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04/11/23 1REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI04/11/23 104/11/23 104/11/23 1
REDES INDUSTRIAISREDES INDUSTRIAIS
SEMANA 10 – TRANSMISSÃO SERIAL DE SEMANA 10 – TRANSMISSÃO SERIAL DE SINAIS EM REDES INDUSTRIAISSINAIS EM REDES INDUSTRIAIS
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Objetivo da Transmissão Serial
Necessidade de comunicação com equipamentos a distância.
É um caso particular da transmissão paralela em que apenas um bit é transmitido por vez, de forma sequencial, um após o outro.
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Transmissão Paralela
Transmissão de dados mais custosa e complexa.
Necessita mais de um canal de comunicação. Baixa imunidade a ruídos. Utilizada em curtas distâncias. Custo elevado. Apresenta maiores velocidades durante a
transmissão de dados.
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Transmissão Serial
Menos complexa. Necessita apenas de um canal de
comunicação. Apresenta menores velocidades
durante a transmissão de dados. Menor custo. Maior imunidade a ruídos.
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Comunicação Serial x Paralela
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Modo Síncrono de Comunicação Um dos sistemas conectados deve gerar um clock
que deve ser seguido pelos demais sistemas. Os clocks do transmissor e receptor não devem
estar sincronizados e o tempo é dividido em intervalos fixos que corresponde a 1 bit.
O termo síncrono refere-se a esse intervalo fixo de cada bit de dados, transmitidos continuamente através do meio de transmissão.
Não é tão sensível a distorções e pode trabalhar em velocidades bem mais altas.
Protocolos com envio de blocos de caracteres.
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Modo Síncrono de Comunicação
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Modo Assíncrono de Comunicação
Não existe a necessidade de gerar um sinal de sincronismo externo (clock).
Os dois sistemas devem ter geradores de clock internos programados para a mesma velocidade de modulação (baud rate).
Transmissão de caractere a caractere (byte a byte). Protocolo do tipo bit de paridade.
A transmissão pode começar a qualquer momento.
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Sistemas BIT
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Ex.: pager
Ex: walkie-talkie
Ex.: Transmissão de dados
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Classificação das Interfaces Seriais quanto a Referência
Quanto à referência dos sinais em relação ao “terra” as interfaces seriais classificam-se em: Desbalanceadas: sinal de dados tem como
referência o “terra” dos sistemas conectados. Para uma transmissão full duplex bastam 3 fios. Pequena imunidade a ruídos.
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.
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Principais Padrões de Interface Serial
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.
São estabelecidos pela TIA (Associação Internacional de Telecomunicações) e pela EIA (Associação Internacional de Eletrônica).
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Principais Padrões de Interface Serial
RS-232 RS-422 RS-485 V.35 USB
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RS-232
Surgiu em 1969. Criado para interligar ETD com ECD (Modems).
Emprega transmissão desbalanceada. Fios básicos para transmissão são o Txd
(transmitted data) e o Rxd (Received data) e SG (Signal Ground).
A diferença básica entre ETD e ECD é: 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. Para conectar 2 ETDs é necessário que a linha de Txd de
um seja a linha de Rxd do outro.
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RS 232 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.
Esta informação é chamada de controle de fluxo (handshaking) e pode ser enviada via software (pouco utilizado) ou via hardware.
Numa transmissão de um ETD para um ECD o pino 6 é usado para isto e o sinal chama-se DSR (Data Set Ready)
O pino 5 tem a mesma função e o sinal é conhecido como CTS (Clear To Send)
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.
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).
No toal são mencionados nas linhas externas 9 pinos e por isso utilizar o conectro DB9 (9 pinos).
O conector de 25 pinos (DB25) é muito utilizado nos microcomputadores compatíveis IBM-PC.
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RS 232
Como a comunicação é digital deve-se definir o que é o bit 0 e o que é o bit 1.
No RS-232 o bit zero é uma tensão positiva entre +5V e + 15V para saída e entre + 3V e +15V para a entrada.
Já o bit 1 é uma tensão negativa variando entre -5 e – 15V para a saída e -3V e -15V para entrada.
Todos esses níveis de tensão são em relação ao SG (Sinal Ground)
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RS 232
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.
O RS-232 é compatível com o padrões ITU V.24 e V.28 e ISSO 2110.
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As funções dos sinais da norma EIA 232 podem ser divididas em 6 categorias:
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RS-422 Interface balanceada. O nível 1: 2 a 12V para a saída (tx) e 0,2 a 12V para entrada
(rx). Não define um conector físico específico. Usa muitos conectores diferentes: DB9, DB25 com pinagem
não padronizada. DB25 com padrão RS-530 e DB37 com padrão RS-449.
