DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

REDES DIGITALES INDUSTRIALES

GUÍA 1

IMPLEMENTACION DE UNA INTERFAZ SERIAL RS-232

Desarrollado por:

Andrés Guano

Aprobado por:

Ing. Jaqueline Llanos

INTRODUCCIÓN

Hay dos tipos de comunicaciones digitales seriales: síncronas y asíncronas.

Transmisión Síncrona. Los datos son enviados un bit a continuación de otro por una línea que une la salida del transmisor, TXD, de un lado con la línea de recepción, RXD, del otro lado.

El transmisor y el receptor son sincronizados con una línea extra que trasmite pulsos de reloj que básicamente le indican al receptor cuando leer un pulso.

Como se puede entender, el uso de esta técnica implica la existencia de un cable extra para llevar la señal de reloj, lo cual resulta en un costo extra.

No se usa en instrumentos.

La Transmisión Asíncrona .No emplea una señal de reloj, más bien se utiliza una técnica que recurre a “encapsular” los datos con un bit de inicio y uno o dos bits de parada, y así no es necesaria la línea extra de reloj como se indica en la figura a.

A esto se añaden otras reglas: Mientras el estado de la línea en alto Rx asume que no existe Tx canal en modo Espera (Idle).

Cuando la línea de comunicación cambia de estado se recibe el bit de inicio.

El Rx interpreta este cambio como el inicio de la TX.

Figura a.- Trama TTL

El RS-232C es un estándar que constituye la tercera revisión de la antigua norma RS-232, propuesta por la EIA (Asociación de Industrias Electrónicas), El estándar RS-232 establece que un 1 lógico se represente con un voltaje entre -3V y -15V, mientras que un 0 lógico se represente con

un voltaje entre +3V y +15V. Para una mejor explicación se indica en la figura b una trama típica RS 232.

Figura b.- Trama RS 232 típica

El puerto serial de una PC

Se rige al estándar RS-232C, fue utilizado en los años 60 para comunicar un DTE (PC), DCE (Módem). Hay circuitos que realizan la conversión de los niveles de voltaje TTL a RS-232

Pines del puerto Serie

Tabla 1.- Pines del conector DB9

Circuito integrado para conversión de niveles

El MAX232 es un circuito integrado que convierte los niveles de las líneas de un puerto serie RS232 a niveles TTL y viceversa. Lo interesante es que sólo necesita una alimentación de 5V, ya que genera internamente algunas tensiones que son necesarias para el estándar RS232. Otros integrados que manejan las líneas RS232 requieren dos voltajes, +12V y -12V.

Figura c.- Circuito MAX 232

El MAX232 soluciona la conexión necesaria para lograr comunicación entre el puerto serie de una PC y cualquier otro circuito con funcionamiento en base a señales de nivel TTL/CMOS.

El circuito integrado posee dos conversores de nivel TTL a RS232 y otros dos que, a la inversa, convierten de RS232 a TTL.

Materiales:

Microcontrolador 16f877A Oscilador de 4Mhz MAX 232 4 condensadores de 10 uF Cable serial Conversor serial/USB Fuente de alimentación Resistencia de 10K 3 sensores Computador

Desarrollo:

1. Construir el cable serial, para ello se necesitan los pines de transmisión, recepción y tierra (pines 3, 2 y 5). Para poder comunicarse con la computadora se requiere también de un cable conversor de serial/USB.

Figura 1.- Cable serial

Figura 2.- Cable serial/USB

2. Armar el circuito que se muestra en la figura de Proteus, en el cuál se ingresan tres señales analógicas simuladas a través de potenciómetros que pueden ser las señales de sensores, estos datos deben ser enviados al computador a través de una interfaz serial con la ayuda del MAX 232.

Figura 3.- Circuito de implementación

Tomar en cuenta que para la simulación se utiliza el COM 1 en Proteus, para lo cual se da doble clic sobre el COMP IM y se elige el puerto como se indica a continuación.

Figura 4.- Configuración del COM en el Proteus.

3. Realizar el programa para realizar esta comunicación, en el microcontrolador para ello tomar las siguientes recomendaciones.

