Dispositivos periféricos - Escuela de Ingeniería Electrónica

Dispositivos periféricos
Puerto serie y USB
William Marin 2007
Escuela de Ingeniería Electrónica
Puerto Serie
El puerto serie provee un protocolo estándar y conectores
estándar que permite conectar dispositivos como modems al
sistema de computadora.
•Llamados también puertos COM
•Son bi-direccionales (información viaja en dos direcciones)
•Half duplex: utiliza una misma línea para transmitir
datos
•Full duplex: utiliza líneas diferentes para transmitir
datos
•Dependen de un chip regulador especial (UART)
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Conectores Serie
•Puede ser de 9 o 25 pines
•Originalmente el uso principal de un puerto serial
era el de conectar un modem a la computadora
Conectores Serie
9-pin connector:
1. Carrier Detect - Determines if the modem is connected to a working phone line.
2. Receive Data - Computer receives information sent from the modem.
3. Transmit Data - Computer sends information to the modem.
4. Data Terminal Ready - Computer tells the modem that it is ready to talk.
5. Signal Ground - Pin is grounded.
6. Data Set Ready - Modem tells the computer that it is ready to talk.
7. Request To Send - Computer asks the modem if it can send information.
8. Clear To Send - Modem tells the computer that it can send information.
9. Ring Indicator - Once a call has been placed, computer acknowledges signal (sent from modem) that a ring is detected.
25-pin connector:
1. Not Used
2. Transmit Data - Computer sends information to the modem.
3. Receive Data - Computer receives information sent from the modem.
4. Request To Send - Computer asks the modem if it can send information.
5. Clear To Send - Modem tells the computer that it can send information.
6. Data Set Ready - Modem tells the computer that it is ready to talk.
7. Signal Ground - Pin is grounded.
8. Received Line Signal Detector - Determines if the modem is connected to a working phone line.
9. Not Used: Transmit Current Loop Return (+)
10. Not Used
11. Not Used: Transmit Current Loop Data (-)
12. Not Used
13. Not Used
14. Not Used
15. Not Used
16. Not Used
17. Not Used
18. Not Used: Receive Current Loop Data (+)
19. Not Used
20. Data Terminal Ready - Computer tells the modem that it is ready to talk.
21. Not Used
22. Ring Indicator - Once a call has been placed, computer acknowledges signal (sent from modem) that a ring is detected.
23. Not Used
24. Not Used
25. Not Used: Receive Current Loop Return (-)
Voltage sent over the pins can be in one of two states, On or Off. On (binary value "1") means that the pin is transmitting a signal
between -3 and -25 volts, while Off (binary value "0") means that it is transmitting a signal between +3 and +25 volts...
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Control de Flujo
• Habilidad de un artefacto de comunicarle a
otro artefacto que detenga la transmisión de
datos.
• Comandos que permiten el control de flujo:
Request to Send (RTS)
• Clear To Send (CTS)
• Data Terminal Ready (DTR)
• Data Set Ready (DSR)
•
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Puerto Serie y UARTs
-PC original
2 ptos serie, RS232c
COM1 dir 3F8, IRQ4
COM2 dir 2F8, IRQ3
-PCs actuales
El BIOS permite tener más
puertos serie RS232c. Windows
asigna por PNP las direcciones
de puerto y IRQ.
Chips UART
(Universal Asynchronous ReceiverTransmitter)
Encargados de convertir la
información de paralelo a serie y
viceversa. Introducen el protocolo
serial y en ellos se define la
velocidad de transmisión y
recepción.
UART8250- Chip original
-Control de Flujo
Se puede configurar protocolo
hardware o software. Velocidades
de hasta 115200 bps en UARTs
estándar.
Info. Serie
al exterior
Línea de int.
TxD
UART
Info.
Paralela
RxD
Handshake
DTR, CTS...
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Configuración
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UART16550AF
Líneas de
interrupción
y solicitud de
DMA
Info.
Paralela
al bus
datos del
CPU
F
I
F
O
Info. Serie al exterior
Circuito
controlador
de flujo
paralelo-serie.
Búfers
de
transmisión y
recepción
UART 16550AF
Chip de alta velocidad para
puertos serie mejorados ESP, de
hasta 115200 bps. El búfer doble
es de hasta 1024 bytes y tiene un
controlador de flujo incorporado.
