Prof. Jorge H. B. Casagrande

COMUNICAÇÃO DE DADOS

Nov 2020

Modelo Básico de Comunicação de Dados

Modem A

Modem B

DTE A DTE BDCE A DCE BMeio de comunicação

ID – Interface DigitalIA–Interface Analógica

Cabo lógico

Comunicação Física

Comunicação Lógica

DTE - Data Terminal EquipamentDCE - Data Communication Equipament

Modelo Básico de Comunicação de Dados

Conexão FÍSICA elementar - Quando os limites de alcance dos sinais das IDs são respeitados

ID ID

Caracterização da Comunicação de Dados

Sentido da Transmissão Simplex, Semi (half) duplex, (full) duplex

Transporte da informação Serial ou paralelo Determina a capacidade, custo de HW, Flexibilidade e

imunidade à ruídos Taxa de transmissão (bps) Sincronismo da Transmissão dos bits

Síncrono ou Assíncrono Número de links (meios de transmissão)

1, 2 ...

Comunicação Assíncrona

Exemplo de transmissão assíncrona com 8 bits e sem Paridade e estado inicial da linha alto.

Implementada pela UART (Unidade Assíncrona de Tx)

Eficiência Te=100*info/(info+ctle) [%] (máx=80%!) Overhead Oh=100*[ctle/info] [%] Pode haver um 9º bit (bit de paridade) ou mais de um Stop bit

Comunicação Assíncrona

Conexão FÍSICA elementar da ID em modo assíncrono duplex (Sem sinais de controle) - mínimo de 3 fios no cabo lógico

ID ID

TDRD

GND

RD

TDGND

TD – transmissão de dadosRD – recepção de dados

GND – terra ou referência digital (ground)

Comunicação Assíncrona

Conexão FÍSICA da ID em modo assíncrono duplex em um modelo básico de comunicação de dados

ID ID

TD

RD

GNDID ID

RD

TD

GND

Modem

(DCE) Modem

(DCE)

MEIO

DCE DCE

Zoom

Comunicação Síncrona

O sinal de TD/RD na ID necessita de um sinal adicional separado para dar o compasso da amostragem dos bits de dados. Não há start/stop.

Todos os bits de TD são dados EXIGÊNCIA de um protocolo na camada de enlace

(orientado à bit ou à byte). A Te e Oh fica dependente deste protocolo!

Exige 5 fios na ID para uma comunicação full-duplex Uso de uma USART (Unidade Síncrona Assíncrona de

Recepção e Transmissão) implementada em HW e/ou SW Custo elevado na ID porém é possível conseguir índices de

eficiência mais próximos de 100%

Comunicação Síncrona

Conexão FÍSICA da ID em modo síncrono duplex. Por padrão universal o DCE é o equipamento que deve gerar o

sincronismo de TD e RD.

ID ID

TD

RD

GND

DCETC

RC

TD

RD

GND

TC

RCDTE

TC – TRANSMITER CLOCK

RC – RECEIVER CLOCK

MEIO

Prof. Jorge H. B. Casagrande

INTERFACES DIGITAIS

Nov 2020

O par metálico está presente como condutor na transmissão de dados:– Nas IDs;– Nos links;– Nos circuitos impressos…

Considerando os parâmetros distribuídos, pode ser modelado eletricamente:

INTERFACES DIGITAIS

Efeito indesejado do acoplamento indutivo de condutores em paralelo

INTERFACES DIGITAIS

Efeito minimizado do acoplamento indutivo de condutores trançados

Resultado: Modelo elétrico mais aproximado, o Duplo T Pares de fios trançados tornam desprezíveis a reatância indutiva.

A B

(R/4)/Km

C/Km

(R/4)/Km

(R/4)/Km (R/4)/Km

Fonte de sinal

carga

INTERFACES DIGITAIS

Necessidade da padronização de Interfaces Digitais: A transferência de dados entre equipamentos DTEs e/ou

DCEs utiliza taxas, alcances e propósitos diversos; A característica elétrica do sinal deve respeitar cada

aplicação; Interoperabilidade e universalização das conexões Devido aos fios expostos nas conexões entre IDs, ruídos

externos são captados; Necessita definir:

Características mecânicas Descrição funcional dos sinais utilizados Características Elétricas (esta define o padrão

“comercial”)

INTERFACES DIGITAIS

INTERFACES DIGITAIS

Ruídos podem ocorrer durante a transmissão na ID:

INTERFACES DIGITAIS

Ruídos podem ocorrer durante a transmissão na ID:

INTERFACES DIGITAIS

Solução adicional para minimizar ruídos: Sinais diferenciais (balanceados)

Pinos correspondentes no conector da ID

Gerador não balanceado

Gerador balanceado com

sinal diferencial

Receptor diferencial

Receptor diferencial balanceado

Ex. circuito balanceadoEx. circuito não balanceado

Saída S+R

Ruído (R)Sinal (S)

Sinal (S)

Saída S

Obs.: Sinais não diferencias são sempre não balanceados!

