INTERFACCE PER TRASFERIMENTO DATI La trasmissione dati si riferisce allo scambio diretto di informazioni in forma numerica fra sistemi di elaborazione. I segnali possono aver bisogno di conversione A/D o conversione D/A come per esempio per i segnali prelevati da sensori. L'INFORMAZIONE DA TRASFERIRE FRA APPARECCHIATURE DIGITALI DIVERSE VIENE APPLICATA AL SISTEMA DI COMUNICAZIONE ATTRAVERSO IL TERMINALE DI INGRESSO (TX) UNA SECONDA INTERFACCIA E' NECESSARIA INVECE PER CONVERTIRE IL SEGNALE RICEVUTO IN UN'INFORMAZIONE COMPATIBILE CON LE CARATTERISTICHE DEL TERMINALE CHE SI TORVA IN USCITA (RX) Realizzato da Martini Filippo (V KB as.2011/2012)
TRASFERIMENTO DATI Quando si determina un'interfaccia di trasferimento dati, è necessario determinare anche altre caratteristiche: fisiche, elettriche, codici, protocolli, temporizzazioni. Un dato può essere trasferito in modalità unidirezionale o bidirezionale, il trasferimento può essere sincrono o asincrono la velocità di trasferimento si misura in bit/s. Modalità di trasmissione: -Simplex -Half-duplex -Full-duplex
Formati dei dati binari: -Seriale -Parallelo
La comunicazione SERIALE La comunicazione seriale presenta importanti vantaggi perché consente di trasferire i dati utilizzando un numero ridotto di linee (a volte anche una sola linea) ●
TRASMISSIONE ASINCRONA: Nella trasmissione asincrona i due sistemi che stanno dialogando fra loro usano due clock diversi per cui non si può garantire che i due clock siano in fase o siano alla stessa frequenza. La trasmissione asincrona conviene quando la trasmissione dei caratteri è irregolare o per lunghe distanze.
●
TRASMISSIONE SINCRONA: Nella trasmissione sincrona trasmettitore e ricevitore utilizzano per la trasmissione e la ricezione lo stesso clock. Tale clock viaggia su una linea apposita oppure è estratto mediante apposti circuiti del modem dai dati ricevuti. Come svantaggio si presenta la complessità circuitale.
Per realizzare la comunicazione seriale sono state definite numerose interfacce, come RS-232, RS-449, RS-485, I^2C, USB.
RS-232 EIA RS-232 (Recommended Standard 232) è uno standard EIA, che definisce un'interfaccia seriale a bassa velocità per lo scambio di dati tra dispositivi digitali. Stendendo un cavo fisico tra due apparecchiature elettroniche dotate di una porta RS-232 è possibile realizzare una comunicazione tra di loro. L'interfaccia seriale EIA RS-232 è uno standard costituito da una serie di protocolli elettrici ed informatici che rendono possibile lo scambio di informazioni a bassa velocità tra dispositivi digitali. -dispositivo terminale (DTE) -dispositivo di comunicazione (DCE) CONNETTORI UTILIZZATI: Cavi con più linee e due connettori, a 25 contatti o a 9 contatti per semplificarla. Ciascuna linea costituisce un circuito di interfaccia dedicato al trasferimento di un segnale dal DTE al DCE o viceversa.
COLLEGAMENTO (RS-232) NULL-MODEM: Per effettuare trasferimento di dati, fra due apparecchiature DTE in particolare due PC, occorre incrociare le linee di trasmissione dei due dispositivi e collegare le linee di controllo in modo opportuno. Lo standard originale RS-232 prevedeva solo la connessione di un DTE con un DCE (modem). Con un null - modem vengono invertite le linee di trasmissione e ricezione di un canale di comunicazione seriale in modo da poter permettere a due dispositivi DTE di dialogare direttamente. Ci sono diversi schemi di collegamento null modem in quanto non ne esiste uno standard. CARATTERISTICHE ELETTRICHE (RS-232): La tensione di uscita ad un trasmettitore EIA RS-232 deve essere compresa in valore assoluto tra 5 V e 25 V (quest'ultimo valore ridotto a 13 V in alcune revisioni dello standard). A volte le tensioni in uscita sono intenzionalmente diminuite a +/- 6 V anzichĂŠ 12 V per permettere minori emissioni EM, peraltro sempre critiche, e favorire maggiori velocitĂ di trasmissione. Il ricevitore deve funzionare correttamente con tensioni di ingresso comprese, sempre in modulo, tra i 3 V ed i 25 V.
L’impedenza di uscita del trasmettitore deve in ogni situazione essere maggiore di 300 ohm; l’impedenza di ingresso deve essere compresa tra i 3 ed i 7 kohm, anche a dispositivo spento. Infine, lo slew-rate (cioè la pendenza del grafico del segnale nel passare da 1 a 0 o viceversa) deve essere minore di 30 V/us per evitare eccessive emissioni elettromagnetiche.
