Serie Asincrona en C

1Comunicacin Serie Asncrona en C ATE-Universidad de Oviedo-Fernando Nuo

Lenguaje C aplicado a microcontroladores PIC

(Compiladores de CCS)



COMUNICACIN SERIE ASNCRONA en C (compiladores de CCS)

La Configuracin de una Comunicacin Serie Asncrona desde el compilador PCM de CCS est gobernada, de manera fundamental por la directiva #USE RS232

Aunque la directiva se llame as, sirve para configurar cualquier transferenciaserie asncrona y no slo RS232, que no deja de ser una de las posibles normas

Los niveles elctricos asociados a los niveles lgicos de recepcin/transmisinson los correspondientes a la tensin de alimentacin del microcontrolador y noa los de la norma RS232

El asistente del entorno PCW (PIC Wizard) permite definir, para esta directiva:

Velocidad de transmisin (en baudios) Qu pin se emplear para la transmisin Qu pin se utilizar para la recepcin Si se va a utilizar o no bit de paridad y de qu tipo (par o impar)



PIC Wizard para configuracinde comunicaciones

Comunicacin serie asncrona

Posible ms de un puerto



Opciones de la directiva #USE RS232 :

BAUD= xx sera la velocidad de comunicacin (en baudios). Para que el compiladorinserte el cdigo necesario para transmitir/recibir a la velocidad indicada, debe conocer la frecuencia del oscilador que se va a utilizar. Deber pues existir previamente una directiva #USE DELAY(clock=frec.)

Si la velocidad de transmisin indicada no se pudiera alcanzar con un error inferior al 3%, se generara a la hora de realizar la compilacin un mensaje de error del tipo: Baud rate out of range salvo que se incluyauna opcin BRGH1OK en la directiva (asumimos ese error)

XMIT=pin Pin de transmisin que se va a utilizar (p.e.: xmit=PIN_C6)

RCV=pin Pin de recepcin que se va a utilizar (p.e.: rcv=PIN_C7)

Si el microcontrolador seleccionado tiene mdulo SCI y se especifican los pinesasociados como los que se deben utilizar, la transmisin y/o recepcin se harcon el hardware disponible, en caso contrario ser implementado por software



ENABLE=pinDurante la transmisin, el pin especificado estar en estado alto y durantela recepcin en estado bajo . Ese pin se puede utilizar para habilitarbien la transmisin o bien la recepcin en una comunicacin semi-dplexcomo puede ser el caso del control de los drivers de un bus RS485

RESTART_WDTSe insertar cdigo para resetear el Watchdog durante la esperapor un byte (para funciones que se quedan esperando) a que llegue algo

INVERTCon esta opcin, se invierte la polaridad de los niveles asociados a lospines de la comunicacin: el 0 correspondera a tensin y el 1 a masa.El estado inactivo o de reposo (a 1) se correspondera con tensin nulaEsta opcin no debera utilizarse si se emplea el mdulo SCI interno

BITS=xSe especifica el tamao de los datos que sern enviados, x puede tomarun valor comprendido entre 5 y 9 si se implementa por softwarela comunicacin o bien de 8 9 si se emplea el mdulo SCI interno



FLOAT_HIGHEn estado alto, la lnea no estar en un nivel alto sino en un estado de tensin flotante debido a que la salida que la controla es del tipodrenador (o colector) abierto

BRGH1OKCon esta opcin el compilador permite la generacin de cdigo an enaquellos dispositivos que presentarn problemas en su velocidad detransmisin

PARITY=x -> x puede ser N (none: sin), O (odd: impar) o E (even: par)Si se especifica el empleo de paridad, se enva un bit adicional comocomprobacin y en el supuesto de que se produzca un error, stequedara registrado en una variable denominada RS232_ERRORS

ERRORSSi se emplea esta opcin, el compilador define una variable llamadaRS232_ERRORS que recoge los errores en cada recepcin y losresetea despus de que stos se produzcan



La variable RS232_ERRORS (definida por el compilador) contiene:

a) Si se est utilizando una implementacin software:

En el bit 7, el 9 bit si se est utilizando tamao de 9 bits en transmisin El bit 6 se pone a 1 si se produjo un fallo en el envo con el modo detensin flotante de salida

b) Si se est empleando una UART interna:

Es una copia del registro RCSTA (slo para recepcin), salvo el bit 0que se emplea para indicar error de paridad

Registro RCSTA



Ms acerca de la Directiva #USE RS232(opcin, opcin,...)

