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25/1/20141REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI25/1/20141 1 1 REDES INDUSTRIAIS SEMANA 10 – TRANSMISSÃO SERIAL DE SINAIS EM REDES INDUSTRIAIS.

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1 25/1/20141REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI25/1/ REDES INDUSTRIAIS SEMANA 10 – TRANSMISSÃO SERIAL DE SINAIS EM REDES INDUSTRIAIS

2 25/1/20142REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Objetivo da Transmissão Serial n n Necessidade de comunicação com equipamentos a distância. n n É um caso particular da transmissão paralela em que apenas um bit é transmitido por vez, de forma sequencial, um após o outro.

3 25/1/20143REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Transmissão Paralela n n Transmissão de dados mais custosa e complexa. n n Necessita mais de um canal de comunicação. n n Baixa imunidade a ruídos. n n Utilizada em curtas distâncias. n n Custo elevado. n n Apresenta maiores velocidades durante a transmissão de dados.

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6 25/1/20146REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Transmissão Serial n n Menos complexa. n n Necessita apenas de um canal de comunicação. n n Apresenta menores velocidades durante a transmissão de dados. n n Menor custo. n n Maior imunidade a ruídos.

7 25/1/20147REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Comunicação Serial x Paralela

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10 25/1/201410REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modo Síncrono de Comunicação n n Um dos sistemas conectados deve gerar um clock que deve ser seguido pelos demais sistemas. n n Os clocks do transmissor e receptor não devem estar sincronizados e o tempo é dividido em intervalos fixos que corresponde a 1 bit. n n O termo síncrono refere-se a esse intervalo fixo de cada bit de dados, transmitidos continuamente através do meio de transmissão. n n Não é tão sensível a distorções e pode trabalhar em velocidades bem mais altas. n n Protocolos com envio de blocos de caracteres.

11 25/1/201411REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modo Síncrono de Comunicação

12 25/1/201412REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Modo Assíncrono de Comunicação n n Não existe a necessidade de gerar um sinal de sincronismo externo (clock). n n Os dois sistemas devem ter geradores de clock internos programados para a mesma velocidade de modulação (baud rate). n n Transmissão de caractere a caractere (byte a byte). Protocolo do tipo bit de paridade. n n A transmissão pode começar a qualquer momento.

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16 25/1/201416REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Sistemas BIT

17 25/1/201417REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Ex.: pager Ex: walkie-talkie Ex.: Transmissão de dados

18 25/1/201418REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Classificação das Interfaces Seriais quanto a Referência n n Quanto à referência dos sinais em relação ao terra as interfaces seriais classificam-se em: n n Desbalanceadas: sinal de dados tem como referência o terra dos sistemas conectados. Para uma transmissão full duplex bastam 3 fios. Pequena imunidade a ruídos. n n Balanceada: para cada sinal de dados tem-se uma referência desconectada do terra. Para uma transmissão full duplex precisa-se de 2 pares de fios. Um par de fios para uma transmissão half- duplex ou simplex. Alta imunidade a ruídos.

19 25/1/201419REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Principais Padrões de Interface Serial n n Os padrões para interface serial especificam as características: elétricas, mecânicas e funcionais dos circuitos entre dois equipamentos e determinam nomes, números e fios necessários para se estabelecer a comunicação. n n São estabelecidos pela TIA (Associação Internacional de Telecomunicações) e pela EIA (Associação Internacional de Eletrônica).

20 25/1/201420REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Principais Padrões de Interface Serial n n RS-232 n n RS-422 n n RS-485 n n V.35 n n USB

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22 25/1/201422REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI RS-232 n n Surgiu em Criado para interligar ETD com ECD (Modems). n n Emprega transmissão desbalanceada. n n Fios básicos para transmissão são o Txd (transmitted data) e o Rxd (Received data) e SG (Signal Ground). n n A diferença básica entre ETD e ECD é: n n No ETD o pino 2 (do conector padrão de 25 pinos) é Txd e o pino 3 é Rxd. No ECD o pino 2 é Rxd e o pino 3 Txd. n n Para conectar 2 ETDs é necessário que a linha de Txd de um seja a linha de Rxd do outro.

