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Eng. Marcelo Saraiva Coelho Um sinal elétrico variável pode ser classificado, quanto ao modo de sua variação no tempo, em sinal analógico e sinal digital. Em telecomunicação, utiliza-se muito a Transmissão Analógica; já em Automação Industrial é mais comum encontrar-se a Transmissão Digital. TRANSMISSÃO DE DADOS Sinais analógicos são aqueles para os quais a variação de tensão pode assumir quaisquer valores de tensão entre um instante e outro, como por exemplo, um sinal elétrico entregue a um alto - falante por um amplificador de áudio. Sinais digitais são aqueles para os quais a variação de tensão é permitida dentro de certos valores discretos, ou seja, uma quantidade finita de valores entre dois instantes, como um sinal elétrico proveniente da leitura de um disco laser, por exemplo. Os sinais digitais podem ser binários, caso os valores discretos de tensão possíveis de serem assumidos sejam apenas dois, como é o sinal elétrico utilizando em Lógica Digital TTL que admite apenas dois níveis de tensão, 0v e 5v.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

Um sinal elétrico variável pode ser classificado, quanto ao modo de sua variação no tempo, em sinal analógico e sinal digital.

Em telecomunicação, utiliza-se muito a Transmissão Analógica; já em Automação Industrial é mais comum encontrar-se a Transmissão

Digital.

TRANSMISSÃO DE DADOS

Sinais analógicos são aqueles para os quais a variação de tensão pode assumir quaisquer valores de tensão entre um instante e outro, como por exemplo, um sinal elétrico entregue a um alto - falante por um amplificador de áudio.

Sinais digitais são aqueles para os quais a variação de tensão é permitida dentro de certos valores discretos, ou seja, uma quantidade finita de valores entre dois instantes, como um sinal elétrico proveniente da leitura de um disco laser, por exemplo.

Os sinais digitais podem ser binários, caso os valores discretos de tensão possíveis de serem assumidos sejam apenas dois, como é o sinal elétrico utilizando em Lógica Digital TTL que admite apenas dois níveis de tensão, 0v e 5v.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

Processo de Comunicação de Dados

Componentes

Transmissor

Mensagem (Conjunto de Bits)

Canal de Transmissão

Protocolo de Comunicação

Receptor

TRANSMISSÃO DE DADOS

1. O processo de transmissão de dados pode ser dividido em 5 componentes:2. Transmissor: Elemento que está originando a mensagem.3. Mensagem: Dado a ser enviado.4. Na codificação da informação em um formato digital é comum precisarmos de

vários bits. Por exemplo, usando o código ASCII, precisamos de 8 bits para transferir uma única letra.

5. Canal de Transmissão: Meio físico por onde trafegará a mensagem.6. A transmissão de dados digitais podem ser efetuadas em dois formatos: Serial:

apenas um canal para transmissão da informação.Paralela: vários canais para transmissão da informação.7. Protocolo de comunicação: Regras para que a comunicação seja estabelecida.8. Receptor: Elemento que está recebendo a mensagem.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

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TABELA ASCII

1.

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Eng. Marcelo Saraiva Coelho

Formatos de Transmissão

Transmissão Paralela

TRANSMISSÃO DE DADOS

1. Na comunicação em paralelo, grupos de bits são transferidos simultaneamente(em geral, byte a byte) através de diversas linhas condutoras dos sinais. Desta forma, como vários bits são transmitidos simultaneamente a cada ciclo, a taxa de transferência de dados é alta.2. No entanto, o processo de transferência em paralelo envolve um controle sofisticado e é razoavelmente complexo, o que o torna mais caro. Um dos problemas importantes diz respeito à propagação dos sinais no meio físico, isto é, no cabo de conexão entre o dispositivo e a interface. Essa propagação deve se fazer de modo que os sinais (os bits) correspondentes a cada byte cheguem simultaneamente àextremidade oposta do cabo, onde então serão reagrupados em bytes. Como os condutores que compõem o cabo usualmente terão pequenas diferenças físicas, a velocidade de propagação dos sinais digitais nos condutores poderá ser ligeiramente diferente nos diversos fios. Dependendo do comprimento do cabo, pode ocorrer que um determinado fio conduza sinais mais rápido (ou mais lento) que os demais fios e que desta forma um determinado bit x em cada byte se propague mais rápido e chegue à extremidade do cabo antes que os outros n-1 bits do byte. Este fenômeno échamado skew, e as conseqüências são catastróficas: os bits x chegariam fora de ordem (os bytes chegariam embaralhados) e a informação ficaria irrecuperável.3. Em decorrência desse problema, há limites para o comprimento do cabo que interliga um dispositivo ao computador, quando se usa o modo paralelo.4. As restrições citadas contribuem para que a utilização da comunicação em paralelo se limite a aplicações que demandem altas taxas de transferência, normalmente associadas a dispositivos mais velozes tais como unidades de disco, ou que demandem altas taxas de transferência, como CD-ROM, DVD, ou mesmo impressoras, e que se situem muito próximo do núcleo do computador. Em geral, o comprimento dos cabos paralelos é limitado a até um máximo de 1,5 metro.

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Formatos de Transmissão

Transmissão Serial

TRANSMISSÃO DE DADOS

1. Na comunicação serial, os bits são transferidos um a um, através de um único par condutor. 2. Os bytes a serem transmitidos são serializados, isto é, são "desmontados" bit a bit, e são individualmente transmitidos, um a um. Na outra extremidade do condutor, os bits são contados e quando formam 8 bits, são remontados, reconstituindo os bytes originais .3. Nesse modo, o controle é comparativamente muito mais simples que no modo paralelo e é de implementação mais barata. Como todos os bits são transferidos pelo mesmo meio físico (mesmo par de fios), as eventuais irregularidades afetam todos os bits igualmente. Portanto, a transmissão serial não é afetada por irregularidades do meio de transmissão e não há skew. No entanto, a transmissão serial é intrinsecamente mais lenta (de vez que apenas um bit é transmitido de cada vez).4. Como os bits são transmitidos seqüencialmente um a um, sua utilização é normalmente indicada apenas para periféricos mais lentos, como por exemplo teclado, mouse, etc. ou quando o problema da distância for mandatório, como nas comunicações a distâncias médias (tal como em redes locais) ou longas (comunicações via linha telefônica usando modems).5. Comparativamente, a transmissão serial tem recebido aperfeiçoamentos importantes (seja de protocolo, de interface e de meio de transmissão) que vem permitindo o aumento da velocidade de transmissão por um único par de fios, cabo coaxial ou de fibra ótica. Como o aumento da velocidade de transmissão em interfaces paralelas ocasiona mais skew, a tendência tem sido no sentido do aperfeiçoamento das interfaces seriais que hoje permitem taxas de transferência muito altas com relativamente poucas restrições de distância. Em microcomputadores, a interface USB - Universal Serial Bus permite hoje ligar até 128 dispositivos a taxas muito altas (centenas de kbps).

