Programación de Computadoras                                        PUERTO SERIALEstos vienen en dos tamaños, 9 pin y 25 p...
Programación de ComputadorasEl estándar especifica 25 pins de señal, y que el conector de DTE (Data Terminal Equipment) de...
Programación de ComputadorasSe pueden añadir gran cantidad de puertos serie a un PC, ya que existe gran flexibilidad a la ...
Programación de ComputadorasJoystick = palanca de mandoEs un dispositivo que controla el movimiento del cursor mediante un...
Programación de ComputadorasLista de características de USB    •   Todos los dispositivos USB deben tener el mismo tipo de...
Programación de Computadorasun teclado. Muchos dispositivos USB han de traer conectores USB adicionales incorporados, por ...
Programación de ComputadorasEl host USB - hardware y software.El computador mismo o Host USB trabaja con los diferentes di...
Programación de Computadoras    •   TRANSCEIVER.- El cable USB está compuesto por solo cuatro cables: Vbus, D+, D- y GND. ...
Programación de ComputadorasEl nivel superior lógico es el agente de transporte de datos que mueve la información entre el...
Programación de ComputadorasSe denomina transmisión asincrónica no porque no exista ningún tipo de sincronismo, sino porqu...
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Puerto serial

  1. 1. Programación de Computadoras PUERTO SERIALEstos vienen en dos tamaños, 9 pin y 25 pin. El conector para el costado de la computadora será de tipomacho. (Los tipos de video más antiguos usaban un conector tipo hembra de 9 pines.) Con frecuencia habráuno de cada tipo que se verán en el mismo slot (ranura) en la parte de atrás de la computadora. Note que elconector tiene sus extremos en ángulo de manera que el enchufe podrá introducirse de una manerasolamente. Muchos dispositivos usan un puerto en serie, incluso el ratón y módems externos. Un puerto seriemanda los bits de a uno por vez.IntroducciónLas comunicaciones serie se utilizan para enviar datos a través de largas distancias, ya que lascomunicaciones en paralelo exigen demasiado cableado para ser operativas.Los computadores personales ó PC tienen una salida al exterior llamada puerto serial el cual se encarga detransmitir y/o recibir bytes ó caracteres para poder comunicarse con otros equipos, ya sean otroscomputadores, o dispositivos de diferentes tipos como son los periféricos, de esta forma ya no solodisponemos de unidades de disco, teclado o cd-rom para poder introducir y sacar datos. El puerto serie llevauna norma conocida como “comunicación serie sincrónica/asincrónica”, lo cual quiere decir que los datosvan de uno detrás de otro, y que por tanto pueden ir solamente en un cable, de ahí que solo son necesariosdos cables para la transmisión de datos, uno para transmitir y otro para recibir.Los equipos de comunicaciones serie se pueden dividir entre simplex, half-duplex y full-duplex. Unacomunicación serie simples envía información en una sola dirección (por ejemplo una emisora de radio), lacomunicación Half-duplex significa que los datos pueden ser enviados en ambas direcciones entre dossistemas, pero en una sola dirección al mismo tiempo. Y por último en una transmisión Full-duplex cadasistema puede enviar y recibir datos al mismo tiempo.Hay dos tipos de comunicaciones: sincrónicas o asincrónicas, en una transmisión sincrónica los datos sonenviados en bloques, es decir por paquetes, en este tipo de comunicación el transmisor y el receptor sonsincronizados por uno o más caracteres. Sin embargo el dispositivo serie del computador es un dispositivoasincrónico, es decir el transmisor y el receptor no están sincronizados, para la transmisión de datos seutiliza un bit de comienzo del paquete de información y 1 o 2 bits los cuales identifican su final, no esnecesario ningún carácter de sincronismo.Transmisión de los datos por los cablesEn la comunicación serie, los bits se transmiten con un valor alto, o sea, circulando corriente por el cable,durante un determinado estado de tiempo. Cuando existe conexión entre dos equipos, el estado del cable esde 1 ó mejor dicho, de valor alto, o sea, que pasa corriente por él, cuando se transmite un dato, primero setransmite un valor bajo, o estado de línea sin corriente durante un determinado estado de tiempo, llamadobit de comienzo “start bit”.Descripción del Puerto.El puerto serie del computador es compatible con el estandar RS-232C, Este estándar fue diseñado en losaños 60s para comunicar un equipo terminal de datos o DTE (Data Terminal Equipment, el Computador eneste caso) y un equipo de comunicación de datos o DCE (Data Communication Equipment, habitualmente unmódem). 1