Si la implementacin va a realizarse por software (no se va a utilizar unmdulo SCI interno), es importante que las directivas #USE FAST_IOo bien #USE FIXED_IO vayan delante de esta directiva pero no ladirectiva #USE STANDARD_IO por la manera en que se generara el cdigo de puesta a 1 o puesta a 0 de las lneas de salida

Las funciones integradas del compilador ms usadas para comunicacin serieasncrona a las que afecta esta directiva son las siguientes:

Para CONFIGURACIN: set_uart_speed( )

Para TRANSMISIN: putc() o su equivalente: putchar()puts()printf()

Para RECEPCIN: kbhit()getc() o sus equivalentes getch() y getchar()gets()



Las Funciones Integradas para la Com. Serie Asncrona (Configuracin):

set_uart_speed(baudios)

Esta funcin slo se puede emplear en aquellos dispositivos que utilizanel mdulo SCI (USART) interno hardware. La funcin se emplea paracambiar la velocidad de transmisin/recepcin en tiempo de ejecucin(no en la compilacin)

P.e.: switch( input_d() & 0x03){

case 0: set_uart_speed(2400);break;




} //Con los pines RD0 y RD1 se selecciona la velocidad



Las Funciones Integradas para la Com. Serie Asncrona (Transmisin):

putc() putchar() (son idnticas) putc(caracter)

Se enva un carcter a travs del pin especificado para envo (XMIT) en la directiva #USE RS232 anterior

Ejemplo: char mensaje[10];...putc(*);for(i=0;i



printf() printf(tira_caracteres) printf(tira_car_constantes,Valores...)printf(Funcin, tira_car_constantes, Valores...)

Valores son variables en una lista separadas por comasFuncin es el nombre de la funcin que se debe emplear para sacar loscaracteres (si no se especifica nada es la putc() por defecto)

Esta funcin saca, mediante la Funcin de salida especificada, loscaracteres y los valores para su representacin. Si se especificanValores, la tira de caracteres debe ser constante y se puede insertarla representacin de los valores utilizando el carcter especial % seguidodel nmero de caracteres a utilizar (opcional de 1 a 9 01 a 09 si sedesean representar los ceros a izq.) y del tipo de dato, que puede ser:

C como carcter U como entero sin signo X como hexadecimalD entero con signo lu entero largo sin signo LX hexadecimal largo ld entero largo con signo



Ejemplos:Especificacin Valor_1=0x12 Valor_2=0xFE

%03u 018 254%u 18 254%2u 18 ?Indefinido%d 18 -2%X 12 FE

Representacin que se veraOtros ejemplos:

printf(Temporizador 0: %2X,get_rtcc());

printf(%2u %X %4X \n\r, A,B,C);

printf(lcd_putc, N = %u, numero);



Las Funciones Integradas para la Com. Serie Asncrona (Recepcin):

Importante: Estas funciones tienen un comportamiento diferente si la comunicacin est implementada mediante el hardware o por software

getc() getch() getchar() (son idnticas) valor = getc( )

Cuando se la llama, espera por la llegada de un byte en el pin de recepcinRCV especificado en la directiva #USE RS232 y devuelve dicho byte comoresultado.

Si la recepcin est implementada mediante el mdulo USARThardware, se puede hacer uso del triple buffer existente sin perder datos. Si est implementada por software, debemos estar esperando cada bytecon getc() para no perder recepciones.

Para evitar que el microcontrolador quede colgado esperando de maneraindefinida la recepcin de un byte que no llega, se debera usar lafuncin kbhit() para verificar si ha llegado un carcter y est disponible



kbhit() Llamada: valor = kbhit( )

Esta funcin devuelve 0 (FALSE) 1 (TRUE) si la funcin getc() necesitara conocer la disponibilidad de un carcter (byte) paraser ledo.