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25 25/1/201425REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI RS 232 n n Em muitos casos é necessário para ETD saber se o ECD está pronto para receber. Ou seja, é necessário que o receptor envie uma informação para o transmissor. n n Esta informação é chamada de controle de fluxo (handshaking) e pode ser enviada via software (pouco utilizado) ou via hardware. n n Numa transmissão de um ETD para um ECD o pino 6 é usado para isto e o sinal chama-se DSR (Data Set Ready) n n O pino 5 tem a mesma função e o sinal é conhecido como CTS (Clear To Send) n n Já em uma transmissão de um ECD para um ETD os sinais utilizados são DTR (Data Terminal Ready) no pino 20 e RTS (Request to Send) no pino 4. n n Os últimos 2 sinais mais utilizados são são o RI (Ring Indicator), usado para o MODEM sinalizar que o telefone está tocando e o CD (Carrier Detect). n n No toal são mencionados nas linhas externas 9 pinos e por isso utilizar o conectro DB9 (9 pinos). n n O conector de 25 pinos (DB25) é muito utilizado nos microcomputadores compatíveis IBM-PC.

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27 25/1/201427REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI RS 232 n n Como a comunicação é digital deve-se definir o que é o bit 0 e o que é o bit 1. n n No RS-232 o bit zero é uma tensão positiva entre +5V e + 15V para saída e entre + 3V e +15V para a entrada. n n Já o bit 1 é uma tensão negativa variando entre -5 e – 15V para a saída e -3V e -15V para entrada. n n Todos esses níveis de tensão são em relação ao SG (Sinal Ground)

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30 25/1/201430REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI RS 232 n n A transmissão por RS-232 tem o alcance de 15 m, porém a distância efetiva está relacionada diretamente com a taxa de transmissão, o cabo utilizado e as condições de ruído do ambiente. n n O RS-232 é compatível com o padrões ITU V.24 e V.28 e ISSO 2110.

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34 25/1/201434REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI As funções dos sinais da norma EIA 232 podem ser divididas em 6 categorias:

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40 25/1/201440REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI RS-422 n n Interface balanceada. n n O nível 1: 2 a 12V para a saída (tx) e 0,2 a 12V para entrada (rx). n n Não define um conector físico específico. n n Usa muitos conectores diferentes: DB9, DB25 com pinagem não padronizada. DB25 com padrão RS-530 e DB37 com padrão RS-449. n n O padrão especifica um driver simples unidirecional com múltiplos receptores (até 32). n n O RS-422 suporta circuitos ponto-a-ponto ou multi-drop mas não suporta circuitos multi-ponto (RS-485). n n Utilizado para transmissões a até 1200 m com altas velocidades. n n São necessários 2 pares de fios para transmissão duplex. n n Os sinais de controle (RTS, DTS, DTR, CTS) não estão presentes. n n A versão desbalanceada para a RS-422 é a RS-423.

41 25/1/201441REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Circuito da Interface RS-422

42 25/1/201442REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Driver RS-422

43 25/1/201443REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI RS-485 n n No protocolo RS-485 há apenas um par de fios para transmissão e recepção que deve ser compartilhado. n n Vantagem: possibilidade de interligar vários equipamentos que podem se comunicar entre si através do mesmo cabo, diferente do RS-232 por exemplo. n n Muito usado em sistemas industriais onde há sistemas automatizados ligados em rede. n n Desvantagem: comunicação half-duplex. O protocolo para acesso ao meio pode ser Ethernet ou Mestre-Escravo.

44 25/1/201444REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Ligação RS-485

45 25/1/201445REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI RS-485 n n È necessário a inserção de resistores nas 2 extremidades do cabeamento da rede como na Ethernet. n n Muitos equipamentos já possuem este resistor internamento sendo acionados por dip-switches quando colocados na extremidade da rede.

46 25/1/201446REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Localização dos resistores de terminação em rede RS-485 (3.14)

47 25/1/201447REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Dip-switches utilizados para adicionar o resistor de terminação.