  2. 2. Programación de ComputadorasEl estándar especifica 25 pins de señal, y que el conector de DTE (Data Terminal Equipment) debe sermacho y el conector DCE (Data Communications Equipment) debe ser hembra. Los conectores más usadosson el DB-25 macho, pero muchos de los 25 pins no son necesarios. Por esta razón en muchos PC modernosse utilizan los DB-9 macho (se puede encontrar uno de estos conectores en la panel trasero del computador).Los voltajes para un nivel lógico alto están entre -3V y -15V. Un nivel lógico bajo tendrá un voltaje entre 3Vy 15V, los voltajes más usados son 12V y -12V. Las señales más utilizadas en la comunicación serial son: ♦ DTR (Data Terminal Ready): El PC indica que el modem esta encendido y listo para enviar datos. ♦ DSR (Data Set Ready): El modem indica que esta listo para transmitir o recibir datos. ♦ RTS (Request To Send): El PC pone esta señal a 1 cuando tiene un carácter lista para ser enviado. ♦ CD (Carrier Detect): El modem pone esta señal a 1 cuando ha detectado el computador. ♦ CTS (Clear To Send): El modem esta preparado para transmitir datos. El computador empezara a enviar datos al modem. ♦ TxD: El modem recibe datos desde el PC. ♦ RxD: El modem transmite datos al PC.Manejo de DireccionesEl puerto serie utiliza direcciones y una línea de señales, un IRQ para llamar la atención del procesador.Además el software de control debe conocer la dirección. La mayoría de los puertos series utilizandirecciones standard predefinidas. Éstas están descritas normalmente en base hexadecimal. Cuando seinstala un nuevo puerto, normalmente se mueve un jumper o switch para seleccionar un puerto (COM1,COM2, COM3, etc., con lo que se asigna una dirección y una interrupción usada por la tarjeta del puerto.Las direcciones e IRQ usadas por los puertos serie fueron definidas al diseñar el ordenador originalmente; sinembargo, las del COM3 y COM4 no se han definido oficialmente, aunque están aceptadas por convenios.Las señales son: 2
  3. 3. Programación de ComputadorasSe pueden añadir gran cantidad de puertos serie a un PC, ya que existe gran flexibilidad a la hora de definirdirecciones no standard, siempre que se encuentren entre el rango 100 y 3FF hexadecimal y siempre que noentren en conflicto con otros dispositivos. Los ordenadores IBM PS/2 usan la Microchannel Architecture, quedefine las direcciones e IRQs para los puertos desde COM1 a COM8:Transmisión de DatosPara el protocolo de transmisión de datos, sólo se tienen en cuenta dos estados de la línea, 0 y 1, tambiénllamados Low y High. Cuando no se transmite ningún carácter, la línea esta High. Si su estado pasa a Low, sesabe que se transmiten datos.Por convenio se transmiten entre 5 y 8 bits, pero la BIOS sólo soporta una anchura de datos de 7 u 8 bits.Durante la transmisión, si la línea está Low, se envía un 0 y si está High indica un bit a uno. Se envía primeroel bit menos significativo, siendo el más significativo el último en enviarse.A continuación se envía un bit de paridad para detectar errores. Finalmente se mandan los bits de stop, queindican el fin de la transmisión de un carácter. El protocolo permite utilizar 1, 1,5 y 2 bits de stop.El número de bits que componen cada palabra dependen del código a emplear, así, si se quieren transmitirdatos ASCII normales, serán de 7 bits, pero si se quiere enviar el juego completo de caracteres, cada unadebería estar formada por 8 bits. Dependiendo de esto, si se emplea paridad y el numero de bits de stop, semandarán un determinado número de caracteres dependiendo de la velocidad en baudios (bits por segundo)por el puerto serie.En la siguiente figura se puede ver con detalle la transmisión del carácter ASCII A, que es el 65 y surepresentación binaria es 0100001. 3
  4. 4. Programación de ComputadorasJoystick = palanca de mandoEs un dispositivo que controla el movimiento del cursor mediante un eje vertical. normalmente tiene másbotones que un ratón y es usado sobre todo en juegos como en los simuladores de vuelo. USB - BUS SERIAL UNIVERSALIntroducciónCada cierto tiempo dentro del mundo de la computación se dan cambios realmente importantes, cambiosque de cierta forma abren nuevos horizontes y mayores posibilidades. La arquitectura PCI ha revolucionadode gran manera la velocidad de las computadoras; los módems de 33.6Kbps permiten mejores tiempos en elacceso a Internet, etc. Una de las mayores revoluciones en la computación, con respecto a la forma deinterconectar