX222 • Driver LT1785 • Generar señales de control • PAL • Lógica combinacional

8. Esquema de la nueva placa

9. Lógica de control CommunicationBoardTaskForce

10. Comunicación C - Interfaces • UART 8250 • Universal Asynchronous Receiver/Transmitter • El C puede escribir en los registros de la UART como si accediera a memoria(mapeo) y la UART se encarga de transmitirlos en serie por el cable. • La UART recibe bytes en serie por el puerto RS-232 y los almacena en un registro: el C puede leer esos bytes como si accediera a memoria. • Puede enviar/recibir en serie a diferentes tasas: 300,9600,28800bps...

11. UART 8250 • Tiene dos tipos de registros: • Control: • IER(Interrupt Enable Register) • IIR (Interrupt Identification Register) • LCR (Line Control Register) • MCR (Modem Control Register) • LSR (Line Status Register) • MSR (Modem Status Register • SCR (Scratch Register) • Datos: • RBR (Receiver Buffer Register) • THR (Transmitter Holding Register) • Reloj: • DLL (Divisor Latch LSB) • DLM (Divisor Latch MSB)

12. UART 8250 • Patillaje: 21 Orden de lectura de CPU 22 Orden de lectura de CPU invert 23 Indica que la CPU esta leyendo 24 Indica que esta lista para Tx 25 Fija los valores de A0..A2 26..29 Bus de direcciones A2..A0 30 Salida de Interrupciones 32 Request to send 33 Data Terminal Ready 35 Reset principal 36 Clear To Send 37 Data Set Ready 38 Data Carrier Detect 39 Ring Indicator 40 VCC = +5 Volts 1:8 Bus de Datos 9 Reloj del receptor 10 Entrada serie 11 Salida serie 12 Chip Select 0 13 Chip Select 1 14 Chip Select 2 15 Reloj del transmisor 16 Entrada de reloj externo 17 Salida del reloj con F. ref. 18 Escritura de CPU (negada) 19 Escritura de CPU 20 Toma de tierra

13. Mapeo en memoria CommunicationBoardTaskForce

14. UART 8250 • Señales de control • Cuando accedemos a posiciones de memoria entre 1000h y 1FFFh, la PAL del circuito activa la linea PER1, que es quien se encargara de activar la UART para lectura o escritura del C. Para permitir lectura o escritura en UART, CS0..2=110 por tanto: • CS0=PER1 • CS1=PER1 • CS2=PER1

15. UART 8250 • MAPEO DE LA MEMORIA Tenemos 3 bits de direcciones en la UART, por tanto solo necesitamos 3 bits del bus de datos del C para mapear la UART y poder así acceder a sus diversos registros. Conectaremos: UART  C A0 A0 A1 A1 A2 A2 Si el bit 7 del Line Control Register és 1, entonces 1000h y 1001h acceden a los registros que indican la velocidad de Tx y Rx: DLL y DLM

16. Lectura/Escritura DLL: Base + 0h (DLAB=1) IER: Base + 1h (DLAB=0) DLM: Base + 1h (DLAB=1) LCR: Base + 3h MCR: Base + 4h LSR: Base + 5h MSR: Base + 6h SCR: Base + 7h Lectura RBR: Base + 0h (DLAB=0) IIR: Base + 2h Mapeo de los registros de la UART • Escritura • THR: Base + 0h (DLAB=0) • FCR: Base + 2h

17. UART 8250 • Interrupciones: • El Kit de prácticas tiene dos interrupciones: INT0 y INT1. • INT1 está conectada a los interruptores. • Utilizaremos INT0 para que la UART pueda avisar al C de que ha recibido nuevos datos. • El programador deberá encargarse de mirar que dispositivo generó la interrupcion y cual es la causa. • El registro IIR indica la interrupciones pendientes, y LSR indica si hay nuevos datos.

18. RS-232

19. Introducción • Historia • Utilidad • Especificaciones • Drivers

20. Historia • El RS-232 nació en el 1962. • Se desarrolló para interconectar equipos. • RS-232 es un conjunto de especificaciones mecánicas, eléctricas y funcionales.