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MODOS DE TRANSMISSÃO

Clock

Quando transmitimos dados binários de forma serial entre dois

dispositivos é necessário definir os limites de cada bit, isto é, é preciso

colocar uma referência de tempo onde define-se o inicio e o fim deste.

Opções

Incluir um fio para transmissão do sinal de sincronismo(clock)

Assumir que o transmissor e receptor tem o mesmo clock

Misturar o sinal de dados com o sinal de sincronismo

Transmissão Assíncrona

O clock do circuito receptor é independente do sinal recebido, mas

ajustado na mesma freqüência.

Uso de delimitadores de quadros (START/STOP bits)

Transmissão Síncrona

O Clock do circuito receptor é sincronizado com o do transmissor a partir

do sinal de dados recebido.

1. Dados seriais não são geralmente enviados de maneira uniformeatravés de um meio de transmissão. Há geralmente rajadas deregularmente espaçados bits de dados, seguidos por uma pausa, após aqual o fluxo de dados é retomado.2. Para que o receptor saiba o momento apropriado para os bits no meiode transmissão, ele deve saber exatamente quando um pacote começae quanto tempo há entre cada bit.3. Quando esta informação é conhecida, podemos dizer que o receptorestá sincronizado com o transmissor.4. A sincronização é feita utilizando o sinal de CLOCK que deve estarpresente na mesma freqüência, no transmissor e recepto, para que amensagem seja corretamente transmitida.5. Em uma transferência assíncrona, os clocks dos dispositivos transmissore receptor são independentes, necessitando que existam bits queidentifiquem quando uma transmissão vai ser iniciada e finalizada.6. Em uma transmissão síncrona o clock do dispositivo receptor éajustado a partir da informação recebida.

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Sincronismo

Na transmissão serial dos caracteres ASCII "G" e "k“,

observa-se que, dependendo do bit com o qual o Receptor considera iniciada a recepção, podemos ter

uma incorreta interpretação do trem de dados; esse problema é

conhecido como falha ou erro de sincronismo.

MODOS DE TRANSMISSÃO

Para evitar essas falhas de sincronismo é necessário que tanto Transmissor quanto Receptor estejam de acordo quanto ao início e término de uma unidade de informação. Para tanto, duas técnicas ou métodos foram criados: o sincronismo e o assíncrono.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

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Modo de Sincronismo: Assíncrono

Acrescenta, para cada caracter a ser transmitido, um bit de Espaço

no início da transmissão, caracterizando a transição da

linha de repouso para atividade....

Modo de Sincronismo: Assíncrono

...e outro bit de Marca ao final da transmissão, para

garantir a caracterização de uma transição de linha em

atividade para repouso

MODOS DE TRANSMISSÃO

Este tipo de sincronismo é característico de transmissões seriais; nele se necessita que seja definido um dos estados de tensão da linha como sendo de repouso e outro estado definido como de atividade. Tais estados em telegrafia são chamados, respectivamente, de Marca e Espaço, nomenclatura que vamos adotar daqui para frente. Marca énormalmente associada ao estado lógico "1", e representada por uma tensão positiva ou nula, enquanto Espaço é associado com o estado lógico "O" e representado por um valor de tensão negativo. Essa definição é importante pois os circuitos de hardware sabem que irá se iniciar uma transmissão quando o estado da linha mudar de Marca para Espaço.

Note que o sincronismo existe apenas durante a transmissão de cada unidade transmitida, ou caracter.

O bit de espaço no início da transmissão é chamado de "Start Bit" , o bit de Marca ao final é chamado de "Stop Bit", sendo muito comum utilizarem-se 2 ou 1,5 Stop Bits em transmissões seriais. Se você achou estranhou utilizar 1,5 bit como Stop Bit, observe que, para os circuitos de hardware, o bit representa um nível de tensão e um tempo (tempo de bit) de permanência dessa tensão; assim sendo, 1, 1,5 ou 2 Stop Bits representam tempos que os circuitos de hardware devem aguardar para considerar terminada a decodificação dos bits anteriormente recebidos.

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Modo de Sincronismo: Síncrono

Pode ser utilizado tanto em transmissões seriais ou paralelas, exigindo a existência de um sinal especial, gerado pelo transmissor, que garanta o sincronismo entre o hardware

do receptor, esse sinal é chamado de relógio, ou "clock", ou de sinal de Sincronismo, ou

apenas "Sinc"

MODOS DE TRANSMISSÃO

Este tipo de transmissão pode ser utilizado tanto em transmissões Seriais quanto Paralelas; ele exige a existência de um sinal especial, gerado normalmente pelo Transmissor, que garanta o sincronismo entre os circuitos de hardware do Receptor, esse sinal é chamado de relógio, ou "clock", ou simplesmente de sinal de Sincronismo, ou apenas "Sinc" para abreviar. Este sinal garante a interpretação correta dos bits e mantém o sincronismo ao longo de toda a transmissão e não apenas durante o envio de um caracter, como é o caso da transmissão assíncrona.

No caso das transmissões Seriais, costuma-se adotar ainda uma seqüência especial e bits chamada de moldura, ou "frame", antes da transmissão do pacote de dados propriamente dito, de modo a assegurar que os circuitos de hardware possam decodificar corretamente o pacote de dados pela simples identificação deste "frame".

Com relação às vantagens e desvantagens de um método sobre outro, é fácil verificar que a transmissão síncrona exige ao menos uma via a mais no meio de comunicação para o sinal de sincronismo, o que aumenta os custos; por outro lado, a transmissão assíncrona, feita à mesma velocidade de uma síncrona, tende a ser menos eficiente porque insere ao menos dois bits por caracter transmitido. Tanto uma técnica quanto outra podem ser encontradas em um ambiente de automação. Em nosso curso daremos ênfase a transmissões Seriais assíncronas.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

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Modos de Operação do Canal de Comunicação

Simplex

Fluxo único da estação de

origem para o destino

Half Duplex

Fluxo duplo entre as

estações, mas não

simultâneo

Full Duplex

Fluxo simultâneo de

informações

MODOS DE TRANSMISSÃO

No modo de operação Simplex, a comunicação só é permitida em um único sentido, a qualquer tempo; alguns exemplos: ligação entre uma Impressora e um Microcomputador; Sistema de TV e Rádio. No modo Half -Duplex, é permitida a comunicação em qualquer sentido, mas nunca simultaneamente, exemplos: mensagens Fax; Sistema de Rádio em aeronaves comerciais. No modo Full-Duplex, é permitida a comunicação simultânea em qualquer sentido. Um exemplo bem característico é o Telefone.

Existem três Modos de Operação possíveis para um Sistema de Comunicação: Simplex (transmissão unidirecional) Half - Duplex (transmissão bidirecional não-simultânea) e Full - Duplex (transmissão bidirecional simultânea).

Alguns autores consideram ainda um quarto modo de operação, chamado de Multiplex, mas iremos considerá-lo mais como uma técnica especial do que um Modo de Transmissão. A técnica de multiplexação consiste na divisão do tempo de transmissão a cada usuário de modo que todos possam utilizar o canal de comunicação aparentemente ao mesmo tempo.