Para la simulación si se emplea el programa de MicroCode para programarlo entonces para la transmisión y recepción se utiliza los siguientes comandos:

SERIN.- Se lo utiliza para coger un dato en el microcontrolador a través del puerto serial del mismo y se lo almacena en una variable llamada dato, se coloca N9600 solo para motivos de

simulación, cuando ya se va a grabar en el microcontrolador se cambia la N por T quedando T9600, y lo demás no cambia.

SEROUT.- Se lo utiliza para enviar un dato desde el microcontrolador a través del puerto serial del mismo,[#canal1] es el dato analógico que va a ingresar al microcontrolador y a su vez que se va a enviar, se coloca N9600 solo para motivos de simulación, cuando ya se va a grabar en el microcontrolador se cambia la N por T quedando T9600, y lo demás no cambia.

SERIN PORTC.7,N9600,datoif dato="x" then SEROUT PORTC.6,N9600,[#canal1]Endif

Una vez realizado el programa compilarlo para poderlo ocupar.

Figura 5.- Compilación del programa del microcontrolador

4. Realizar el programa en LabView para poder entablar una comunicación serial.

Figura 6.- Programación de LabView

Figura 7.- Visualización en LabView.

Se tiene que tomar en cuenta los siguientes aspectos:

VISA.- La Arquitectura de Software Instrumentos Virtuales (VISA) es un estándar para la configuración, programación y sistemas de instrumentación de solución de problemas que comprende GPIB, VXI, PXI, Serial, Ethernet, y / o USB. VISA proporciona la interfaz de programación entre los entornos de hardware y desarrollo, tales como LabVIEW, LabWindows

NI-VISA es la implementación nacional de los instrumentos de la norma VISA I/O. NI-VISA incluye librerías de software, servicios interactivos, como la NI rastro de E / S y el Control Interactivo VISA y programas de configuración a través de Medida, Automatización y Exploración para todas sus necesidades de desarrollo.

En LabView se encuentra la librería de VISA en la paleta de Funciones, Instrumentos I/O como se indica en la figura8.

Figura 8.- Localización de VISA

Las librerías que se puede encontrar en VISA son las que se muestran en la figura 9.

Figura 9.- Librería VISA.

Para el programa a realizar se van a utilizar las siguientes librerías para abrir el puerto, cerrar el puerto, escribir y leer datos. Para ello nos dirigimos a Instrumentos I/O, Serial y aquí encontramos lo necesario como se muestra en la figura 10.

Figura 10.- Librería Serial.

Primero tenemos que configurar el puerto que vamos a ocupar con Visa Serial, para configurarlo solo se requiere configurar el VISA resource name para asignar el puerto por el que se va a comunicar con el computador ya que los demás aspectos ya vienen dados por default como se indica en la figura 11, para ello se recomienda ver en el administrador de dispositivos que puerto se está ocupando y ubicarlo ahí pero para la simulación ocupamos el COM 1.

Figura 11.- Abrir el puerto con VISA SERIAL

Para escribir un dato y ser enviado desde LabView se requiere utilizar VISA Write

Figura 12.- Escribir un dato para ser enviado desde LabView.

Para leer un dato desde LabView se requiere utilizar VISA Read

Figura 13.- Leer un dato desde LabView.

Para cerrar el puerto y no dejarlo abierto y tener problemas

Figura 14.- Cerrar el puerto.

Obtiene propiedades de una referencia. Utilice el nodo de propiedad para obtener o establecer propiedades y métodos en instancias locales o remotas de aplicaciones, VIs y objetos. El Nodo de Propiedad adapta automáticamente a la clase de objeto que hace referencia. LabView incluye Nodos de Propiedad pre configurados para acceder a las propiedades XML, propiedades, VISA.

Este nos sirve para entregarnos el número de bytes correctamente disponibles en la comunicación.

Figura 15.- Property Node.

5. Una vez realizado el programa, se procede a abrir el “Configure Virtual Serial Port Driver”, que nos va a ayudar a crear puertos virtual y poder enlazar el Labview con Proteus, aquí se deben seleccionar el COM 1 y COM 2 que se los asigno en los programas anteriormente realizados.

Figura 16.- Configuración de los puertos virtuales.

6. Se corre el programa de Proteus y también el programa en LabView.

Figura 17.- Integración del proyecto final con transmisión de datos desde Proteus, transmisión y recepción de datos desde LabView.