periféricos a las computadoras, la expandibilidad, la sencillez de configuración y uso delhardware: El Bus Serial Universal - USB.La motivación que ha dado origen al Bus Serial Universal proviene de tres aspectos fuertementeinterrelacionados:1. Conexión de la PC al teléfono.Creo que ya a nadie le cabe duda que la unión entre la computación y las comunicaciones ha de ser la basede todo tipo de aplicaciones de software y hardware en el futuro, y que el teléfono es el accesorio máspróximo a todos por el que se puede establecer comunicación prácticamente con cualquier parte del mundo,ya sea computadora o persona. Por ende, una nueva tecnología de transmisión de datos debe contemplar alas computadoras y a los teléfonos como dos elementos indivisibles y mutuamente complementarios.2. Uso sencillo.La falta de flexibilidad en la re-configuración de toda PC ha sido siempre el enemigo de todas las personasque sin conocer mucho de computación y hardware, desearían mantener actualizada su PC. Ciertamentehemos tenido grandes progresos en este sentido, para ello basta nombrar los adelantos en cuanto ainterfases gráficas se refiere; todos sabemos que con Windows 95 configurar una computadora es mucho mássencillo que con el viejo DOS, y que las arquitecturas de bus nuevas como PCI, ISA P&P y PCMCIA se hanconstituido en aliados importantes de todo proceso de re-configuración. Sin embargo no todo es autoconfigurable como lo son las tarjetas de video, las controladoras y las tarjetas de red especialmente. Aúnquedan en el mercado muchas tarjetas ISA que al no demandar altas velocidades de transferencia de datos,son fabricadas bajo esta arquitectura para abaratar los costos. Más aún, los puertos de la computadoraseriales, paralelos y de juegos, no son tipo P&P. Los usuarios aún tienen problemas al tener que acercarse auna tienda y solicitar un dispositivo, para que el vendedor le pregunte se desea el mismo interno o externo,para puerto serial o paralelo, en ISA o PCI. En fin, un serio problema cuya solución viene dada por el nuevoBus Serial Universal.3. Expansión de puertos.Como sea actualmente las computadoras tienen un límite claro de expandibilidad, generalmente se tienen 4ranuras PCI, 4 ISA, 2 puertos seriales y 1 paralelo. Un problema frecuente es contar con dos o másdispositivos que requieren del puerto paralelo: la impresora, un escáner, un tape backup, por ejemplo. Laespecificación USB ataca este problema frontalmente, brindando la posibilidad de conectar a unacomputadora, más de un centenar de dispositivos. Más si hablamos que para unir un dispositivo nuevo a lacomputadora no ha de hacer más falta que conectarlo a la misma, sin apagar nada, sin reiniciar el equipo,sin abrirlo siquiera, y lo que es mejor, auto-configuración inmediata. 4
  5. 5. Programación de ComputadorasLista de características de USB • Todos los dispositivos USB deben tener el mismo tipo de cable y el mismo tipo de conector, más allá de la función que cumplan. • Los detalles de consumo y administración eléctrica del dispositivo deben ser completamente transparentes para el usuario. • El computador debe identificar automáticamente un dispositivo agregado mientras opera, y por supuesto configurarlo. • Los dispositivos pueden ser también desconectados mientras el computador está en uso. • Deben poder compartir un mismo bus tanto dispositivos que requieren de unos pocos Kbps como los que requieren varios Mbps. • Más de 127 dispositivos diferentes pueden estar conectados simultáneamente y operando con una misma computadora sobre el Bus Serial Universal. • El bus debe permitir periféricos multifunción, es decir aquellos que pueden realizar varias tareas a la vez, como lo son algunas impresoras que adicionalmente son fotocopiadoras y máquinas de fax. • Capacidad para manejo y recuperación de errores producidos por un dispositivo cualquiera. • Soporte para la arquitectura Conectar y Operar (Plug&Play). • Bajo costo.Arquitectura general. El Bus Serial Universal está dado esencialmente por un cable especialmente diseñadopara transmisión de datos entre la computadora (cuyo nombre dentro de la terminología USB es host), ydiferentes periféricos, que pueden acceder simultáneamente al mismo con el fin de recibir o transmitirdatos. Todos los dispositivos conectados acceden al canal o medio para transmitir sus datos de a cuerdo alas normas de administración del host regido por un protocolo que consecutivamente va dando la posibilidadde transmitir a cada periférico, Para los que manejan redes IBM, el protocolo USB se parece de cierta