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VERIFICAÇÃO DE ERROS DE TRANSMISSÃO

Alteração dos valores dos Bits

Origem dos Erros de Transmissão

Ruído:

Branco / Térmico

Impulsivo

Distorções:

Atenuação em Amplitude

Retardo de Fase

Deslocamento de Freqüência

Técnicas de Detecção de Erro

Eco

Paridade, Checksum e CRC

1. Toda transmissão de dados é sujeita a erros. Por isso são necessários métodosde verificação de integridade da informação entre o transmissor e receptor.2. Existem dois formatos básicos de ruído que afetam as redes de comunicação: o ruído branco e o ruído impulsivo. O ruído branco, também conheci do comoruído térmico, é provocado pela agitação dos elétrons nos condutoresmetálicos. Seu nível é função da temperatura, sendo uniformemente distribuído em todas as freqüências do espectro. Na prática, é mais danoso à comunicação de dados do que à de voz.3. Já o ruído impulsivo é do tipo não contínuo, consistindo em pulsos irregulares de grandes amplitudes, sendo de difícil prevenção. A duração destes pulsos pode variar de alguns atécentenas de milisegundos. É provocado pordistúrbios elétricos externos ou por falhas em equipamentos (indução nos circuitos eletrônicos). O ruído impulsivo é o causador da maior parte dos erros de transmissão em sistemas de comunicação.4. O objetivo de uma técnica de detecção de erro é habilitar o receptor de uma mensagem a determinar se a mensagem foi corrompida durante a transmissão com presença de ruído no canal de comunicação.5. O eco é um método simples de verificação de erro, mas gera dobra o tráfego de dados e não permite a identificação do momento da ocorrência do erro.6. Nas técnicas mais usadas o transmissor adiciona uma informação adicional, calculada a partir do conteúdo da mensagem.7. O Receptor efetua o mesmo cálculo a partir do conteúdo da mensagem e compara o seu resultado com o valor calculado e enviado pelo transmissor. Se os resultados forem iguais a mensagem não foi corrompida na transmissão.8. Estes esquemas não proporcionam um meio para corrigir o dado com erro recebido. Normalmente o receptor informa ao transmissor que houve um erro durante a transmissão e solicita o reenvio da mensagem.

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TÉCNICA DA PARIDADEO transmissor adiciona um bit a cada byte de

dados transmitidos

Paridade Par

O número total de 1’s na palavra considerando-se o bit de

paridade é par.

Paridade Ímpar

O número total de 1’s na palavra considerando-se o bit de

paridade é ímpar.

1. Na técnica da paridade, o transmissor adiciona um bit a cada byte de dados transmitidos.2. Este bit é calculado conforme o tipo de paridade convencionado, PAR ou ÍMPAR.3. O receptor efetua o mesmo cálculo e compara o seu bit de paridade com o recebido na transmissão como forma de validação do byte recebido.4. A paridade tem sido usada em sistemas com lentas taxas de transmissões de dados, pois é fácil e barata de implementar eletronicamente, no entanto esta técnica não consegue detectar variações de bits em quantidade par.

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Eng. Marcelo Saraiva Coelho

TÉCNICA DA PARIDADEParidade Par

O número total de 1’s na palavra considerando-se o bit de

paridade é par.

Paridade Ímpar

O número total de 1’s na palavra considerando-se o bit de

paridade é ímpar.

1. Na técnica da paridade, o transmissor adiciona um bit a cada byte de dados transmitidos.2. Este bit é calculado conforme o tipo de paridade convencionado, PAR ou ÍMPAR.3. O receptor efetua o mesmo cálculo e compara o seu bit de paridade com o recebido na transmissão como forma de validação do byte recebido.4. A paridade tem sido usada em sistemas com lentas taxas de transmissões de dados, pois é fácil e barata de implementar eletronicamente, no entanto esta técnica não consegue detectar variações de bits em quantidade par.

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TÉCNICA DA PARIDADE

Exemplo de VerificaExemplo de Verificaçção de erros pelo mão de erros pelo méétodo da todo da PARIDADEPARIDADE

1. Na técnica da paridade, o transmissor adiciona um bit a cada byte de dados transmitidos.2. Este bit é calculado conforme o tipo de paridade convencionado, PAR ou ÍMPAR.3. O receptor efetua o mesmo cálculo e compara o seu bit de paridade com o recebido na transmissão como forma de validação do byte recebido.4. A paridade tem sido usada em sistemas com lentas taxas de transmissões de dados, pois é fácil e barata de implementar eletronicamente, no entanto esta técnica não consegue detectar variações de bits em quantidade par.

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TÉCNICA DO CHECK SUM

O transmissor adiciona um bloco de bits referente a

soma dos bytes a serem transmitidos.

1. Na técnica do checksum, o transmissor adiciona um ou mais bytes apartir da soma do bloco de byte de dados a serem transmitidos.2. Se o resultado da soma excede o número de bits reservados para ochecksum, os bits excedentes são descartados.3. O receptor efetua o mesmo cálculo e compara o seu resultado com orecebido na transmissão como forma de validação do bloco de dadosrecebido.4. A vulnerabilidade aos erros em dois ou mais bits existente na técnica daparidade não existe na técnica do checksum, no entanto esta técnicaestá sujeita a não detectar determinados erros que provoquemalterações nos dados que mantenham o resultado da soma inalterada.

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TÉCNICA DO CRC – CYCLIC REDUNDANCY CHECKING

Mecanismo com maior eficiência na detecção de erros (maior que 99,9984%)

Algoritmos diferem no polinômio base:

CRC-16, CRC-CCITT, CRC-32

O transmissor divide a mensagem por um valor binário de 16 bits predeterminado e adiciona o resto da divisão a mensagem a ser transmitida

1. A idéia básica dos algoritmos CRC é simplesmente tratar a mensagemcomo um enorme número binário, dividi-lo por um outro númerobinário fixo, fazendo o resto da divisão o “checksum”.2. No recebimento da mensagem, o receptor efetua a mesma divisão ecompara o resto com o “checksum” calculado pelo transmissor.3. O quociente da divisão é fixo e conhecido pelo transmissor e receptorpodendo ser de 8, 16 e até 32 bits sendo conhecido como polinômiobase.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

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CARACTERÍSTICAS DOS MEIOS DE TRANSMISSÃORuídos Eletromagnéticos

O meio de transmissão a base de cobre é fonte e vítima de EMI.

Interferência eletromagnética (EMI) é causada por campos eletromagnéticos gerados por tensões e correntes de equipamentos eletro-eletrônicos ou emissores de radio frequência.

Lâmpadas fluorescentes, aquecedores, rádios, dispositivos eletrônicos, radares, motores, máquinas de solda, inversores de freqüência, fontes chaveadas.