48 25/1/201448REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Qual a diferença de comunicação RS-232 e RS-485? n n RS-232 é o protocolo padrão de comunicação serial. n n Com este protocolo você poderá utilizar apenas um microterminal conectado a porta serial do PC com uma distância máxima de até 30 metros. n n Caso exista a necessidade de conectar mais de um equipamento em uma mesma porta serial utiliza-se o protocolo RS-485. n n Neste caso usa-se um conversor de protocolos denominado CP-100. n n Esta configuração física permite utilizar até 32 equipamentos em uma única porta serial do PC e com distância máxima de até 1200 metros

49 25/1/201449REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Qual a função do CP-100? n n Conversor de protocolos de uso obrigatório em redes RS-485. Converte o protocolo padrão RS-232 da porta serial do PC para o protocolo RS-485 possibilitando a conexão de até 32 equipamentos na mesma porta serial.

50 25/1/201450REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI V.35 n n V.35 é o padrão internacional de transmissão de dados a 48 kbps usando grupos de circuitos de banda de 60 a 108 kHz. n n Este padrão é comumente utilizado para DTE ou DCE fazendo a interface com uma portadora digital (sinal digital) de alta velocidade.

51 25/1/201451REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Cabo para Interface V.35 DTE (DB25M/M34M)

52 25/1/201452REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Aspecto Final do Cabo

53 25/1/201453REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Conector V.35 e Capa

54 25/1/201454REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Pinos Estampados para Crimp

55 25/1/201455REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Adaptador V.35

56 25/1/201456REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Cabo V.35 Montado

57 25/1/201457REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Cabo Adaptador V.35

58 25/1/201458REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Tabela Comparação entre Padrões RS-232, RS-423, RS-422, RS-485

59 25/1/201459REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Baud Rate x Distância

60 25/1/201460REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI USB n n Criado em 1995 através de uma aliança entre empresas como Microsoft, Compaq, Intel, HP, Lucent, NEC, Philips. n n Muito usado na interligação de periféricos e computadores PC como webcam, impressoras, pendrive, scanner, etc. n n Seu uso tem crescido em ambiente industrial na interligação entre CLP e PC, visando principalmente a programação e monitoramento de CLP, papel este feito por portas seriais RS-232. n n Permite o uso de HUBs USB, que disponibiliza 4 ou 8 outras portas USB, expandindo a quantidade de dispositivos que se pode conectar através de uma porta USB.

61 25/1/201461REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI O Padrão USB utiliza conectores A (conectar no computador - upstream) e B(conectar no dispositivo – downstream)

62 25/1/201462REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Teoricamente podemos conectar até 127 dispositivos USB em uma única porta, porém a velocidade de transmissão de dados de todos os equipamentos envolvidos é comprometida.

63 25/1/201463REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Um HUB possui tipicamente 4 portas novas, mas não está limitado a isso. Você conecta o HUB ao computador e então liga os dispositivos (ou outros hubs) a ele. Encadeando diversos HUBs é possível ter muitas portas USB disponíveis em um único Computador.

64 25/1/201464REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI USB n n Em redes industriais, hubs USB têm sido utilizados na camada física ao interligar-se CLP e redes Ethernet Industrial. n n O padrão USB é plug and play, permitindo a fácil instalação de dispositivos sem precisar desligá-los pela identificação automática e disponibilidade imediata de seus recursos, não sendo necessário a escolha manual de endereços físicos de HW e nem de requisição de interrupção. n n A versão 1.0 permite taxas de transmissão de 1,5 Mbps. n n A versão 1.1 permite velocidades de 1,5 Mbps até 12 Mbps. n n A versão 2.0 permite velocidades de até 480 Mbps (60 MBytes por segundo) mantendo a compatibilidade com as versões anteriores.

65 25/1/201465REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Adaptadores USB

66 25/1/201466REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI Adaptador USB para Porta Serial

67 25/1/201467REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI - O USB é um barramento serial, por isso os conectores possuem apenas 4 contatos, sendo 2 para a transmissão dos dados (um para enviar, outro para receber) e os outros 2 para a transmissão de eletricidade. - Os 2 pinos para a transmissão de dados são os dois centrais, enquanto os para energia são os 2 externos. - Olhando um conector USB com os contatos virados para baixo, o pino da direita é o positivo, enquanto o da esquerda é o neutro. - Dentro do cabo, o fio vermelho é o positivo, o preto é o neutro, enquanto o verde e o branco são os usados para transmissão de dados. O padrão é balanceado.