INTEGRATO MAXIM 232 Il MAX232 è un circuito integrato che permette il collegamento tra logica TTL o CMOS a 5 V e le tensioni EIA RS-232, partendo solo da un'alimentazione a 5 V. Per ottenere la tensione positiva e negative necessarie per il funzionamento dell'integrato è usata una configurazione a pompa di carica, costituito da circuiti interni all'integrato e quattro condensatori esterni. La capacità effettiva dipende dal tipo di integrato e dalla relativa frequenza di commutazione; L'integrato max 232 è costituito da una sezione ricevente e una trasmittente.
La sezione ricevente del MAX232 è costituita da due porte invertenti che accettano in ingresso una tensione di +/- 12 V ed in uscita hanno un segnale TTL compatibile. La sezione trasmittente ha due driver invertenti con in ingresso TTL compatibile e capaci di erogare a vuoto una tensione di poco meno di +/- 10 V, compatibile con lo standard EIA RS-232.
PIN MAXIM 232 E STRUTTURA DELL'INTEGRATO
RS - 485 ●
L'interfaccia RS-485 consente il collegamento di più driver e più receiver su una sola linea differenziale bilanciata in comunicazione HALFDUPLEX su distanze e con velocità di comunicazione elevate (35 Mbit/s fino a 10 m e 100 kbit/s a 1.200 m). Parlando delle specifiche di questa interfaccia ci interesseremo solo della struttura dei collegamenti e le caratteristiche elettriche (linee driver transceiver e receiver) poiché temporizzazione, formato seriale o parallelo, il connettore, sono scelte lasciate all'utente. I transceiver sono regolati dalla linea RD e possono essere impostati in trasmissione (livello alto) e ricezione (livello basso).
→ La trasmissione è abilitata da un livello sull'ingresso DE. Se non vi sono problemi sulla linea la polarità della tensione tra le due uscite DO E DO negato corrisponde al valore dell'ingresso DI. Se vi sono anomalie l'uscita è in alta impedenza. → La ricezione è abilitata da RE negato mentre il driver è disabilitato dall'ingresso DE=0; tensioni superiori o inferiori a più o meno 200 mV tra RI E RI negato portano l'uscita RO a livelli 1 o 0. Inoltre, se gli ingressi sono aperti RO=1, se il driver è disabilitato RO è alta impedenza.
INTERFACCIA USB L'Universal Serial Bus (USB) è uno standard di comunicazione seriale che consente di collegare diverse periferiche ad un computer. È stato progettato per consentire a più periferiche di essere connesse usando una sola interfaccia standardizzata ed un solo tipo di connettore, e per migliorare la funzionalità plug-and-play consentendo di collegare o scollegare i dispositivi senza dover riavviare il computer.
CARATTERISTICHE PRINCIPALI: -Permette di connettere a ciascun HOST fino a 127 dispositivi -Supporta l'installazione Plug and Play -Rimozione dispositivi senza dover spegnere il pc -E' in grado di erogare fino a 500 mA -Basso costo
ARCHITETTURA: Un sistema con interfaccia USB è unito da una configurazione gerarchica, e si compone di diversi elementi: -Unità centrale di controllo (generalmente un PC denominato host, l'unità contiene la porta USB con il nodo principale, il root boot, da cui si divide la connessione) -Le funzioni (unità e periferiche usb connesse esempio un mouse -Uno o più nodi (hub) che costituiscono ciascuno il collegamento di più dispositivi.
TRASFERIMENTO DATI: L'interfaccia usb consente tre fondamentali velocità: 1,5 Mbit/s; 12 Mbit/s; 480 Mbit/s (2.0); 4,8 Gbit/s (3.0) I dati sono trasferiti in forma seriale su due linee twistate e sono modulati in banda base con una codifica NZRI. Il trasferimento fra l'host e i dispositivi connessi è temporizzato. Esistono 4 metodi di trasmissione a seconda del tipo di applicazione: BULK: Utilizzato per periferiche con grande quantità di dati da trasferire, per le quali il trasferimento comunque può essere differito fino a che il canale di comunicazione non è libero. CONTROL: Utilizzato dall' host per verificare lo stato dei dispositivi periferici. INTERRUPT: Usato per dispositivi che inviano una grande quantità di dati in poco tempo e irregolarmente, esempio tastiera e mouse. ISOCRONUS: Si utilizza quando il flusso dei dati è continuo e regolare, esempio in trasferimento di informazioni audio e video.
SISTEMI DI CONNESSIONE: Tutti i dispositivi USB sono dotati di un connettore a 4 poli (o 5 poli se i connettori sono micro). Ce ne sono di differenti tipi con diverse dimensioni ma le funzioni dei pin rimangono invariate.