Formas de Acoplamento de Ruídos

Acoplamento por Impedância

Acoplamento capacitivo ou eletrostático

Acoplamento indutivo ou magnético

Radiação eletromagnética

Diafonia (Crosstalk) é o acoplamento de energia entre

condutores de um mesmo cabo ou entre cabos.

1. Em comunicação de dados são utilizados diversos tipos de meios detransmissão. Eles devem procurar proteger os dados que por elestrafegam.2. Os meios baseados em condutores metálicos, principalmente em umambiente industrial, são submetidos a indução de tensões que podemlevar a perda da informação transmitida.3. Os campos eletromagnéticos em torno de um meio de transmissão sãoa fonte de geração destas tensões espúrias.4. O uso compartilhado de condutores de retorno podem levar aacoplamento de ruído entre dois circuitos.5. A magnitude do ruído acoplado capacitivamente é proporcional acapacitância entre a fonte de ruído e o meio de transmissão e ainda àtaxa de variação da tensão.6. A magnitude do ruído acoplado indutivamente é proporcional aindutância mútua entre a fonte de ruído e o meio de transmissão eainda à taxa de variação da corrente.7. Quando a indução ocorre entre condutores de um mesmo cabo ou emcabos próximos, chamamos este fenômeno de diafonia ou crosstalk.Antigamente este fenômeno era comum a percepção deste problemaem ligações telefônicas quando ouvíamos outras conversações.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

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MEIOS DE TRANSMISSÃO - SEM FIO

Uso da irradiação de ondas

eletromagnéticas

Rádio

Infra-vermelho

1. Sistemas sem fio diferem de sistemas cabeados pelo uso da atmosferacomo meio de transmissão de ondas eletromagnéticas.2. Trata-se de uma tecnologia centenária no uso de transmissão de sinaisanalógicos de áudio e vídeo, mas relativamente recente paratransmissão de dados digitais.3. As ondas eletromagnéticas são caracterizadas por sua freqüência ecomprimento de onda, sendo grandezas inversamente proporcionais.4. A figura mostra o espectro eletromagnético, onde relaciona oscomprimentos de onda da radiação eletromagnética com as suasrespectivas designações como rádio/microondas, infra-vermelho, luzvisível, ultra-violeta, raios X e raios gama.5. Para a transmissão de dados digitais sem fio encontramos aplicaçõescom ondas nas freqüências de rádio, microondas e infra-vermelho.6. As ondas eletromagnéticas nas freqüências de rádio e microondaspodem ser geradas por sinais de tensão e correntes alternadasaplicadas em antenas.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

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MEIOS DE TRANSMISSÃO - SEM FIO

Divisão do espectro de radio freqüência

Uso licenciado

Necessário registro junto a ANATEL

Uso público

Existência de faixas de freqüências de uso livre com potência limitada.

RESOLUÇÃO ANATEL Nº 365, DE 10 DE MAIO DE 2004

902-907,5 MHz e 915-928 MHz

2400-2483,5 MHz e 5725-5850 MHz

1. Devido ao grande uso da radiofreqüência, o seu espectro é dividido emfaixas com sua utilização regulamentada por órgãos governamentais,no caso do Brasil, a ANATEL.2. As faixas do espectro mais conhecidas são:MF (Medium Frequency): Radiodifusão em AMVHF(Very High Frequency): Radiodifusão em FM e TVUHF(Ultra High Frequency): Telefone Celular, TV, Redes3. A utilização de uma determinada freqüência deve ser licenciada junto aANATEL que desta forma terá como controlar e impedir que outrousuário utilize esta mesma freqüência.4. No entanto, em cada faixa do espectro, existem determinadosintervalos de freqüências, chamados de ISM (Industrial, Science eMedical), para uso sem licenciamento, desde que sejam respeitadosdeterminados limites de potência de transmissão.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

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SISTEMA DE COMUNICAÇÃO SEM FIO

Componentes

Radio Modem

Antena

Cabeamento

1. A figura mostra um sistema de aquisição de dados, comumentechamada de SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), ondeuma estação central coleta e envia dados a unidades remotas,chamadas de UTRs via enlaces de rádio.2. Em cada unidade remota os dados são concentrados em controladoreslógicos programáveis ou dispositivos microprocessados dedicados aotipo de sistema supervisionado.3. A transmissão dos dados digitais é efetuada por enlaces sem fio usandorádio modem e um sistema irradiante composto de antena, cabeamentoe conexões.4. A propagação dos sinais é efetuada com sinais de tensão senoidais,sendo a função do radio modem efetuar modificações nestes sinais ,usando técnicas específicas, para codificar os dados digitais a seremtransmitidos.5. No momento da recepção, cabe ao radio-modem decodificar o dadodigital a partir do sinal senoidal recebido pela antena.6. Além de suas funções básicas, os rádios modem atuais permitem aconfiguração e diagnóstico local e remoto através de softwaresdedicados.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

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TÉCNICAS DE MODULAÇÃO

Modulação

Técnica empregada para modificar um

sinal para o seu envio através de um

canal de comunicação e posterior

recuperação da sua forma original.

Uso de equipamentos de MODulação e

DEModulação (MODEM).

Modulação Digital

Executam algum tipo de codificação do

sinal binário para evitar erros.

Necessário meio físico para transmissão.

Modulação Analógica

Uso de onda portadora senoidal com

determinada amplitude, freqüência e

fase.

1. A modulação pode ser digital ou analógica.2. Na modulação digital o sinal é transmitido em ondas quadradas, porvariações bruscas de tensão,3. O sinal está sujeita as atenuações e distorções intrínsecas dos meiosde transmissão de cobre, limitando o alcance da transmissão dedados. Não é adequado para transmissões sem fio.4. Pode ser repetido para aumentar a distância de transmissão, maspode causar atrasos no sinal.5. Os circuitos são econômicos, pois há uma grande variedade decomponentes que lidam com ondas quadradas.6. Na modulação analógica são usados sinais senoidais comdeterminada freqüência e amplitude, chamados de portadoras.7. O sinal senoidal consegue alcançar maiores distâncias e pode seramplificado em tempo real.8. Tem um custo maior, devido ao uso de técnicas e circuitos complexospara codificar os dados digitais.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

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TÉCNICAS DE MODULAÇÃO ANALÓGICA

A técnica de Modulação consiste em executar uma modificação nas características de um sinal senoidal de acordo com a informação a ser transmitida. O sinal

senoidal é chamado de Sinal Portador, ou "Onda Portadora", e o sinal da informação, de sinal Modulador; no caso da transmissão digital, o sinal modulador

é simplesmente a informação binária.

Um tipo de modulação bem simples é a chamada Modulação em Amplitude, vista na figura.

1. A técnica de modulação ASK modifica a amplitude da

portadora de acordo com o bit a ser codificado. Semelhante

a modulação usada em rádios AM e também presente na

transmissão de dados em fibras óticas. Não é muito

eficiente, pois variações de ganho no meio podem levar a

erros de recepção.

2. A técnica FSK modifica a freqüência entre dois valores prédeterminados

para codificar o sinal binário. Semelhante a

modulação usada em rádios FM.