Si la comunicacin est gestionada por software, la funcin devuelveTRUE si se ha detectado un bit de START en el pin de recepcin

Si est implementada con la USART hardware, devuelve TRUE si elbyte ha sido recibido y est disponible en el buffer para ser ledomediante getc()

char getc_con_tiempo( ) {int t_maximo=0;while(!kbhit( ) && (t_maximo++ < 50) delay_ms(10);if(kbhit( ))

return(getc( )); //devuelve carcter recibidoelse

return(0); } //si no lleg nada devuelve 0

Ejemplo de Funcin queespera 0,5 segundos como mximo



gets(puntero_a_tira_caracteres) Llamada gets(puntero)

Esta funcin espera y lee caracteres que va colocando a partir de laposicin sealada por el puntero utilizado como parmetro.

Lee hasta que recibe un retorno de carro (13 en decimal 0x0D). La tira de caracteres se finaliza con la inclusin de un cero.

Ejemplo:

char tira[30];do{

printf(Clave:); //se saca mensaje solicitando clave

gets(tira); //se espera por clave con retorno de carro final

if(strcmp(tira,password)) //se compara clave introducida con realprintf(Correcta); //si coincide correcta

else printf(Clave Incorrecta);} while !strcmp(tira,password);

Ejemplo para solicitar clave por pantalla



Hablando de Tiras de Caracteres...

Funciones Estndar para tiras de caracteres:

strcat(s1,s2) Para encadenar tiras de caracteresstrchr(s1,c) Localiza c en tira por 1 vez y devuelve direccin (&s1[i])strrchr(s1,c) Idem a la anterior pero empieza bsqueda desde finalstrcmp(s1,s2) Compara tiras s1 y s2 y devuelve TRUE si coincidenstrncmp(s1,s2,n) Compara n caracteres entre s1 y s2stricmp(s1,s2) Compara ignorando si son maysculas o minsculasstrncpy(s1,s2,n) Copia n caracteres de s2 en s1strcspn(s1,s2) Cuenta caracteres de s1 que no estn en s2strspn(s1,s2) Cuenta caracteres de s1 que tambin estn en s2strlen(s1) Cuenta los caracteres de s1strlwr(s1) Convierte todas las maysculas a minsculasstrpbrk(s1,s2) Busca posicin en s2 donde empieza copia de s1

s1 y s2 son punteros a arrays de caracteres



La Norma RS232

En principio naci con la idea de recoger todas las posibilidades de comunicacin entre un computador o equipo terminal de datos (DTE o Data Terminal Equipment) y un mdem o equipo de comunicacin de datos (DCE o Data Communications Equipment).

Sin embargo su uso se extendi a otras aplicaciones que nada tienen que ver con la intencin original y se emplea para comunicar equipos que no respetan ntegramente la norma o la cumplen slo de manera parcial. De hecho se empleapara comunicar equipos que son ambos DTE (dos PCs un PC con un micro p.e.)que no necesitan la mayora de las lneas de la norma original: detector deportadora (DCD), indicador de llamada (RI), canal secundario,

Los conectores que se suelen utilizar en los equipos son:

Conector SUB-D de 25 pines Conector SUB-D de 9 pines Conector SUB-D de 15 pines de alta densidad (ms extrao)



El conector de 25 pines es el que dispone de todas las seales definidas enla norma inicial, los otros dos prescinden de algunas de las seales.

Como recomendacin general: si necesitamos comunicar nuestro micro conotro equipo que disponga de un puerto de comunicacin serie segn norma RS232 y dado que cada fabricante hace su interpretacin particular dela norma, consultemos los correspondientes manuales y esquemas para saberexactamente qu tipo de seales est utilizando y en qu pines.

Como ejemplo tenemos los puertos serie de un PC (COMn), que presentan demanera mayoritaria unos conectores SUB-D de 9 pines hembra (aunque la norma original deca que los DTE deberan ser machos)

Vista desde el exterior del conector del PC



Funcionalidad de los pines en el conector SUB-D 9 del PC :

Pin 1 DCD (Entrada al Puerto: Deteccin de Portadora)Pin 2 RXD (Entrada de Recepcin de Datos)Pin 3 TXD (Salida de Transmisin de Datos)Pin 4 DTR (Salida: PC listo para recibir, es la respuesta a CTS)Pin 5 MASA COMNPin 6 DSR (Entrada: PC puede enviar datos, como respuesta a RTS)Pin 7 RTS (Salida: PC pide envo de datos, le responderan con DSR )Pin 8 CTS (Entrada: Pregunta exterior sobre si PC listo para recibir,

contestar con DTR)Pin 9 RI (Entrada: Indicador de llamada, slo si es realmente un mdem

el otro equipo)