INTERFACES DIGITAIS

Sinais diferenciais: fontes em ambos os fios, porém defasadas de 180º Resultado: Eliminação expressiva dos ruídos na recepção!

INTERFACES DIGITAIS

Sinais não diferenciais: Usam GND comum para todos os sinais da IDResultado: Suscetibilidade a ruídos (amplificados junto com o sinal).

Normatização das IDs: Necessário definir limites elétricos para que um sinal

seja considerado “1” ou “0” lógico A Associação da Indústria Eletrônica (EIA) definiu

padrões como os Recomendation Standart (RS) RS232, RS485, RS423 etc...

Circuitos balanceados (diferenciais) ou não e as taxas em bps aplicáveis são as bases da criação dos dos padrões. Ex.: RS530, V.35 estabelecem circuitos mistos diferenciais e não diferenciais para altas taxas.

As mais utilizadas nos circuitos de dados são RS232, RS485, V.35, V.36 e G.703.

INTERFACES DIGITAIS

Normatização das IDs: Premissas Básicas A necessidade de troca de informações em geral é para

localidades distantes O modelo básico de comunicação de dados prevê então

DTEs Distantes Se há meio de transmissão entre DTEs, há DCEs

obrigatoriamente Os DCEs regem todo o controle sobre a camada física e o

compasso (sincronismo) entre os DTEs Toda interface digital portanto deve prever uma

padronização elétrica, mecânica e funcional para uma conexão entre DTE-DCE

De forma elementar, um pino da ID que é fonte no DTE será carga no mesmo pino no DCE e vice-versa. Nasce o conceito de cabo pino-à-pino (ou cabo direto ou 1:1)

INTERFACES DIGITAIS

Normatização das IDs: Exemplo do Modelo Elétrico de um Circuito fonte-carga do TD da RS232 (padrão CT1XX)

R0

RLCLC0

VL

EL

V0

TERMINADOR

DRIVER

origem destino

fonte carga

TD

CT103

Pino 2 da ID

Pino 7 da ID Cabo

lógico

INTERFACES DIGITAIS

INTERFACES DIGITAIS

Grupo de sinais (circuitos)

PARA NOSSO ESTUDO!

Em uma comunicação que usa todos os sinais ao lado:

O TD só é liberado se CTS, DSR, DCD, TC e RC estiverem presentes

O RD só é liberado se RTS, DTR e TCKE estiverem presentes

RC

TC

TCKE

DCD

DTR

DSR

CTS

RTS

RD

TD

GND

Terra

Sinal

XDTE113

X-102

XDTE108

X

X

Grupo sincro.

X

X

X

X

Grupo controle

X

Grupo refer.

DCE115

DCE114

DCE109

DCE107

DCE106

DTE105

XDCE104

XDTE103

-101

Grupo dados

OrigemCT

INTERFACES DIGITAIS

Grupo de sinais (circuitos)

Mais importantes

X

X

X

Grupo sincro.

X

X

X

X

X

X

X

Grupo controle

X

X

Grupo refer.

XTEST142

TCKE113

X-111/112

XRI125

XLDR140

DTR108

XLAL141

RC115

TC114

DCD109

GND102

DSR107

CTS106

RTS105

XRD104

XTD103

Terra101

Grupo testes

Grupo dados

SinalCT

INTERFACES DIGITAIS

Interface RS232

RS232C

INTERFACES DIGITAIS

Exemplo da função e fluxo dos sinais da ID em uma linha discada

INTERFACES DIGITAIS

Exemplo da função dos sinais da ID em uma linha discadacontinuação...

INTERFACES DIGITAIS

Resumo dos circuitos da interface digital RS232 e RS232C (V.24) (CANAL PRINCIPAL)

Todos os sinais não-diferenciais e limitados em 20Kbps (V.28)

Aplicações Síncronas ou assíncronas

MODEM EM TESTEDCETEST14225-

RELÓGIO DE TRANSMISSÃO EXTERNO

DTETCKE11324-

SELEÇÃO DE TAXA DE TRANSMISSÃO

DTE/DCE

-111/11223-

INDICADOR DE CHAMADA (RING) DCERI125229

COMANDO DE LDRDTE-14021-

TERMINAL DE DADOS PRONTODTEDTR108/2204

COMANDO DE LALDTE-14118-

RELÓGIO DE RECEPÇÃODCERC11517-

RELÓGIO DE TRANSMISSÃODCETC11415-

ALIMENTAÇÃO EXTERNADCE-12V-10-

ALIMENTAÇÃO EXTERNADCE+12V-9-

PORTADORA DETECTADADCEDCD10981

TERRA DIGITAL-GND10275

MODEM PRONTODCEDSR10766

PRONTO PARA TRANSMITIRDCECTS10658

PEDIDO PARA TRANSMITIRDTERTS10547

DADOS RECEBIDOSDCERD10432

DADOS TRANSMITIDOSDTETD10323

TERRA DE PROTEÇÃO-Terra1011-

FUNÇÃOORIGEMSINALCIRCUITO (CT)

PINO DB25

PINO DB9

Pinout – relação da posição dos pinos com seus

respectivos sinais para o

padrão mecânico (conector)