3. A técnica PSK, um pouco mais complexa, efetua

modificações na fase do sinal transmitido, mantendo sua

amplitude e freqüência constante. Bastante usada em

transmissões usando linhas telefônicas.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

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TÉCNICAS DE MODULAÇÃO ANALÓGICA

Um outro tipo de modulação é chamado Modulação em Freqüência. A figura abaixo, mostra o método conhecido por FSK - Frequency Shift keying, ou Deslocamento de

Freqüência por Chaveamento.

Neste método utilizamos duas freqüências (ou tons) para representação do sinal binário. No exemplo, escolheu-se uma freqüência baixa para representar o nível

lógico "0" e uma freqüência alta para representar o nível lógico "1".

1. A técnica de modulação ASK modifica a amplitude da

portadora de acordo com o bit a ser codificado. Semelhante

a modulação usada em rádios AM e também presente na

transmissão de dados em fibras óticas. Não é muito

eficiente, pois variações de ganho no meio podem levar a

erros de recepção.

2. A técnica FSK modifica a freqüência entre dois valores prédeterminados

para codificar o sinal binário. Semelhante a

modulação usada em rádios FM.

3. A técnica PSK, um pouco mais complexa, efetua

modificações na fase do sinal transmitido, mantendo sua

amplitude e freqüência constante. Bastante usada em

transmissões usando linhas telefônicas.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

TÉCNICAS DE MODULAÇÃO ANALÓGICA

1. A técnica de modulação ASK modifica a amplitude da

portadora de acordo com o bit a ser codificado. Semelhante

a modulação usada em rádios AM e também presente na

transmissão de dados em fibras óticas. Não é muito

eficiente, pois variações de ganho no meio podem levar a

erros de recepção.

2. A técnica FSK modifica a freqüência entre dois valores prédeterminados

para codificar o sinal binário. Semelhante a

modulação usada em rádios FM.

3. A técnica PSK, um pouco mais complexa, efetua

modificações na fase do sinal transmitido, mantendo sua

amplitude e freqüência constante. Bastante usada em

transmissões usando linhas telefônicas.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

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TÉCNICAS DE MODULAÇÃO ANALÓGICA

1. A figura mostra como, em um mesmo meio (linha telefônica) podemos

ter uma transmissão full-duplex, usando a técnica de modulação

analógica FSK.

2. São usadas quatro ondas portadoras deslocadas igualmente de duas

freqüências distintas para transmisão e recepção: 1170Hz e 2125Hz.

3. No transmissor os bits são codificados em 1070 e 1270 Hz.

4. No receptor os bits são codificados em 2025 e 2225 Hz.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

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TÉCNICAS DE MODULAÇÃO DIGITAL

1. A técnica NRZ-L (Não retorno ao nível zero é a codificação mais

simples, possui componente DC e não tem capacidade desincronização, isto é, longas seqüências de “1” ou “0” trarão

problemas de sincronismo entre transmissor e receptor. Uso eficiente

da banda passante, pois no pior caso a freqüência do sinal será igual a

quantidade de bits transmitidos por segundo. É usada em ligações

curtas e velocidades baixas.

2. A técnica Bipolar não perde a capacidade de sincronização com longas

cadeias de “1”, não possui componente DC, mas os circuitos devem

manusear três níveis de tensão.

3. A técnica de codificação Manchester possui capacidade de

sincronismo, não possui componente DC, é bastante usada, inclusive na

rede ethernet a 10Mbps, mas precisa de duas transições no sinal para

transmitir um único bit.

4. A técnica de codificação Manchester Diferencial é utilizada em meios

de transmissão que utilizam sinais diferenciais como par trançado,

obtendo maior imunidade ao ruído.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

TÉCNICAS DE MODULAÇÃO DIGITAL

1. Na técnica de codificação RZ (Return to Zero), o sinal possui três níveis

de tensão (+, 0 e -). Para codificar o bit “1” o sinal assume um valor

positivo e retorna a zero. Para codificar o bit “0” o sinal assume um

valor negativo e retorna a zero.

2. Na técnica de codificação Manchester é efetuada uma operação ouexclusive

entre os dados e o sinal de clock. Desta forma sempre há

uma transição positiva (bit “1”) ou uma transição negativa (bit “0”) no

centro de cada bit do sinal codificado.

3. Na técnica de codificação Manchester diferencial uma transição no

inicio do bit representa um bit “0” e uma ausência de transição

representa um bit “1”, mas sempre há uma transição no centro de cada

bit do sinal codificado.

4. Procura-se com estas técnicas de codificação provocar variações no

sinal transmitido, evitando que o sinal permaneça por muito tempo fixo

em um determinado nível de tensão, dificultando a sincronização do

clock do receptor.

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Eng. Marcelo Saraiva Coelho

PADRÕES DE COMUNICAÇÃO SERIAL

Um padrão de interface de comunicação serial define os detalhes elétricos e mecânicos que permitem que equipamentos de diferentes tipos e fabricantes sejam conectados e habilitados a trocarem dados entre si. Viabiliza a conexão

entre dispositivos como PCs, CLPs, IHMs, rádios-modens, transdutores, transmissores e atuadores como inversores, soft-start e válvulas.

Configuração, manutenção e comunicação de dados.

1. As interfaces de comunicação serial estão presentes em quase todos

os equipamentos microprocessados, sejam de aplicação industrial ou

não.2. Em equipamentos como controladores lógicos programáveis, interfaces

homem máquina, microcontroladores, modems e outros, somos

obrigados a usar esta interface no momento da configuração inicial,

eventual programação, manutenção e transferência de dados.

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Eng. Marcelo Saraiva Coelho

PADRÕES DE COMUNICAÇÃO SERIAL

Organizações de Padronização

ISO: International Standards Organization

ITU-T: International Telecommunications Union

IEEE: Institute of Electrical and Electronic Engineers

IEC: International Electrotechnical Comission

RS: Electronic Industries Association

ANSI: American National Standards Institute

TIA: Telecommunications Industries Association

1. Há sete organizações mundiais ao redor do mundo envolvidas em

especificar padrões e recomendações que afetam as comunicações de

dados.2. A ISO reúne membros de todos os países do mundo e concentra a

coordenação da padronização internacionalmente.

3. A ANSI é a principal entidade de padronização dos EUA e é o braço da

ISO naquele país. Ela é não governamental e é mantida por mais de

1000 organizações de comercio, associações profissionais e

companhias.4. A ITU é uma agencia especialista da ONU. Ela consiste em

representações de organizações ligadas a equipamentos e

serviços de telecomunicações, telégrafos e correio. Os seus padrões são

conhecidos como ITU-T V.xx.5. A RS é uma organização voluntária de padronização dos EUA

especializada nas características elétricas e funcionais de equipamentos

de interface. Desde 1998 a RS e TIA se fundiram. A TIA representa osetor de telecomunicações da RS.

