ELETTRONICA II. Prof. Dante Del Corso - Politecnico di Torino. Gruppo H: Sistemi Elettronici Lezione n H - 5: Collegamenti seriali Conclusione

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1 ELETTRONICA II Prof. Dante Del Corso - Politecnico di Torino Gruppo H: Sistemi Elettronici Lezione n H - 5: Collegamenti seriali Conclusione Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n. 1-15/11/97

2 Sistemi elettronici 5 Caratteristiche dei collegamenti seriali Sincronismo di bit, parola, messaggio Protocollo seriale asincrono e sincrono Collegamenti RS232 Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n. 2-15/11/97

3 Caratteristiche dei collegamenti seriali Unico filo di connessione (o pochi fili) Utilizzati per lunghe distanze, alte velocita, semplificazione del cablaggio Ogni ciclo trasferisce un solo bit Problemi di protocollo: Sincronizzazione a livello di bit Controllo di flusso Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n. 3-15/11/97

4 Sistema di collegamento seriale LOAD DATO TX CKRX PISO DATS SIPO CKTX DATO RX READY trasmettitore ricevitore Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n. 4-15/11/97

5 Trasmissione seriale DATO T BIT CKTX DATS CKRX Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n. 5-15/11/97

6 Trasmissione del dato LOAD BIT CKTX DATS LSB READY DATO Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n. 6-15/11/97

7 Sistemi elettronici 5 Caratteristiche dei collegamenti seriali Sincronismo di bit, parola, messaggio Protocollo seriale asincrono e sincrono Collegamenti RS232 Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n. 7-15/11/97

8 Livelli di sincronismo Bit: caricamento corretto nel registro ricevitore fase di CKRX Carattere: riconoscimento di MSB e LSB attivazione di READY Messaggio: attribuzione del significato ai caratteri (intestazione, lunghezza,...) Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n. 8-15/11/97

9 Sincronismo di bit Stesso clock lato TX e RX Estrazione del clock RX dal segnale ricevuto (modem sincroni) Oscillatori indipendenti; oscillatore lato RX sincronizzato (protocollo asincrono) Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n. 9-15/11/97

10 Stesso clock CKRX DATI CKTX CLOCK ricevitore trasmettitore Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

11 Estrazione del clock dai dati MODEM DATI + CLOCK CKTX CKRX trasmettitore MODEM ricevitore Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

12 Sincronizzazione del clock lato RX trasmettitore DATI CKRX CKTX ricevitore Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

13 Sistemi elettronici 5 Caratteristiche dei collegamenti seriali Sincronismo di bit, parola, messaggio Protocollo seriale asincrono e sincrono Collegamenti RS232 Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

14 Protocollo seriale asincrono Il clock viene generato e sincronizzato al ricevitore La linea a riposo é in uno stato definito (H) Un carattere puó essere trasmesso in qualunque momento L inizio di un carattere viene segnalato con uno stato L Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

15 Trasmissione seriale linea a riposo CARATTERE START bit Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

16 Trasmissione seriale linea a riposo CARATTERE DATO START bit LSB STOP bit (1 o 2) Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

17 Trasmissione seriale linea a riposo CARATTERE DATO T BIT START bit STOP bit (1 o 2) Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

18 Sequenza di caratteri carattere carattere carattere dato dato dato linea a riposo START bit STOP bit Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

19 UART I circuiti che gestiscono collegamenti seriali asincroni sono detti UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) L UART comprende i registri P-S e S-P, e ricava il sincronismo di bit (dallo START) e verifica il formato dei caratteri (STOP) Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

20 Sincronizzazione nell UART Si verifica lo stato della linea Se diventa bassa, e rimane in questo stato per T BIT /2, e uno start bit sincronizza il clock di bit inzia il conteggio dei bit (periodi di CKRX) Al termine del carattere verifica la presenza di STOP bit Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

21 Procolli seriali sincroni La trasmissione usa codifiche o modulazioni che permettono di estrarre il clock dal segnale ricevuto Il sincronismo di carattere viene inserito con sequenze speciali Il ricevitore riconosce queste sequenze per individuare la posizione dei caratteri e l inzio dei messaggi Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

22 LABORATORIO Trasmissione seriale con protocollo asincrono Formato del carattere Sequenza di caratteri Livelli secondo lo standard RS 232 Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