O padrão especifica um driver simples unidirecional com múltiplos receptores (até 32).
O RS-422 suporta circuitos ponto-a-ponto ou multi-drop mas não suporta circuitos multi-ponto (RS-485).
Utilizado para transmissões a até 1200 m com altas velocidades.
São necessários 2 pares de fios para transmissão duplex. Os sinais de controle (RTS, DTS, DTR, CTS) não estão
presentes. A versão desbalanceada para a RS-422 é a RS-423.
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Circuito da Interface RS-422
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Driver RS-422
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RS-485
No protocolo RS-485 há apenas um par de fios para transmissão e recepção que deve ser compartilhado.
Vantagem: possibilidade de interligar vários equipamentos que podem se comunicar entre si através do mesmo cabo, diferente do RS-232 por exemplo.
Muito usado em sistemas industriais onde há sistemas automatizados ligados em rede.
Desvantagem: comunicação half-duplex. O protocolo para acesso ao meio pode ser Ethernet ou Mestre-Escravo.
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Ligação RS-485
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RS-485
È necessário a inserção de resistores nas 2 extremidades do cabeamento da rede como na Ethernet.
Muitos equipamentos já possuem este resistor internamento sendo acionados por dip-switches quando colocados na extremidade da rede.
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Localização dos resistores de terminação em rede RS-485 (3.14)
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Dip-switches utilizados para adicionar o resistor de terminação.
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Qual a diferença de comunicação RS-232 e RS-485?
RS-232 é o protocolo padrão de comunicação serial. Com este protocolo você poderá utilizar apenas um
microterminal conectado a porta serial do PC com uma distância máxima de até 30 metros.
Caso exista a necessidade de conectar mais de um equipamento em uma mesma porta serial utiliza-se o protocolo RS-485.
Neste caso usa-se um conversor de protocolos denominado CP-100.
Esta configuração física permite utilizar até 32 equipamentos em uma única porta serial do PC e com distância máxima de até 1200 metros
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Qual a função do CP-100?
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.
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V.35
V.35 é o padrão internacional de transmissão de dados a 48 kbps usando grupos de circuitos de banda de 60 a 108 kHz.
Este padrão é comumente utilizado para DTE ou DCE fazendo a interface com uma portadora digital (sinal digital) de alta velocidade.
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Cabo para Interface V.35 DTE (DB25M/M34M)
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Aspecto Final do Cabo
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Conector V.35 e Capa
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Pinos Estampados para Crimp
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Adaptador V.35
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Cabo V.35 Montado
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Cabo Adaptador V.35
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Tabela Comparação entre Padrões RS-232, RS-423, RS-422, RS-485
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Baud Rate x Distância
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USB Criado em 1995 através de uma aliança entre
empresas como Microsoft, Compaq, Intel, HP, Lucent, NEC, Philips.
Muito usado na interligação de periféricos e computadores PC como webcam, impressoras, pendrive, scanner, etc.
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.
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.
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O Padrão USB utiliza conectores A (conectar no computador - upstream) e B(conectar no dispositivo – downstream)
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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.
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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.
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USB Em redes industriais, hubs USB têm sido utilizados
na camada física ao interligar-se CLP e redes Ethernet Industrial.
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.
A versão 1.0 permite taxas de transmissão de 1,5 Mbps.
A versão 1.1 permite velocidades de 1,5 Mbps até 12 Mbps.
A versão 2.0 permite velocidades de até 480 Mbps (60 MBytes por segundo) mantendo a compatibilidade com as versões anteriores.
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Adaptadores USB
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Adaptador USB para Porta Serial
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- 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.
Conector FireWire – Padrão IEEE 1394 Conector FireWire – Padrão IEEE 1394
FireWire é um método de transferência de informações entre FireWire é um método de transferência de informações entre dispositivos digitais, em especial, equipamentos de áudio e dispositivos digitais, em especial, equipamentos de áudio e vídeo. vídeo.
Também conhecido como IEEE 1394, o FireWire é rápido: Também conhecido como IEEE 1394, o FireWire é rápido: sua última versão atinge velocidades de até 800 Mbps. sua última versão atinge velocidades de até 800 Mbps.
No futuro, quando os fabricantes renovarem os atuais cabos, No futuro, quando os fabricantes renovarem os atuais cabos, a expectativa é de que esse número pule para inacreditáveis a expectativa é de que esse número pule para inacreditáveis 3,2 Gbps.3,2 Gbps.
É possível conectar até É possível conectar até 63 dispositivos63 dispositivos a um barramento a um barramento FireWire. FireWire.