6. A IEC é um órgão de padronização internacional afiliada a ISO.

Concentrada em padronização do setor elétrico, ela é seguida na

Europa e na maioria dos países ocidentais, inclusive no Brasil, mas

enfrenta resistências nos EUA e seus seguidores.7. A IEEE é uma sociedade profissional dos engenheiros elétricos nos EUA

e emite seus próprios padrões, normas e práticas profissionais.

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Eng. Marcelo Saraiva Coelho

PADRÕES DE COMUNICAÇÃO SERIAL

RS – 232 (EIA-232X)

Criada na década de 60, já com várias revisões, para

comunicação entre computadores e modens.

Velocidades baixas (19,2kbps) e distâncias curtas

(15m) entre dois dispositivos.

RS – 485 (EIA-485)

Velocidades altas (10Mbps) e ligações longas

(1,2km) entre dois ou mais dispositivos.

Outros

RS – 422 / RS – 449 / RS – 530 / RS - 562

1. O padrão RS-232 foi bastante difundido após seu uso para

comunicação dos computadores padrão PC com seus periféricos.

2. Já em ambientes industriais, o padrão RS-485 tem sido mais utilizado

por possibilitar a ligação de mais dispositivos, a maiores taxas de

transmissão de dados e maiores distâncias.3. O padrão RS-422 é semelhante ao RS-485 mas com limitação no

número de dispositivos.

4. O RS-449 foi lançado em 1977 como um sucessor do RS-232 com

maior velocidade e distancia, além de maiores opções para testes de

modens. Contudo não conseguiu superar a popularidade do RS-232.5. O RS-530 foi lançado em 1992, como uma opção aos usuários do RS-

422 e RS-485.6. O RS-562 foi lançado em 1992, como uma opção ao RS-232 adequada

a tecnologia dos chips que utilizam 3,3V, habilitando os sistemas a

terem maiores velocidades, baixo consumo de energia e menor

tamanho.

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Eng. Marcelo Saraiva Coelho

TIPOS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO

1. A escolha entre linhas de transmissão balanceada e desbalanceadaé uma consideração importante quando selecionando um sistema de comunicação de

dados.2. Em sistemas desbalanceados, o sinal de referência é simultaneamente

compartilhado por vários sinais e outros circuitos eletrônicos. O sinal transmitido é a tensão entre o condutor de sinal e o condutor de referência, ou terra.

3. Na prática sistemas desbalanceados som nte funcionam sobre enlaces

de comunicação curtos como os usados em RS-232 e RS-423.

4. O problema dos sistemas desbalanceados é que o condutor comum pode capturar ruídos excessivos e não ter o mesmo potencial em todos os pontos do circuito.

5. Interfaces de comunicação balanceadas necessitam de dois condutores para transmitir cada sinal. A tensão no receptor é medida como tensão diferencial (VA -VB) entre estes dois fios.

6. Estas linhas permitem maiores taxas de transmissão sobre maiores distâncias. Este método de transferir dados é o preferido em aplicações industriais onde o ruído pode ser o maior problema. A desvantagem é que um sistema balanceado necessita de dois condutores para cada sinal.

7. A transferência com sucesso de sinais de tensão sobre dois condutoresna presença de ruídos e quedas de tensão é baseado na assunção que

os condutores tem características similares e serão afetados

igualmente. Não significa que o ruído não exista nestes sistemas, e sim

que as tensões subirão e descerão igualmente nos dois condutores,mantendo a mesma diferença.

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Eng. Marcelo Saraiva Coelho

TRANSMISSÃO BALANCEADA e DESBALANCEADA

1. A tensão entre o condutor de sinal e o sinal comum é chamada de

tensão de modo comum (CMVA e CMVB).2. O CMV é a indicação da tensão induzida ou ruído na linha de

comunicação. Idealmente as CMV nos dois fios se cancelarão

completamente

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RS/TIA-232 (V.24)

Este padrão especifica o método de conexão de dois dispositivos: DTE e DCE.

DTE refere-se ao equipamento terminal de dados, por exemplo, um computador.

DCE refere-se ao equipamento de comunicação de dados como um modem.

Um DTE comunica-se com um DCE.

Um DCE recebe dados de um DCE e os retransmite a outro DCE via um enlace de comunicação de dados como uma linha telefônica ou rádio.

1. A aplicação original do padrão RS-232 é para a comunicação de um

computador (DTE) com um modem (DCE).2. Hoje o RS-232 é usado para vários tipos de comunicação envolvendo

dois dispositivos.

1. O RS-232 está presente somente entre o DTE e DCE.

2. Entre os DCEs outras especificações são usadas.

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RS/TIA-232 (V.24)

Consiste de três partes principais

Características elétricas dos sinais

Aspectos mecânicos como pinagem e

conectores.

Os nomes e funções de cada sinal usado no

enlace.

22 Sinais

Linhas de Dados

Linhas de Controle

Linhas de Temporização

Funções especiais secundárias

1. O conector DB-25 não foi especificado pelo RS-232, mas tornou-se um

padrão de fato.

2. A revisão E do padrão apresentou um conector de 26 pinos, chamadode ALT-A como opção ao DB-25. Ele é menor satisfazendo a demanda

por conectores adequados aos modernos computadores.3. Em equipamentos onde não há a necessidade dos sinais de controle ou

da totalidade deles, o conector DB-9 é utilizado.

4. A utilização do DB-9 surgiu quando a IBM decidiu fazer um adaptador

combinado serial paralelo para o computador pessoal AT. Umpequeno conector foi necessário para permitir que duas interfaces

coubessem em um cartão de interface padrão ISA.5. Após isto o conector DB-9 passou a ser utilizado para evitar o

desperdício de pinos quando as aplicações só necessitam dos sinais

de dados.6. A alocação da pinagem é diferente no DB9 e DB25 e nos DTE’s eDCE’s.

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Eng. Marcelo Saraiva Coelho

RS/TIA-232 (V.24)

1. Em eletrônica digital estamos acostumados a usar a tensão de +5 volts para representar o nível lógico ALTO e zero volts para o nível lógico BAIXO.

2. No padrão RS-232 temos níveis de tensão totalmente diferentes para os dados que trafegam nos terminais TD e RD.

3. O nível lógico ALTO ou “MARK” é produzido com tensões entre -5 e -25 volts. No receptor, tensões entre -3 e -25 volts são entendidas como nível lógico ALTO.

4. O nível lógico BAIXO ou “SPACE” é produzido com tensões entre +5 e +25 volts. No receptor, tensões entre +3 e +25 volts são entendidas como nível lógico ALTO.

5. Sinais entre a região de –3 e +3 volts são indefinidos e levam a perda de dados, portanto há uma margem mínima de ruído de 2 volts entre os transmissores e receptores.

6. As tensões dos terminais TD e RD são medidas em relação ao terminal de referência ou terra (ground). Este topologia é chamada de linhas DESBALANCEADAS.

7. Com linhas longas os sinais de tensão são deteriorados. O padrão assegura o seu funcionamento até distâncias de 15 metros, contudo um cálculo preciso deve levar em consideração a capacitância mútua do cabo utilizado.