21. Utilidad • TTL útil para comunicaciones muy muy cercanas, pero muy sensible al ruido. • RS-232 más resistente al ruido. • Permite comunicaciones a mayor distancia Ejemplo. Ordenador-módem (sigue siendo pequeña)

22. Especificaciones • Mecánicas: ISO2110 • Funcionales V.24 • Eléctricas V.28

23. Especificaciones Funcionales V.24 • Define una interficie de comunicación. • Punto a punto • Half Duplex/Full Duplex • Síncrono/Asíncrono • Conexión Série

24. Especificaciones eléctricas V.28 • Señalización Digital • Niveles eléctricos: • Datos: • 1 lógico: -15V  -3 • 0 lógico: 3  V  15 • Control: • ON: 3  V  15 • OFF:-15  V  -3

25. Drivers • MAXIM 222 • Adapta Pulsos TTL a los niveles eléctricos del V.28

26. RS-485

27. Introducción • Presentaremos el standard EIA 485 para transmisión multipunto diferencial. • Comúnmente se denomina RS-485, pero su nombre oficial es el de EIA-485, que refleja el nombre del comité que lo estandarizó en 1983. • Está previsto que se revise en breve para redenominarse en TIA/EIA-485-A.

28. Introducción • La transmisión diferencial es ideal para transmitir a altas velocidades sobre largas distancias y a través de canales ruidosos. • Esto reduce los ruidos que aparecen por los voltajes en la línea de transmisión. • El standard TIA/EIA-422-B define la transmisión diferencial desde un único driver a múltiples receptores. • RS-485 permite múltiples drivers posibilitando una configuración multipunto.

29. Introducción • Al ser un standard bastante abierto permite muchas y muy diferentes configuraciones y/o utilizaciones. • Pero todas ellas deben seguir unas especificaciones obligadas.

30. Especificaciones requeridas • Interface Diferencial (Balanceado) • Multipunto • Alimentación única a +5V • Rango de bus -7V to +12V • Hasta 32 Unidades de carga (Transceivers) • 10 Mbps máximo (@12 metros) • 1200 metros de longitud máxima (@100 kbps)

31. Especificaciones requeridas • Cuatro puntos són los que definen una unidad de carga (driver). Recev. Input current (IIN ) a +12V 1 mA IIN entre +5V y +120 mA IIN a -7V³ -0.8 mA IIN entre -3V y -7£ 0 mA

32. Topologías (bus) • RS-485 está definido como un sistema en bus multi-punto. Aunque existen otras configuraciones.

33. Topologías (estrella) • Otra configuración es en estrella, aunque esta no es muy recomendable por la longitud del cable y por lo tanto por sus reflexiones.

34. Enlace • El enlace es la distancia desde el dispositivo hasta el bus, o de la resistencia de terminación al bus. • Los enlaces al bus deben ser lo más cortos posibles. the stubs as short as • La longitud máxima no está definida en el standard, pero longitudes largas tienen un impacto negativo en la calidad de la señal.

35. Terminación • El standard define una terminación del bus en paralelo de 120W. • Se asume que la impedancia característica del cable está en el rango de ZO = 100W a 120W. • Esta no es la única implementación posible, pero si la más óptima.

36. Consideraciones finales • RS-485 está definido como half-duplex, pero diferentes aplicaciones y configuraciones en paralelo pueden hacerlo full-duplex. • Todas estas aplicaciones en paralelo requieren de la implementación más a fondo del protocolo de comunicaciones.

37. Driver Rs-485 LT1785 • Alimentación……………………………………………….....…..18V • Receiver Enab input Voltage………………………....…-0,3V a 6V • Driver Enab input Voltage…………….……………....…-0,3V a 6V • Driver input Voltage……………………….………....…-0,3V a 18V • Receiver input Voltage……………………….……….…-60V a 60V • Driver Output Voltage………………………………....…-60V a 60V • Receiver Output Voltage……………………….…-0,3V a (Vcc+6V)

38. CENTRONICS

39. Dispositivo RS-232 completo