INTERFACES DIGITAIS

Interface V.35 Aplicações exclusivamente síncronas Velocidades acima de 48Kbps e até 2Mbps Grupo de sinais de dados e Sincronismo São diferenciais (V.35) Grupo de sinais de controle não diferenciais (V.28) Conector padrão M.34 (ISO2593)

Interface V.36 Aplicações exclusivamente síncronas em ambientes ruidosos Velocidades acima de 48Kbps e até 2Mbps (RS449) Exceto os grupos de teste, os demais sinais são diferenciais (V.11) Conector padrão DB37 (ISO4902)

INTERFACES DIGITAIS

Conectores das interfaces V.35 e V.36 (referência tipo Macho)

V.36

INTERFACE V.35

Pinouts padrões

RELÓGIO DE RECEPÇÃODCERTaRTb

115619

179

VX

RELÓGIO DE TRANSMISSÃO

DCESTaSTb

114316

1512

YAA/aa

RELÓGIO DE TRANSMISSÃO EXTERNO

DTETTaTTb

1131124

2411

UW

PORTADORA DETECTADA

DCERR109108F

TERMINAL PRONTODTEDT108-20H

MODEM PRONTODCEDM10796E

PRONTO PARA TRANSMITIR

DCECS10675D

PEDIDO PARA TRANSMITIR

DTERS10554C

DADOS RECEBIDOSDCERDaRDb

104417

316

RT

DADOS TRANSMITIDOSDTESDaSDb

103215

214

PS

TERRA DIGITAL-S.GND102a102b

13723

B

TERRA DE PROTEÇÃO-P.GND10111A

FUNÇÃOORIGEMSINALCircuito (CT)

PINO DB25 TELERÁS

PINO DB25

ISO2110

PINO M34 ISO2593

INTERFACE V.36

Pinouts padrões

RELÓGIO DE RECEPÇÃO

DCERTaRTb

115a115b

619

179

826

RELÓGIO DE TRANSMISSÃO

DCESTaSTb

114a114b

316

1512

523

RELÓGIO DE TRANSMISSÃO EXTERNO

DTETTaTTb

113a113b

1124

2411

1735

PORTADORA DETECTADA

DCERRaRRb

109a 109b

1022

810

1331

TERMINAL PRONTODTEDTaDTb

108a108b

--

--

1230

MODEM PRONTODCEDMaDMb

107a107b

921

623

1129

PRONTO PARA TRANSMITIR

DCECSaCSb

106a 106b

720

513

927

PEDIDO PARA TRANSMITIR

DTERSaRSb

105a105b

518

419

725

DADOS RECEBIDOSDCERDaRDb

104a104b

417

316

624

DADOS TRANSMITIDOS

DTESdaSDb

103a103b

215

214

422

TERRA DIGITAL (DE SINAL)

-S.GNDaS.GNDb

102a102b

13723

1920

TERRA DE PROTEÇÃO

-P.GND101111

FUNÇÃOORIGEMSINALCircuito (CT)

PINO DB25

TELERÁS

PINO DB25

ISO2110

PINO DB37 ISO4902

INTERFACES DIGITAIS

Interface RS485 Sinais diferenciais balanceados com saída tri-state Conectada em barramento de 2 (half-duplex) ou 4

fios (full) com até 4000 pés Obrigatório o uso de protocolos para endereçar os

dispositivos Adequada para redes multiponto com até 32

dispositivos em 2 fios com driver padrão (utilizando repetidores ou drivers especiais é possível muito mais!)

Possibilidade de criação de redes locais

INTERFACES DIGITAIS RS485 @2 FIOS

Multiponto half-duplex

até 256 pontos

Multiponto half-duplex

até 256 pontos

INTERFACES DIGITAIS

INTERFACES DIGITAIS

Interface G.703 Um único sinal codificado em cada par de fios de entrada/saída

= Interface mecânica simplificada! Usa código HDB3 para 2Mbps (75Ω) Exemplo do padrão codirecional para 64Kbps (120Ω)

Padrão G.704 define estrutura do sinal multiplexado 32 canais de 64 kbps – quadro 32bytes – 125us, ciclo 4ms As duas normas juntas G703/G704 são conhecidas como E1

INTERFACES DIGITAIS

Padrões mecânicos G.703

INTERFACES DIGITAIS

Cabos lógicos Seu custo é relevante e obrigatório na infra-estrutura. Má qualidade dos componentes ou de sua construção afeta o

desempenho e confiabilidade dos circuitos de dados. Todos os sinais possuem um pino de origem no DTE ou DCE Devem interligar adequadamente cada par de

equipamentos respeitando basicamente: Não ligar pinos de origem com outros de origem Não ligar pinos de destino com outros de destino Operação funcional do par origem/destino

Cabos acima de 15m devem possuir malha ou fita de blindagem

Para interfaces com sinais diferenciais cabos devem ser preferencialmente pareados (especialmente se > 15m)

Utilizar a quantidade de pinos (pinout) realmente necessária na ID

INTERFACES DIGITAIS