1. As linhas de controle utilizam as mesmas faixas de tensão, contudo não há a inversão, ou seja, tensões positivas representam níveis lógicos ALTOS.

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RS/TIA-232 (V.24)

1. A utilização de tensões diferentes do padrão TTL requer que os

equipamentos eletrônicos utilizem drivers para cada sinal.

2. Estes drivers são circuitos integrados (MAX 232) que efetuam ainterface entre o microprocessador e porta de comunicação.

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RS/TIA-232 (V.24)

1. A configuração dos cabos de comunicação do padrão RS-232 pode levar a pequenos enganos.

2. O cabo padrão, com conectores iguais nas duas terminações, interliga os pinos com a mesma numeração nos terminais do DTE e DCE. Contudo, estaremos interligando o pino TD (2) do DTE ao pino RD (2) do DCE.

1. Quando os conectores são diferentes, o cabo padrão é construído através da interligação dos sinais definidos pelo padrão.

2. Observe que o pino TD (2) continua ligado ao pino RD (3) do DCE, embora tenha numerações diferentes, trata-se ainda de um cabo padrão.

1. Para comunicação entre CLPs e PCs ou entre quaisquer dois dispositivos DTE o cabo padrão não pode ser utilizado.

2. Devemos usar um cabo com ligações cruzadas, chamado de NULLMODEM

ou modem nulo.

3. Este cabo simula a inversão de dados efetuada pelo modem, quando não utilizamos este dispositivo.

4. Dependendo do equipamento pode ser necessária ou não o uso dos sinais de controle de fluxo.

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RS/TIA-232 (V.24)

Taxa de Transmissão

O padrão RS-232 limita a velocidade a 20kbps.

Velocidades típicas: 300, 1200, 2400, 9600, 19200 bps.

A velocidade é limitada pelo velocidade de transição máxima de 30V/us para evitar indução eletromagnética nos demais canais do cabo de comunicação.

Comprimento do Cabo

Limitado pela capacitância do cabo

Provoca alterações nas transições entre os níveis de tensão de +25 e -25V.

Capacitância total deve ser menor que 2500pF.

Comprimento de 15m para cabos com 160pF/m.

Velocidades menores permitem maiores distâncias.

Limitações do RS-232

Restrito a comunicação entre dois dispositivos.

Limitação de distância de 15 metros.

A taxa de 19,2kbps é baixa.

Os níveis de tensão de -3/-25V e +3/+25V

não são diretamente compatíveis com

modernas fontes de alimentação

1. Devemos lembrar que a tensão gerada por indução eletromagnéticaé tão maior quanto maior for a taxa de variação do campo magnético.

2. As variações bruscas de tensão e corrente encontradas no momento da

transição entre os bits “0” e “1” induzem tensões espúrias nos

condutores próximos.

3. O padrão RS-232 limita a velocidade desta mudança para evitar

problemas de sinais espúrios nas linhas de dados próximas.

4. Ao limitarmos esta taxa de variação estamos limitando a largura do bit

e a conseqüente quantidade de bits possíveis de serem transmitidos em

um segundo.

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COMUNICAÇÃO DE DADOS

Eng. Marcelo Saraiva Coelho

RS/TIA-232 (V.24)

1. O padrão RS-232 não trata do formato do dado a ser transmitido, masé comum na transmissão de dados seriais, byte a byte, de forma

assíncrona, a presença dos seguintes bits delimitadores:

- START bit : Informa que a transmissão vai iniciar e ativa o clock do receptor.

- MESSAGE bits: Byte de dados iniciando pelo bit menos significativo.

- PARITY bit : Bit de paridade. Par, Impar ou nenhum.

- STOP bit : Informa o fim da transmissão. São 1 ou 2 bits para permitir a re-sincronização do receptor.

2. A eficiência deste tipo de transmissão é de 73% já que são trans mitidos

onze bits par um byte de informação.

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RS/TIA/EIA-485

Também especificado no IEEE 8482.1993

Comparação com RS-232

Menor custo dos transmissores e

receptores.

Conexão de até 32 dispositivos. (possível

até 256).

Distâncias de até 1200 metros.

Taxas de transmissão até 10 Mbps.

Relação Distância x Data Rate

A principal razão do RS-485 transmitir a longas distâncias é o uso de linhas balanceadas, devido a sua maior imunidade ao ruído.

1. O padrão EIA-485A é um dos mais versáteis dos padrões de interfaces seriais da EIA. É uma extensão do EIA-422 e permite a mesma distância e velocidade, mas aumenta o número de transmissores e receptores permitidos na linha.

2. O EIA-485 permite a montagem de uma rede de comunicação sobre dois fios habilitando uma comunicação serial de dados confiável com:

- Distâncias de até 1200 metros (4000 pés)

- Velocidades de até 10Mbps

- Até 32 nós na mesma linha de comunicação.

3. Com dispositivos com menor consumo que o especificado e repetidores é possível chegar a 256 nós na rede.

4. Comparando com o RS-232 encontramos um menor custo devido a possibilidade de uso de fontes de alimentação assimétricas, enquanto que o RS-232 exige o uso de fontes simétricas nos transmissores e receptores.

1. A máxima taxa de transmissão de dados e o máximo comprimento não podem, no entanto, serem alcançados ao mesmo tempo.

2. Para um cabo par trançado 24 AWG a taxa máxima é de 90 kbps em 1200 metros (4000 ft).

3. O máximo comprimento de cabo a 10Mbps é menor que 6 metros (20 ft).

4. Melhores desempenhos demandam cabos especiais e possivelmente o uso de terminadores ativos em substituição aos resistores de 120 ohms.

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RS/TIA/EIA-485

Sinais Elétricos do Padrão RS-485

Presença de sinais complementares VA e VB.

No Transmissor:

|VA - VB|>1,5V

No receptor:

VA-VB > 0,2V Nível Lógico 0

VA-VB < -0,2V Nível Lógico 1

Margem de Ruído:

1,3V

Tensão de Modo Comum:

-7V a +12V.

1. Os transmissores geram tensões diferenciais entre -1,5 e -6 volts noterminal A em relação ao terminal B para sinalizarem um bit 1 (MARK).

2. Os transmissores geram tensões diferenciais entre +1,5 e +6 volts noterminal A em relação ao terminal B para sinalizarem um bit 0

(SPACE).3. A figura mostra que a sinalização dos transmissores geralmente éefetuada usando níveis de tensão 0 e 5V complementares.

4. O receptores medem a diferença de tensão entre os terminais A e B eentendem tensões acima de 0,2 volts como recepção de nível lógic o 0.

5. Recepção de tensões abaixo de -0,2 volts são traduzidas como

recepção de nível lógico 1.