Protocolos de envo y de recepcin:

RTS-DSR funcionan como pregunta-respuesta para enviar datos desde el PC

CTS-DTR tambin son pregunta-respuesta para recibir datos en el PC



Para realizar la conexin entre un microcontrolador y un PC, ser necesariorealizar la correspondiente adaptacin de los niveles de tensin que utilizael microcontrolador a los niveles de la norma RS232

1 -> 5V 1 -> -5V a -15V 1 -> -3V a -15V0 -> 0V 0 -> +5V a +15V 0 -> +3V a +15V

Escritura RS232 Lectura RS232 Micro a 5Vlectura yescritura

Existen varios circuitos integrados comerciales que realizan esta adaptacincon muy pocos componentes (p.e. la familia MAX220 a 249)

La conexin puede realizarse utilizando las lneas que se consideren oportunas.Se puede simplificar el conexionado y obviar las lneas de pregunta-respuesta engaando al emisor para hacerle creer que el receptor est siempre listo.El truco pasa por puentear las lneas de peticin de envo y las respuestas.



Emisores/Receptores de 2 canales para adaptacin TTL - RS232 y viceversa

Una sola alimentacin de 5V para generar tensiones de +10V y -10V



DriverRS232

(MAX232)

TX

RX

RX

TX

1 -> 5V0 -> 0V

1 -> -3V a -15V0 -> +3V a +15V

GND GND

Niveles lectura RS232

1 -> -5V a -15V0 -> +5V a +15V

Niveles escritura RS232

EJEMPLO DECONEXIN A 3 HILOS

FULL DPLEX

Conexin serie segn norma RS232: Comunicacin PIC - PC (puerto serie)

Pin2Pin3

Pin5



La Norma RS485

Es una norma de comunicacin serie asncrona que utiliza dos lneas (A y B)de manera que la tensin diferencial entre ambas marca el nivel lgico quese est enviando.

La transferencia es semi-dplex ya que slo es posible que un equipo enve,gobernando las lneas de datos A y B, y otro u otros equipos reciban. Estpensada para una comunicacin multipunto.

La norma RS485 define nicamente la especificacin elctrica del interfacey no un conector especfico. El medio fsico es un par de hilos trenzados entres para reducir el posible ruido electromagntico inducido.

El estndar RS485 permite la interconexin de hasta 32 dispositivos sobreun nico par de hilos, con velocidades de hasta 10Mbits por segundo y unadistancia mxima de 1200 metros. Ambas magnitudes, velocidad y distanciaestn ligadas entre s, de manera que si se aumenta una, se debe reducir laotra.



Posibles Circuitos de adaptacin a un bus RS485

Emisor(driver)

Receptor(receiver)

Emisor/Receptor(transceiver)

Impedancias de terminacin a ambos lados

El margen de la tensin de modo comn permitida en los terminales deentrada A y B respecto a la masa del receptor est comprendida entre-7V y 12V. Si el terminal A est a una tensin superior a B (con un valordiferencial superior a 0,2V) se estar recibiendo un 1 y en caso contrario(tensin de B superior en ms de 0,2V a A) se interpreta un 0



Circuitos de Interface RS485

Las seales elctricas que es capaz de generar y leer la USART interna del microcontrolador (o su implementacin software) deben adaptarse a losniveles diferenciales RS485 mediante algn circuito de interface.

Para permitir el envo y la recepcin con un mismo circuito se debe emplearun transceiver. Son circuitos que adems pueden soportar colisiones, esdecir que ms de un circuito transmisor est emitiendo (o tratando de emitirya que se producir un error en los mensajes de ambos)

El transceiver integrado ms popular probablemente sea el 75176, capaz derealizar la adaptacin TTL-RS485 y viceversa.

Otro transceiver utilizado con frecuencia es el 75184 que es totalmentecompatible en patillaje y funcionalidad con el 75176 pero que adems incluyeuna red de entrada supresora de transitorios de tensin sobre las lneasdel bus.