formaal protocolo Token Ring.La arquitectura del bus garantiza la posibilidad de que los periféricos sean conectados y desconectados delhost mientras este y otros periféricos están operando normalmente, característica a la que se denominaConectar y Desconectar Dinámico o simplemente En Caliente, sin perjuicio para ningún dispositivo enfuncionamiento.Descripción del sistema USB. Está compuesto por tres áreas claramente demarcadas: (1) el host USB, (2)los dispositivos USB y, (3) toda la interconexión USB. La interconexión USB es la manera en la cual losdispositivos USB se conectan y comunican con el host, esto incluye: la topología del bus o el modelo deconexión entre los dispositivos USB y el host; los modelos de flujo de datos, es decir la forma en la que lainformación se mueve en el sistema entre los diversos elementos del mismo; la planificación USB que definela secuencia en la cual los dispositivos accederán al bus; finalmente, las relaciones entre capas del modelo,y las funciones de cada capa.Este último punto es conveniente aclararlo. El software al igual que todo sistema, a medida que crece sehace más complejo, razón por la cual cuando se lo desarrolla, se procede a subdividirlo en programas máspequeños, cada uno con una tarea específica, pero a los ojos del usuario sigue siendo un todo, aunque endeterminados momentos porciones del mismo estén trabajando y otras no, de a cuerdo a las necesidades deoperación del momento. Por ejemplo, dentro de un procesador de texto, un determinado momento estaráfuncionando el editor, otro el corrector, el módulo de almacenamiento en disco, etc.Dentro del mundo de las redes y la transmisión de datos, los programas de comunicaciones sufren el mismoproceso de estructuración, aunque el término cambia un poco. Cada porción de código o programa quecumple una tarea específica se denomina capa.Topología del bus. La forma física en la que los elementos se interconectan dentro del sistema USB, puedeasemejarse a la topología estrella estratificada piramidalmente. El centro de cada estrella es un hub, undispositivo que por un lado se conecta al computador o a otro hub y por otro lado, permite conectar almismo varios dispositivos o en su defecto nuevos hubs. La figura 3 permitirá entender mejor la idea. Estadisposición significa que los computadores con soporte para USB han de tener tan solo uno o dos conectoresUSB, pero ello no representa poder contar con tan solo dos dispositivos de esta clase, quien sabe un ratón y 5
  6. 6. Programación de Computadorasun teclado. Muchos dispositivos USB han de traer conectores USB adicionales incorporados, por ejemplo unmonitor puede tener 3 ó 4 conectores USB donde pueden ir el teclado, el ratón, y algún otro dispositivo. Porsu parte el teclado puede tener otros más, y así sucesivamente hasta tener más de 127 dispositivos, todosfuncionando simultáneamente.Aún así, existirán dispositivos específicos destinados a ampliar la cantidad de conectores, estos sedenominan hubs, y su funcionamiento como apariencia física está muy cercana a la de los hubs de redesEthernet. Un hub de 8 puertos o conectores, puede ser acoplado a uno de los puertos USB del computador,ampliando la cantidad de dispositivos que se pueden emplear.Funciones.- Dentro de la terminología USB, todos los dispositivos que pueden ser conectados al bus USB, aexcepción de los hubs, se denominan Funciones. Son funciones típicas el ratón, el monitor, altoparlantes,módem, etc. La Figura 1 las ilustra adecuadamente. Las funciones o dispositivos periféricos son capaces derecibir y transmitir información, ya sea del usuario o de control. El común denominador a todas lasfunciones USB es su cable y el conector del mismo, diseñado y fabricado de a cuerdo a especificaciones delbus, por lo que no cabe preocuparse por la compatibilidad entre equipos de diferentes fabricantes.Un aspecto interesante de las funciones, es que pueden ser en si nuevos hubs. De hecho, la Figura 2 muestraun esquema en el que la PC tiene tres puertos, el monitor cuatro, el teclado tres y adicionalmente un hubpropiamente, provee 4 puertos más. En un esquema tan sencillo, existen 14 puertos disponibles para todotipo de periféricos, entre los que podemos citar: ratón, tablilla digitalizadora, lápiz óptico, teclado,impresora, un teléfono ISDN, etc. 6