6. Portanto tensões diferenciais entre -0,2 e 0,2 não são identificadascomo sinal válido.

7. As tensões medidas entre os terminais A e GND ou B e GND (modocomum) devem estar entre -7 e +12 volts.8. Além do dois estados lógicos, um transmissor RS-485 pode operar em

um terceiro estado, chamado de “tri-state” ou alta impedância. Este

estado é conhecido com estado desabilitado e pode ser iniciado por um

pino de controle no seu circuito integrado.9. Operação em “tri-state” permite que, em uma rede, apenas um

dispositivo esteja ativo em cada momento.

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Eng. Marcelo Saraiva Coelho

RS/TIA/EIA-485

Conexão RS-485 Half-Duplex

1. A figura mostra uma típica rede RS-485 com apenas dois fios.

2. Cada elemento tem um circuito gerador e receptor de sinais. Acomunicação é half duplex, isto é, apenas um circuito pode estar ativo

de cada vez. Este controle é feito pelo terminal ENABLE.

3. O terminal ENABLE coloca os circuitos que não devem estar

participando da transmissão em TRI -STATE.4. Resistores de terminação são necessários nos elementos extremos

da rede para minimizar os efeitos de reflexão de dados devido a

capacitância e indutância da linha de transmissão.5. Um terceiro fio (terra) é lançado junto com as linhas de sinal para

garantir que as tensões de referência não apresentem variações acima

do permitido. Resistores são usados no aterramento para limitar acirculação de correntes devido a diferenças de potencial entre as

referências de aterramento dos dispositivos.

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Eng. Marcelo Saraiva Coelho

RS/TIA/EIA-485

Conexão RS-485 Full-Duplex

1. A figura mostra a conexão de quatro dispositivos em uma rede RS-485 com quatro fios.

2. Cada elemento tem um circuito gerador e receptor de sinais. A comunicação é fullduplex, isto é, podemos ter uma transmissão e recepção de dados ao mesmo tempo.

3. Na configuração a quatro fios, um dispositivo deve ser designado como mestre e o seu circuito gerador será interligado aos circuitos receptores dos demais dispositivos, chamados de escravos.

4. O Nó mestre comunica com todos os escravos, mas um nó escravo pode comunicar somente com o nó mestre. Desde que o nó escravo nunca escuta a resposta de outro nó escravo ao mestre, um escravo não pode responder incorretamente a outro nó escravo.

5. O pino GND de um transceptor RS-485 deveria ser conectado a referência lógica (também conhecido como terminal terra ou terminal comum), ou diretamente ou através de um resistor 100 ohms (1/2 watt). O propósito do resistor é limitar a corrente se houver uma diferença de potencial significante entre os pontos de aterramento.

6. Em adição, a referência lógica deve ser conectada a referência do chassi (terra de proteção) através de um resistor de 100 ohms (1/2 watt). A referência do chassi,por sua vez, é conectado diretamente ao aterramento de segurança ou aterramento do sistema elétrico.

7. Se os aterramentos dos nós são adequadamente interconectados, então um terceiro fio em paralelo com os fios A e B não é necessário. No entanto, geralmente este não é o caso e, deste modo, um terceiro fio deve ser adicionado. Se o terceiro fio éadicionado, um resistor de 100 ohms deve ser adicionado em cada terminação como mostrado na figura.

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Eng. Marcelo Saraiva Coelho

RS/TIA/EIA-485

Cabos no RS-485

Recomendados cabos par trançado (Belden) ou triaxial com 1 ou dois pares de fios 24 AWG com impedância característica de 120 Ω.

Conectores no RS-485

Não há especificações de conectores, pinagens e cabos.

Pinos identificados como A e B ou TX+ e TX-.

Deve-se apenas garantir que o ponto A esteja sempre conectado ao ponto A de todos os elementos da rede.

Topologia de Rede no RS-485

1. Os cabos utilizados em ambientes industriais adiciona ao par trançadoa blindagem dupla com folha de alumínio e malha de cobre com

conector dreno.2. A proteção por folha fornece uma proteção contra ao ruído acopla do

capacitivamente, enquanto que a blindagem protege contra o ruído

acoplado magneticamente.

3. Estes cabos podem ser chamados de triaxiais.4. Durante a instalação, o cabo deve ser desencapado somente o

necessário para efetuar a conexão, sem expor o par de fios fora do

conector.1. O padrão RS-485, ao contrário do RS-232, não especifica conectores,

cabos e pinagens. Os dispositivos possuem apenas quatro ou doisterminais e algumas vezes um terceiro terminal para um fio terra.2. A identificação é feita utilizando os terminais A e B ou TX+, TX-, RX+

e RX-.

3. Podem ser usados conectores DB-9 ou bornes com parafusos. Oconector DB-9 não é muito utilizado devido a dificuldade de fazer as

derivações em um dispositivo localizado em uma posição intermediária

da rede.4. Um erro comum em montagens de rede RS-485 é a troca da ligação

entre os terminais A e B de dispositivos distintos.

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RS/TIA/EIA-485

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RS/TIA/EIA-485

Protocolo de Comunicação

Protocolo de comunicação NÃO é especificado no padrão.

O usuário deve especificar o seu próprio protocolo.

Exemplos: Modbus, DH-485, DNP 3.

Controle de Acesso ao Meio

Comando RTS para colocar o transmissor e receptor em TRI-STATE ou

Sensores automáticos que habilitam e desabilitam o transmissor após a transmissão de um caractere fim de transmissão.

1. Em nenhum momento o padrão RS-485 especifica como os dadosserão enviados, como será controlado o acesso ao meio e como serão

detectados os erros de transmissão.

2. Podemos enquadrar o padrão RS-485 como um protocolo da camadafísica dentro do modelo OSI.

3. Cabe ao usuário desenvolver um protocolo ou utilizar um pré-existente

de forma a efetuar as ações de controle de inicio e fim de transmissão,

detecção de erros, acesso ao meio e etc.

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RS/TIA/EIA-485

1. São encontrados no mercado circuitos integrados transceptores,

como MAX 232 e DS75176, dedicados a implementar interfaces decomunicação nos padrões RS-232 e RS-485 respectivamente.

2. Estes CIs são os principais componentes dos conversores de

interfaces seriais conforme podemos observar na figura.3. Eles também estão presentes nas interfaces de comunicação de

microcontroladores como 8051 e família PIC.

4. A isolação ótica da interface de comunicação é interessante em linhas

de comunicação com distancias significativas e previne a queima dos

microprocessadores em caso de sobretensões de origem atmosférica.

Esta isolação está presente dentro dos circuitos integrados mais

recentes.

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RS/TIA/EIA-485

Inversores de Freqüência em Rede

1. A figura mostra o exemplo de uso de uma rede RS-485 para inversores de freqüência, modelo CFW-09 da WEG.

2. O fabricante mostra detalhes da ligação do cabo, aterramento e terminação.

3. O protocolo das demais camadas do modelo OSI, viabilizando uma troca de dados, é o Modbus.

4. O dispositivo mestre da rede é um PLC ou PC com porta de comunicação RS-485, habilitado a comandar os inversores (ligar, desligar, mudar velocidade e sentido de rotação) e monitorar o seu funcionamento (tensão, corrente, potência, frequencia, etc).