Transceiver 75176

Se alimenta con una tensin nica de 5V y combinan el funcionamiento de un driver diferencial triestado de salida con una entrada diferencial para larecepcin.

Diagrama lgicoEncapsulado DIP8

Tabla de verdad como emisor Tabla de verdad como receptor



Conexin del transceiver RS485 al microcontrolador

Adems de los pines de Recepcin y Transmisin, necesitaremos un pinadicional que controle el sentido de los datos en cada momento (entradao salida) para habilitar el bloque envo o de recepcin del transceiver.

Con dicho pin se podra controlar el terminal DE (habilita envo) y RE (habilita recepcin) del 75176. Como presentan una lgica opuesta, se puedeemplear un nico pin para controlar ambos: si pin=0 se habilita la recepciny se anula el envo, si pin=1 se activa envo y se anula recepcin.

A

BRRXDTX

DERE

Enable

75176Microcontrolador



Programacin en C para transferencia sobre RS485:

La directiva #USE RS232 permite definir, adems de los pines de envo yrecepcin, un pin de habilitacin que se coloca a 1 durante el envo y a 0durante la recepcin. Dicho pin se activar por software ya que dicha salidano est disponible en la USART integrada, pero desde el punto de vistadel programador, una vez definida la directiva, ser posible utilizar lasfunciones integradas del compilador.

Ejemplo:

#use rs232(baud=14400 ,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7,enable=PIN_C2)...if (kbhit()){ cola_circular[cola]=getch();cola++;if (cola>(TAM_BUF_UART-1))cola=0;

}



Nota de Inters:

Es posible tener activas varias transferencias asncronas del mismo o dediferentes tipos (RS232, RS485,...) con el mismo microcontrolador PIC.

La configuracin realizada con la directiva #USE RS232 tiene efecto desdeel lugar en que se encuentra dicha directiva para las funciones getc(), putc(), printf() y kbhit() que aparezcan a continuacin y hasta que aparezca unanueva directiva #USE RS232

#USE RS232 no es una lnea de cdigo ejecutable si no una configuracinpara las funciones que le siguen, trabaja de manera similar a una directiva#DEFINE.

De este modo, podramos incluir una directiva #USE RS232 justo antes decada una de las funciones que queramos utilizar para una transferenciaasncrona con una determinada configuracin o bien definir unas nuevasfunciones con la cabecera de configuracin correspondiente al tipo decomunicacin serie asncrona que queramos emplear.



Ejemplo: Se incluyen dos directivas y se definen funciones especficas

#use rs232(baud=14400 ,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7,enable=PIN_C2)

void enviar_RS485( char c) //Para enviar por RS485{ putc( c ); }char tomar_RS485( ) //Para recibir por RS485{ return(getc( ));}

#use rs232(baud=9600 ,xmit=PIN_B1,rcv=PIN_B2)

void enviar_RS232( char c) //Para enviar por RS232{ putc( c );}char tomar_RS232( ) //Para recibir por RS232{ return(getc( ));}main( ){ ... caracter=tomar_RS485();

enviar_RS232(carcter-0);

enviar_RS485(nuevo);}

PARA

RS2

32PA

RA R

S485

Recibo por RS485

Envo por RS232

Envo por RS485



El mismo ejemplo:

Se incluye la directiva justo antes de la llamada a la funcin integrada

main(){...


carcter = getc( ); //Recibir con la configuracin para RS485

#use rs232(baud=9600 ,xmit=PIN_B1,rcv=PIN_B2)

putc(carcter-0); //Enviar con la configuracin de RS232


putc(nuevo); //Enviar con la configuracin RS232

}



A CONTINUACIN ALGUNOS EJEMPLOS DE CONEXINENTRE EL PIC EN PICDEM2 plus Y EL PUERTO SERIE DE UN PC,

TRABAJANDO STE COMO EMULADOR DE TERMINAL

Programas > Accesorios >

Comunicaciones > Hyper Terminal

Se mostrar lo que se reciba por el COMny sacar por dicho puerto serie el cdigoASCII correspondiente a la tecla que sepulse con el teclado del PC

Configuracin de HyperTerminal



Se podra utilizar una utilidad del Compilador de CCS: SIOW

Tambin es un emulador de terminal

Serie Asincrona en C

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