  7. 7. Programación de ComputadorasEl host USB - hardware y software.El computador mismo o Host USB trabaja con los diferentes dispositivos valiéndose del Controlador de Hostcompuesto por una parte de hardware y otra de software, de esta forma conjunta el host es responsable alnivel de hardware, de los siguientes aspectos dentro del sistema UBS: • Detectar tanto la conexión de nuevos dispositivos USB al sistema como la remoción de aquellos ya conectados, y por supuesto, configurarlos y ponerlos a disposición del usuario, tarea que involucra acciones por software. • Administrar y controlar el flujo de datos entre el host y los dispositivos USB, es decir el movimiento de información generada por el usuario mismo. • Administrar y regular los flujos de control entre el host y los dispositivos USB, es decir la información que se mueve con el objeto de mantener el orden dentro de los elementos del sistema. • Recolectar y resumir estadísticas de actividad y estados de los elementos del sistema. • Proveer de una cantidad limitada de energía eléctrica para aquellos dispositivos que pueden abastecerse con tan solo la energía eléctrica proveniente desde el computador (el teclado y el ratón son dos ejemplos claros).Por otra parte, al nivel de software las funciones del Controlador de Host se incrementan y complica: • Enumeración y configuración de los dispositivos conectados al sistema. • Administración y control de transferencias isocrónicas de información. • Administración y control de transferencias asincrónicas. • Administración avanzada de suministro eléctrico a los diferentes dispositivos. • Administración de la información del bus y los dispositivos USB.Chips controladores USB. Cada uno de los chips controladores USB de Intel tiene una función específica.Algunos nombres de los controladores disponibles de Intel, son: • El 8x930Ax USB Peripheral Controller, ha sido diseñado para periféricos de PCs, incluyendo joysticks digitales, cámaras y algunos dispositivos relacionados a telefonía. • El 8x930Hx USB Hub Controller, ha sido diseñado para brindar soporte a aquellos dispositivos que además de cumplir su objetivo propio, tienen la función de trabajar como hubs. Entre estos se incluyen monitores, impresoras, teclados, etc. Este controlador también puede dar soporte a hubs natos. • El 8x931Ax USB Peripheral Controller, desarrollado también para dispositivos con capacidades complementarias de hub. Este es capaz de soportar 9 múltiples conexiones. Por cierto que este controlador es mejor que el primero.Arquitectura de los dispositivos USB. La Figura 3 muestra la estructura interna del controlador deperiféricos USB. Todos los dispositivos USB responden también a un mismo patrón estandarizado, que másallá de las características propias de cada fabricante, comprende los mismos elementos funcionales. Estosson: 7
  8. 8. Programación de Computadoras • TRANSCEIVER.- El cable USB está compuesto por solo cuatro cables: Vbus, D+, D- y GND. La información y los datos se mueven por los cables D+ y D-, con dos velocidades: 12Mbps o 1.5Mbps, un problema serio de comunicaciones si no existe un dispositivo capaz de manejar esta situación. Este es el Transceiver, fabricado dentro del mismo chip controlador de periférico, y puede verse como la interfaz misma de un dispositivo externo contra el resto del sistema. • SERIAL INTERFACE ENGINE - SIE.- Como lo mencionamos un poco más atrás, pero para el host USB, el SIE tiene la función de serializar y deserializar las transmisiones, además maneja los protocolos de comunicación, las secuencias de paquetes, el control CRC y la codificación NRZI. • FUNCTION INTERFACE UNIT - FIU.- Este elemento administra los datos que son transmitidos y recibidos por el cable USB. Se basa ty apoya en el contenido y estado de los FIFOs (enseguida los vemos). Monitorea los estados de las transacciones, los buffers FIFO, y solicita atención para diversas acciones a través de interrupciones contra el CPU del host. • FIFOs.- El controlador 8x930Ax, tiene un total de 8 buffers tipo FIFO, cuatro de ellos destinados a la transmisión y cuatro destinados a la recepción de datos. Tanto para la transmisión como para la recepción, los buffers soportan cuatro tareas o funciones, numeradas de 0 a 3. La función 0 tiene reservado en el buffer en espacio de 16 bytes, y se dedica a almacenar información de control relacionada a las transferencias. La función 1 es configurable para disponer de más de 1025 bytes, y finalmente las funciones 2 y 3 disponen cada una de 16 bytes. Estas tres últimas funciones se emplean para el control de interrupciones y transmisiones tanto isocrónicas como las bulk (Bulk significa voluminoso o de gran volumen).Es importante destacar que el controlador del periférico es totalmente programable, empleando el conjuntode