Os sistemas operacionais Windows (98 e posteriores) e Mac Os sistemas operacionais Windows (98 e posteriores) e Mac OS (8.6 e posteriores) são compatíveis com essa tecnologia. OS (8.6 e posteriores) são compatíveis com essa tecnologia.
04/11/23 68REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Conector FireWire – Padrão IEEE 1394 Conector FireWire – Padrão IEEE 1394
Digamos que a sua Digamos que a sua filmadora digital esteja conectada ao seu esteja conectada ao seu computador. Quando ele é iniciado, cria uma fila de dispositivos . Quando ele é iniciado, cria uma fila de dispositivos conectados ao barramento e distribui um endereço a cada um deles, conectados ao barramento e distribui um endereço a cada um deles, em um processo chamado de em um processo chamado de enumeraçãoenumeração. .
O FireWire é O FireWire é plug-and-playplug-and-play, ou seja, se você conectar um dispositivo , ou seja, se você conectar um dispositivo FireWire, ele será detectado automaticamente pelo FireWire, ele será detectado automaticamente pelo sistema operacional, que pedirá o disco com o driver do dispositivo., que pedirá o disco com o driver do dispositivo.
Se ele já tiver sido instalado anteriormente, o computador Se ele já tiver sido instalado anteriormente, o computador simplesmente o ativa e comunica-se com ele.simplesmente o ativa e comunica-se com ele.
Os dispositivos FireWire são Os dispositivos FireWire são hot pluggablehot pluggable, o que significa que , o que significa que podem ser conectados e desconectados a qualquer momento, mesmo podem ser conectados e desconectados a qualquer momento, mesmo que o fornecimento de que o fornecimento de energia esteja ligado. esteja ligado.
04/11/23 69REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Porta Firewire de um NotebookPorta Firewire de um Notebook
04/11/23 70REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Conector FireWire – Padrão IEEE 1394 Conector FireWire – Padrão IEEE 1394
Criado originalmente pela Apple e padronizado em 1995 como Criado originalmente pela Apple e padronizado em 1995 como Barramento Serial de Alto Desempenho IEEE 1394Barramento Serial de Alto Desempenho IEEE 1394, o FireWire é , o FireWire é muito similar ao muito similar ao Barramento Serial Universal (USB). (USB).
Os designers do FireWire tinham em mente vários objetivos quando o Os designers do FireWire tinham em mente vários objetivos quando o criaram: criaram: alta taxa de transferênciaalta taxa de transferência capacidade de colocar vários dispositivos no barramento capacidade de colocar vários dispositivos no barramento facilidade de uso facilidade de uso função hot-pluggable (conectar os equipamentos sem os desenergizar)função hot-pluggable (conectar os equipamentos sem os desenergizar) fornecimento de energia pelo cabo fornecimento de energia pelo cabo desempenho plug-and-play desempenho plug-and-play baixo custo de cabeamento baixo custo de cabeamento baixo custo de implementação baixo custo de implementação
04/11/23 71REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Especificações FireWireEspecificações FireWire
FireWire 400 (1394a)FireWire 400 (1394a) Taxas de transferência de até Taxas de transferência de até 400 Mbps400 Mbps Distância máxima entre dispositivos de 4,5 Distância máxima entre dispositivos de 4,5
m (comprimento do cabo) m (comprimento do cabo) FireWire 800 (1394b) FireWire 800 (1394b)
Taxas de transferência de até Taxas de transferência de até 800 Mbps800 Mbps Distância máxima entre dispositivos de Distância máxima entre dispositivos de
100 m100 m (comprimento do cabo) (comprimento do cabo)
04/11/23 72REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
HD Externo FireWireHD Externo FireWire
04/11/23 73REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Conector FireWireConector FireWire
04/11/23 74REDES 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.
FireWire
Conectores de 9 e 6 pinos
Portas USB, FireWire e Ethernet
FireWire 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). Dessas, duas vias são utilizadas para a alimentação
elétrica, enquanto que as demais - separadas em pares - tratam especificamente da transmissão e sincronismo dos dados.
Note que alguns cabos podem conter 4 vias ao invés de 6. Neste caso, os fios de transmissão de energia não existem.
No caso do FireWire 800, o cabo pode conter até 9 vias. Das três vias adicionais, duas servem para reforçar a
proteção do cabo, de forma que este não receba ou emita interferências.
A terceira via adicional não tem nenhum função específica.
FireWire 400 e 800
Plug FireWire 6 PinosPlug FireWire 6 Pinos
04/11/23 78REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
Diagrama dos conectores FireWire de 6 e 4 pinosDiagrama dos conectores FireWire de 6 e 4 pinos
04/11/23 79REDES INDUSTRIAIS - RCBETINI
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