TxD
RxD
Líneas de handshake
DTR, CTS, etc.
FIFO: Memoria búfer, primero
en entrar, primero en salir.
En UART 16550A se tienen dos
búfers, una para transmitir y
otro para recibir, para acelerar
velocidad
asegurando
comunicación Full-Dúplex.
Pueden programarse varios
canales DMA en él.
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Diagnósticos de puerto serie
Conectando dos PC
-Se requiere sofware de prueba
(i.e. Checkit) para hacer las
pruebas de software. Para pruebas
de hardware es necesario además
un conector de prueba loopback.
-Se usa un cabla Laplink serial o paralelo. En
caso de usar puerto paralelo, este debe
configurarse en BIOS con compatibilidad EPPECP. En panel de control de red se crea nueva
conexión y se escoge la opción para el cable
respectivo. En el caso serial puede escogerse
protocolo tanto hardware como software.
RS232 Asignación de pines DB9
Pin 1 Received Line Signal
Detector (Data Carrier Detect)
Conector
loopback
Ejemplo de cables Laplink
para conectar dos PC por
puerto serie.
Pin 2 Received Data
Pin 3 Transmit Data
Pin 4 Data Terminal Ready
Con handshake puenteado
Pin 5 Signal Ground
Pin 6 Data Set Ready
Pin 7 Request To Send
Pin 8 Clear To Send
Pin 9 Ring Indicator
Nota: conector
RS232c en PC es
macho, por tanto
se requiere un
conector loopback
hembra
Con handshake entre las PC
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Puerto Paralelo
“
“
“
Diseñado originalmente para la IBM-PC como puerto de conexión a
impresoras. La computadora se diseñó específicamente para
trabajar con impresoras marca Centronics, pero con un conector de
25 pines para pasar a uno de 36 pines. (por eso se le conoce
también como cable Centronics).
Cuando una PC envía datos a un dispositivo por medio del puerto
paralelo, envía 8 bits de datos (un byte) a la vez. El estándar
paralelo es capaz de enviar de 50 a 100 kilobytes/s.
El protocolo de comunicación se establece por medio de líneas de
control extra que indican cuando el dispositivo está listo (online),
puede recibir datos (acknowledge), ocupado (busy), o sin papel
(out of paper). A su vez, la computadora puede inicializar la
impresora (initialize), indicar que se están mandando datos (strobe)
o alimentar página (autofeed).
10
Cable Paralelo
LPT-Centronics
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Modos Puerto Paralelo
Modo SPP
•Especificación original para puertos paralelos era
unidireccional. Conocida como SPP (Standard
Parallel Protocol)
•En la PC original, se reservaron los puertos 378H y
278H, llamados LPT1 y LPT2, con la interrupción
asignada IRQ5.
•A partir de la PS/2 IBM ofreció puertos paralelos
bidireccionales (1987). Estos podían ser half-duplex,
si usaban los mismos pines de datos, o full-duplex,
si usaban los pines del 18 al 25, que originalmente se
planearon como tierras.
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Modos Puerto Paralelo
Modo EPP
•El EPP (Enhanced Parallel Port) se creó por Intel,
Xircom y Zenith en 1991. Permite transferencias de
0,5 hasta 2 MB/s. Se planeó para dispositivos de
alta velocidad como escáneres o discos
removibles
que
necesitaban
conectarse
externamente a la PC, de una manera más barata
que por medio de puertos SCSI.
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Modos Puerto Paralelo
Modo ECP
•En 1992 Microsoft y Hewlett-Packard anunciaron el Extended
Capabilities Port (ECP). ECP estaba dirigido a impresoras,
pero con la ventaja de que podía acceder a un canal de DMA
en la PC. Este modo da a veces problemas para conectar
computadoras por sus puertos paralelos. Para ello a veces es
mejor usar el EPP.
•En 1994, la IEEE anunció el
estándar IEEE1284, que une las
dos especificaciones. Para que
esta especificación trabaje, tanto
el sistema operativo como el
dispositivo
paralelo
deben
soportar la especificación. La
mayor parte de las computadoras
se autoconfiguran en este modo.
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Puerto USB
(Universal Serial Bus)
•
•
•
•
•
•
La computadora actúa como anfitrión (host) o amo.