instrucciones MCS51 o MSC251, ambos productos de Intel que ha de ser más de interés de las empresasfabricantes de dispositivos externos USB.Este controlador adicionalmente posee las siguientes características: Capacidades de puerto serialmejorado, contadores de tiempo de 16 bits, un clock, 4 puertos de entrada y salida de 8 bits, y dos modosde ahorro de energía: inactivo y de bajo consumo. No vale la pena explicar en detalle cada uno de losmismo, es suficiente entender que estos elementos son capaces de brindarle a todo puerto serial,capacidades de transferencia realmente importantes.Caracteristica "Must Have". El término "Must Have" (Debe Tener) hace referencia a la capacidad que debetener una computadora para soportar el bus USB, así que parecería indefectiblemente que estamos entrandoen un mundo de computación que debe cumplir con la especificación USB.Los modelos de computadoras personales caracterizadas por un procesador Pentium provisto de latecnología MMX, traen soporte pleno para las tarjetas madres Intel con soporte USB. Dentro de las tarjetasmadres de Intel con conjuntos de chips PCI, las que traen soporte USB son las siguientes: 430HX, 430VX,430TX y la 440FX. Todas estas vienen con un Controlador de Host USB incorporado. Pero las computadorasportátiles no están excluidas de estas capacidades, así que la tarjeta madre Intel 430TX está diseñada parabrindar soporte USB a todos los usuarios de la computación móvil.El sistema operativo Windows 95, viene provisto por todos los controladores (drivers) necesarios para poderlanzarse a este bus sin ningún tipo de problema. El resultado de estos dos puntos anteriores son PCs queestán saliendo al mercado con uno o dos puertos USB en su parte posterior listos para ser empleados, comose observa en la Figura 2.Un aspecto más, es que no todos los sistemas operativos Windows 95 instalados en todas las computadorasdel mundo tiene la misma versión, aunque todos ellos presenten como portada ese logo. La especificaciónUSB es soportada por los sistemas operativos Windows 95 cuya versión sea la 4.00.950B o superiorModelo lógico funcional USB. El flujo de datos USB es a partir de tres niveles lógicos: entre el SoftwareCliente y la Función, el Controlador USB y el dispositivo, y finalmente la capa física, donde la transmisiónrealmente sucede. Es importante entender que este modelo es muy parecido al OSI, el estándar de redes, ysu comprensión radica en el hecho de que si bien existe un solo canal físico, pero los datos son manejadosen cada punto por unidades homólogas, tal como si estuviesen sosteniendo una comunicación directa. Poresta razón se las denomina Capas Lógicas. 8
  9. 9. Programación de ComputadorasEl nivel superior lógico es el agente de transporte de datos que mueve la información entre el SoftwareCliente y el dispositivo. Existe un Software Cliente en el host, y un Software De Atención al mismo en cadauna de las funciones o periféricos USB. A este nivel, el host se comunica con cada uno de los periféricos enalguna de las varias formas posibles de transmisión que soporta USB. El Software Cliente solicita a losdispositivos diversas tareas y recibe respuestas de ellos a través de esta capa.La capa lógica intermedia es administrada por el Software de Sistema USB, y tiene la función de facilitarleslas tareas particulares de comunicación a la capa superior, cabe decir, administra la parte del periférico conla que la capa superior desea comunicarse, maneja la información de control y comando del dispositivo, etc.Su objetivo es permitir a la capa superior concentrarse en las tareas específicas tendientes a satisfacer lasnecesidades del usuario, adicionalmente gestiona el control interno de los periféricos.El acceso al bus es bajo la modalidad de Ficha o Token, lo que involucra siempre complejidad de protocolos,especialmente si agregamos dos velocidades posibles: 12Mbps ó 1.5Mbps. Todos estos algoritmos y procesosson administrados por el Host USB, reduciendo la complejidad del periférico, y lo más importante, el costofinal de los dispositivos USB.La capa física del modelo lógico USB comprende los puertos físicos, el cable, los voltajes y señales, elhardware y funcionamiento del hardware. Esta capa tiene el objetivo de liberar a las capas superiores detodos los problemas relacionados a la modulación, voltajes de transmisión, saltos de fase, frecuencias ycaracterísticas netamente físicas de la transmisión.Es importante comprender adecuadamente los términos transmisión isocrónica y transmisión bulk sobre elbus USB, ya que es el