23 Trasmissione su linea seriale Trasmissione del carattere U Codice ASCII di U = 55 Hex = Bin Sulla linea: Start LSB MSB Parità Stop pari Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

24 Sistemi elettronici 5 Caratteristiche dei collegamenti seriali Sincronismo di bit, parola, messaggio Protocollo seriale asincrono e sincrono Collegamenti RS232 Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

25 Collegamenti RS232 Collegamento seriale piu diffuso Nato per calcolatore-modem-terminale (EIA RS 232-C), ma usato anche per stampanti, mouse, plotter,... Definisce: connettore livelli elettrici significato dei segnali Corrisponde alla norma V24 CCITT Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

26 RS 232 originario linea telefonica?????? CALCOLATORE TERMINALE Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

27 RS 232 originario linea telefonica MODEM DCE DTE CALCOLATORE RS 232-C MODEM DCE DTE TERMINALE Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

28 Terminologia DTE: DCE: Data Terminal Equipment (calcolatore, stampante, terminale,..) Data Communication Equipment (modem) I connettori hanno polarita e verso dei segnali ben definiti: DTE: maschio; pin 4, 2,..: out DCE: femmina; pin 4, 2,..: in Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

29 RS 232-C Connettore: DB 25 Livelli elettrici: stato trasmettitore ricevitore V > + 3 V V < - 3 V Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

30 Segnali principali nome direzione DTE(m) DCE(f) pin (DB25) Terra (protezione) Massa (segnale) - 7 GND Dato trasmesso >>>> 2 TXD Dato ricevuto <<<< 3 RXD Request To send >>>> 4 RTS Clear To Send <<<< 5 CTS Data Set Ready <<<< 6 DSR Data Carrier Detect <<<< 8 DCD Data Terminal Ready >>>> 20 DTR Ring Indicator <<<< 22 RI... Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

31 Segnali principali nome direzione DTE(m) DCE(f) pin (DB25) Terra (protezione) Massa (segnale) - 7 GND Dato trasmesso >>>> 2 TXD Dato ricevuto <<<< 3 RXD Request To send >>>> 4 RTS Clear To Send <<<< 5 CTS Data Set Ready <<<< 6 DSR Data Carrier Detect <<<< 8 DCD Data Terminal Ready >>>> 20 DTR Ring Indicator <<<< 22 RI... Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

32 Procedure di collegamento Sequenza da Nicoud Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

33 Uso improprio dello RS 232 linea telefonica MODEM MODEM DCE DCE DTE RS 232-C?? DTE CALCOLATORE TERMINALE Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

34 Due possibilitá: Collegamento DTE - DTE - interporre un modulo che simula la catena Modem1 - linea - Modem2: NULL MODEM - trasformare uno degli apparati in DCE Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

35 TXD RXD RTS CTS DSR DTR... GND Esempio di null-modem pin (DB25) TXD 2 RXD 3 RTS 4 CTS 5 DSR 6 DTR GND 7 Il null modem esegue gli scambi di piedini (uscita TXD su ingresso RXD,...) e la richiusura di alcune linee di controllo (RST-CTS,..) Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

36 Collegamenti RS 232 attuali Lo RS232 originario prevede tutti i segnali di controllo per modem, e connettore DB 25 Per gli altri usi basta un sottoinsieme di segnali (minimo 2) Connettore ridotto (DB 9) E di uso corrente un protocollo asincrono, con cadenze di 300, , bit/s (non specificato dallo RS 232!) Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

37 Sommario Collegamenti seriali Caratteristiche Sincronismo di bit, carattere,... Protocollo sincroni e asincroni RS 232 e varianti Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

38 Conclusioni Obbiettivo: Mettere in condizione di comprendere sistemi elettronici digitali e misti, ed effettuare semplici progetti La tecnologia elettronica é in continua evoluzione Il mantenimento richiede un piano di formazione continua Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

39 Altri testi Amplificatori operazionali, elettronica applicata analogica: S. Franco, Amplificatori Operazionali e Circuiti Integrati Analogici Hoepli, 1992 Circuiti integrati digitali: D. Hodges, H. Jackson, Analisi e progetto di circuiti integrati digitali Boringhieri, 1991 Elettronica II - Dante Del Corso - Gruppo H - 4 n /11/97

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