Se pueden conectar hasta 127 dispositivos a un anfitrión,
ya sea directamente o por medio de hubs.
Los cables USB tienen máximo de 5 metros. Con hubs
ACTIVOS, los dispositivos pueden estar hasta 30 metros
lejos de la computadora
Tasa de transmisión máxima de 12 Mbits/s.
Con USB 2.0 el bus de datos tiene una tasa máxima de
480 Mbits/s
Cada dispositivo individual puede pedir un máximo de 6
Mbits/s.
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Puerto USB
(Universal Serial Bus)
•
•
•
•
•
Un cable USB tiene dos alambres de alimentación (+5V y
tierra) y un par trenzado para datos.
La computadora puede dar un máximo de 500 mA a 5 V.
Los dispositivos de bajo consumo pueden alimentarse
desde el bus (como ratones o teclados). Los de alto
consumo necesitan alimentación extra.
Los dispositivos USB son intercambiables en caliente
“
.
Hot Swappable “
Los dispositivos USB pueden ponerse a dormir cuando la
computadora entra en modo de ahorro de energía.
16
Problema USB
„
EL problema de
USB (para
capturadoras de
video por
ejemplo), es que
el ancho de banda
del bus USB no es
constante ya que
depende de la
utilización del
CPU.
17
Ancho de banda USB
18
Puerto USB
Conectores
•
•
En el USB los conectores están
estandarizados.
Los tipo A, generalmente van
hacia la computadora
(upstream).
Conector tipo A
•
Los tipo B vienen de la
computadora y se conectan al
dispositivo externo
(downstream)
Conector tipo B
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20
Tipos de conector
A
B
21
Tipos de conector
Micro
USB
Mini (B)
USB
B - USB
A -Hembra
A -Macho
micro USB: Nuevo tipo de conector (2007), pensado para reemplazar a los
“mini”, especialmente en teléfonos celulares y reproductores mp3
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Puerto USB
(Universal Serial Bus)
•
•
•
•
•
Cuando la computadora arranca, hace una
búsqueda de dispositivos conectados y les
asigna una dirección a cada uno
(enumeración). Sucede igual cuando se
conecta otro dispositivo.
Una vez enumerado, el dispositivo informa
al bus que tipo de transferencia va a
utilizar
Modo
interrupción.
Se
usa
para
dispositivos que envían muy pocos datos,
como un teclado.
Modo bulto o bulk. A dispositivos como
una impresora, se les envían bultos de
hasta 64 bytes para aumentar la velocidad.
Modo asincrónico. Se usa en dispositivos
que
necesitan
datos
continuamente
(streaming device) como los parlantes.
Estos envíos se hacen en tiempo real, sin
corrección de error.
23
Puerto USB
Hubs
•Los
Hubs
expanden
la
capacidad de un bus USB. Se
pueden además añadir buses
extra por medio de tarjetas PCI
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Cable USB:
•Tiene dos cables de
alimentación (rojo=5V) y
(café=GND)
•Un par trenzado amarillo y azul
que transporta los datos.
•El cable debe estar blindado
25
Longitud máxima de cable
„
„
La máxima longitud de un
cable USB estándar debe ser
5 metros (un poco más de
16 pies). La razón principal el
el tiempo máximo de ida y
vuelta permitido de 1500 ns.
Si un dispositivo no responde
a los comandos del “host”
(PC) en ese tiempo, el host
considera que se perdió la
comunicación.
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Consumo de energía
27
Consumo de energía.
La especificación 2.0 de
USB provee una
alimentación de 5 V ±5%
(4,75Vmin..5,25Vmax) en
un solo cable del que los
dispositivos pueden
demandar corriente.
Inicialmente a un
dispositivo se le permite
consumir un máximo de
100 mA. Puede solicitar
más en múltiplos de 2 mA
hasta un máximo de
500 mA .
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USB 2.0
(High-speed USB)
•El estándar 2.0 fue lanzado en Abril del 2002 y
sirvió como actualización de la versión 1.1
•Provee una velocidad 40 veces mayor que la
versión 1.1 pero mantiene la compatibilidad para
versiónes anteriores
•Soporta tres modos de diferente velocidad (1.5, 12
and 480 megabits por segundo
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