principal tipo de transmisión soportada por este bus. La transmisión isocrónica yaparte de un conjunto clásico de formas de transmisión bien conocidas que vamos a mencionar a continuacióna fin de comprender mejor el concepto nuevo.Transmisión asincrónica. Las distintas formas de transmisión de datos a distancia siempre fueron seriales,ya que el desfase de tiempos ocasionada por la transmisión paralela en distancias grandes impide pensar enesta última como apta para cubrir longitudes mayores a algunos pocos metros.Sobre ello, la transmisión serial ha tropezado con el problema de que la información generada en eltransmisor sea recuperada en la misma forma en el receptor, para lo cual es necesario ajustaradecuadamente un sincronismo entre ambos extremos de la comunicación. Para ello, tanto el receptor comoel transmisor deben disponer de relojes que funcionen a la misma frecuencia y posibilite una transmisiónexitosa. Como respuesta a este problema surgió la transmisión asincrónica, empleada masivamente añosatrás para la comunicación entre los equipos servidores conocidos como hosts y sus terminales.En este modelo cabe entender que ambos equipos poseen relojes funcionando a la misma frecuencia, por locual, cuando uno de ellos desea transmitir, prepara un grupo de bits encabezados por un bit conocido comode arranque, un conjunto de 7 u 8 bits de datos, un bit de paridad (para control de errores), y uno o dos bitsde parada. El primero de los bits enviados anuncia al receptor la llegada de los siguientes, y la recepción delos mismos es efectuada. El receptor conocer perfectamente cuántos bits le llegarán, y da por recibida lainformación cuando verifica la llegada de los bits de parada. El esquema de los datos se muestra en la Figura1. 9
  10. 10. Programación de ComputadorasSe denomina transmisión asincrónica no porque no exista ningún tipo de sincronismo, sino porque elsincronismo no se halla en la señal misma, mas bien son los equipos mismos los que poseen relojes o clocksque posibilitan la sincronización. La sincronía o asincronía siempre se comprende a partir de la señal, no delos equipos de transmisión o recepción.Transmisión sincrónica. En este tipo de transmisión, el sincronismo viaja en la misma señal, de esta formala transmisión puede alcanzar distancias mucho mayores como también un mejor aprovechamiento de canal.En la transmisión asincrónica, los grupos de datos están compuestos por generalmente 10 bits, de los cuales4 son de control. Evidentemente el rendimiento no es el mejor. En cambio, en la transmisión sincrónica, losgrupos de datos o paquetes están compuestos por 128 bytes, 1024 bytes o más, dependiendo de la calidaddel canal de comunicaciones.Trucos muy ingeniosos han permitido que la señal misma porte el sincronismo, indicando al receptor cuándocomienza un bit y cuando termina el mismo. De esta forma la señal puede viajar por muchos más kilómetrossin temor a perderse o no ser entendida por el receptor.Las transmisiones sincrónicas ocupan en la actualidad gran parte del mundo de las comunicaciones seriales,especialmente las que emplean el canal telefónico. La Figura 2 muestra el esquema de la transmisiónsincrónica.Transmisión isocrónica. La transmisión isocrónica ha sido desarrollada especialmente para satisfacer lasdemandas de la transmisión multimedia por redes, esto es integrar dentro de una misma transmisión,información de voz, video, texto e imágenes. La transmisión isocrónica es una forma de transmisión de datosen la cual los caracteres individuales están solamente separados por un número entero de intervalos,medidos a partir de la duración de los bits. Contrasta con la transmisión asincrónica en la cual los caracterespueden estar separados por intervalos aleatorios. La transferencia isocrónica provee comunicación continuay periódica entre el host y el dispositivo, con el fin de mover información relevante a un cierto momento. Latransmisión isocrónica se encarga de mover información relevante a algún tipo de transmisión,particularmente audio y video.Transmisión Bulk. La transferencia o transmisión Bulk, es una comunicación no periódica, explosivatípicamente empleada por transferencias que requieren usar todo el ancho de banda disponible o en sudefecto son demoradas hasta que el ancho de banda completo esté disponible. Esto implica particularmentemovimientos de imágenes o video, donde se requiere de gran potencial de transferencia en poco tiempo.Adicionalmente, USB permite dos tipos más de tipos de transferencias de datos: • Transmisiones de control. Es un tipo de comunicación exclusivamente entre el host y el dispositivo que permite configurar este último, sus paquetes de datos son de 8, 16, 32 o 64 bytes, dependiendo de la velocidad del dispositivo que se pretende controlar. 10