68 Conector FireWire – Padrão IEEE 1394 n FireWire é um método de transferência de informações entre dispositivos digitais, em especial, equipamentos de áudio e vídeo. n Também conhecido como IEEE 1394, o FireWire é rápido: sua última versão atinge velocidades de até 800 Mbps. n No futuro, quando os fabricantes renovarem os atuais cabos, a expectativa é de que esse número pule para inacreditáveis 3,2 Gbps. n É possível conectar até 63 dispositivos a um barramento FireWire. n Os sistemas operacionais Windows (98 e posteriores) e Mac OS (8.6 e posteriores) são compatíveis com essa tecnologia. 25/1/201468REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

69 Conector FireWire – Padrão IEEE 1394 n Digamos que a sua filmadora digital esteja conectada ao seu computador. Quando ele é iniciado, cria uma fila de dispositivos conectados ao barramento e distribui um endereço a cada um deles, em um processo chamado de enumeração. filmadora digital computadorfilmadora digital computador n O FireWire é plug-and-play, ou seja, se você conectar um dispositivo FireWire, ele será detectado automaticamente pelo sistema operacional, que pedirá o disco com o driver do dispositivo. sistema operacionalsistema operacional n Se ele já tiver sido instalado anteriormente, o computador simplesmente o ativa e comunica-se com ele. n Os dispositivos FireWire são hot pluggable, o que significa que podem ser conectados e desconectados a qualquer momento, mesmo que o fornecimento de energia esteja ligado. energia 25/1/201469REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

70 Porta Firewire de um Notebook 25/1/201470REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

71 Conector FireWire – Padrão IEEE 1394 n Criado originalmente pela Apple e padronizado em 1995 como Barramento Serial de Alto Desempenho IEEE 1394, o FireWire é muito similar ao Barramento Serial Universal (USB). Barramento Serial UniversalBarramento Serial Universal n Os designers do FireWire tinham em mente vários objetivos quando o criaram: n alta taxa de transferência n capacidade de colocar vários dispositivos no barramento n facilidade de uso n função hot-pluggable (conectar os equipamentos sem os desenergizar) n fornecimento de energia pelo cabo n desempenho plug-and-play n baixo custo de cabeamento n baixo custo de implementação 25/1/201471REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

72 Especificações FireWire n FireWire 400 (1394a) n Taxas de transferência de até 400 Mbps n Distância máxima entre dispositivos de 4,5 m (comprimento do cabo) n FireWire 800 (1394b) n Taxas de transferência de até 800 Mbps n Distância máxima entre dispositivos de 100 m (comprimento do cabo) 25/1/201472REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

73 HD Externo FireWire 25/1/201473REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

74 Conector FireWire 25/1/201474REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI As imagens mostram os conectores e as entradas FireWire que são padrão de mercado. Note que é possível encontrar cabos com conectores de 9 vias em uma ponta e 4 ou 6 vias na outra. Assim, dispositivos FireWire 400 podem ser usados em aparelhos com FireWire 800, quando há compatibilidade.

75 FireWire Conectores de 9 e 6 pinos Portas USB, FireWire e Ethernet

76 FireWire n n O cabo que permite a conexão de dispositivos em uma interface FireWire 400 é composto por até 6 vias (ou seja, 6 pequenos fios internos). n n Dessas, duas vias são utilizadas para a alimentação elétrica, enquanto que as demais - separadas em pares - tratam especificamente da transmissão e sincronismo dos dados. n n Note que alguns cabos podem conter 4 vias ao invés de 6. Neste caso, os fios de transmissão de energia não existem. n n No caso do FireWire 800, o cabo pode conter até 9 vias. n n Das três vias adicionais, duas servem para reforçar a proteção do cabo, de forma que este não receba ou emita interferências. n n A terceira via adicional não tem nenhum função específica.

77 FireWire 400 e 800

78 Plug FireWire 6 Pinos 25/1/201478REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI

79 Diagrama dos conectores FireWire de 6 e 4 pinos 25/1/201479REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI


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