  11. 11. Programación de Computadoras • Transmisiones de interrupción. Este tipo de comunicación está disponible para aquellos dispositivos que demandan mover muy poca información y poco frecuentemente. Tiene la particularidad de ser unidireccional, es decir del dispositivo al host, notificando de algún evento o solicitando alguna información. Su paquete de datos tiene las mismas dimensiones que el de las transmisiones de control.Objetivo básico de USB. Desde el punto de vista del usuario, USB es una especificación que ha de posibilitarconectar dispositivos a una computadora de forma encadenada, sin tener que abrir en absoluto la caja de lacomputadora o tener que insertar tarjetas. Todo dispositivo USB tiene la capacidad de ser conectado alcomputador en pleno funcionamiento, sin tener que reiniciarlo, además la configuración del dispositivonuevo es inmediata y completamente transparente al usuario, tras lo cual el dispositivo está listo para serempleado sin tocar un tornillo, menos jumpers, dips, canales, irqs, etc. El proceso de conexión USB debe sersencillo como se muestra en la Figura 1.Gama de dispositivos USB disponibles. Este bus está diseñado para soportar: modems, ratones, teclados,monitores, equipos estereofónicos, lectores de CD de baja velocidad a 4 o 6x (incluyendo quemadores),unidades de disquetes, digitalizadores de imágenes (scanners), teléfonos, conexiones ISDN, impresoras,unidades para almacenamiento en cinta, etc. En resumen, toda clase de dispositivos existentes y los quevayan a crearse aprovechando las ventajas USB. La única condición es que el dispositivo no requiera derangos de transmisión superiores a los 12Mbps, esto significa que las tarjetas de video, tarjetas de red a100Mbps y controladoras de discos duros particularmente, seguirán siendo tarjetas conectadas al interior dela PC. Afortunadamente, estas tarjetas, rara vez requieren ser removidas de su lugar, lo que no sucede conuna impresora o un teléfono por ejemplo.Las funciones USB y el host USB. Dentro de la terminología USB, el computador o la PC que soporta estetipo de bus, se denomina Host USB; mientras que por su parte y dentro de la misma terminología, todoperiférico mencionado en el anterior punto, se denomina Función USB.Funcionamiento básico USB. Todo el sistema USB es inteligente, esto significa que una vez que insertado unnuevo dispositivo al sistema, el bus automáticamente determina que recursos del host requiere, incluyendocontroladores de software (drivers), ancho de banda necesario (el ancho de banda se refiere a la capacidaddel canal de comunicaciones que requiere un dispositivo cualquiera para enviar sus datos. Mientras másinformación manipule el dispositivo, más ancho de banda necesitará, y a la inversa). El mismo proceso se daal remover un dispositivo del equipo, ya que el host automáticamente elimina todos los componentesasociados al mismo con el fin de disponer de los recursos otorgados en su momento para futuros dispositivos.Conectores USB serie "A" y serie "B". Existen dos tipos de conectores dentro del Bus Serial Universal. Elconector Serie A y el conector Serie B será. Ambos conectores son estructuralmente diferentes e insertarlosde forma equívoca será imposible por la forma de las ranuras. 11
  12. 12. Programación de ComputadorasConclusiones.Con esta investigación he aprendido a conocer y entender el funcionamiento del Puerto Serial así como laaplicación del USB. Es un más sencillo que el puerto Paralelo, pero sobre todo distingo las ventajas ybeneficios que se obtienen al usar el Puerto Serial. La aplicación y uso de varios dispositivos a las vez nosllevan a entender la importancia del Puerto Serial, así como entender la transmisión de datos a través delargas distancias y un buen ejemplo de esto es el uso del módem. Por eso es necesario entender bien laconfiguración del Puerto así como establecer los dispositivos que queremos implementar, así como realizarun cableado exacto, y para ello fue necesario introducirme en la PC directamente para entender elfuncionamiento del Puerto Serial.Bibliografíahttp://sipan.inictel.gob.pe/internet/alex/publi29.htmlhttp://sygma.uniandes.edu.co/~perifer/actividades.htmhttp://www.cclca.com/mantenimiento/usb/www.jegsworks.com/Lessons-sp/lesson10/lesson10-3noframe.htm 12

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