El puerto serial de las computadoras es conocido como puerto RS-232, la ventaja de este puerto es que todas las computadoras traen al menos un puerto serial, este permite la comunicaciones entre otros dispositivos tales como otra computadora, el mouse, la impresora y para nuestro caso con los microcontroladores.
Existen dos formas de intercambiar información binaria: la paralela y la serial.
La comunicación paralela transmite todos los bits de un dato de manera simultánea, por lo tanto la velocidad de transferencia es rápida, sin embargo tiene la desventaja de utilizar una gran cantidad de líneas, por lo tanto se vuelve mas costoso y tiene las desventaja de atenuarse a grandes distancias, por la capacitancia entre conductores así como sus parámetros distribuidos.
Tipos de Comunicaciones Seriales
Existen dos tipos de comunicaciones seriales:
Síncrona y Asíncrona
En la comunicación Serial síncrona, se necesitan 2 líneas, una línea sobre la cual se transmitirán los datos y otra la cual contendrá los pulsos de reloj que indicaran cuando un dato es valido.
Ejemplos: de este tipo de comunicación son los protocolos:
- I2C (Inter Integrated Circuit)
- SPI (Serial Peripherical Interface)
En la comunicación Serial asíncrona, no son necesarios los pulsos de reloj. La duración de cada bit esta determinada por la velocidad con la cual se realiza la transferencia de datos.
La siguiente figura muestra la estructura de una carácter que se trasmite en forma serial asíncrona
Normalmente cuando no se realiza ninguna transferencia de datos, la línea del transmisor se encuentra en estado de Idle, esto quiere decir en un estado alto.
Para iniciar la transmisión de datos, el transmisor coloca esta línea en bajo durante un determinado tiempo, a lo cual se le conoce como bit de arranque (Start bit) y a continuación empieza a transmitir en un intervalo de tiempo fijo, los bits correspondientes al dato, empezando siempre por el BIT menos significativo (LSB), y terminando con el BIT mas significativo.
Si el receptor no esta sincronizado con el transmisor, este desconoce cuando se van a recibir los datos.
Por lo tanto el transmisor y el receptor deberán tener los mismos parámetros de velocidad, paridad, numero de bits del dato transmitido y de BIT de parada.
En circuitos digitales, cuyas distancias son relativamente cortas, se puede manejar transmisiones en niveles lógicos TTL (0-5V), pero cuando las distancias aumentan, estas señales tienden a distorsionarse debido al efecto capacitivo de los conductores y su resistencia eléctrica. El efecto se incrementa a medida que se incrementa la velocidad de la transmisión.
Todo esto origina que los datos recibidos no sean igual a los datos transmitidos, por lo que no se puede permitir la transferencia de datos.
Una de las soluciones mas lógicas, es aumentar los márgenes de voltaje con que se transmiten los datos, de tal manera que las perturbaciones por causa de la línea se puedan corregir.
La Norma RS-232
Ante la gran variedad de equipos, sistemas y protocolos que existen surgió la necesidad de un acuerdo que permitiera a los equipos de varios fabricantes comunicarse entre si. La EIA (Electronics Industry Association) elaboro la norma RS-232, la cual define la interfase mecánica, los pines, las señales y los protocolos que debe cumplir la comunicación serial
Todas las normas RS-232 cumplen con los siguientes niveles de voltaje:
- Un “1” lógico es un voltaje comprendido entre –5v y –15v en el transmisor y entre -3v y –25v en el receptor.
- Un “0” lógico es un voltaje comprendido entre +5v y +15 v en el trasmisor y entre +3v y +25 v en el receptor.
El envío de niveles lógicos (bits) a través de cables o líneas de transmisión necesita la conversión a voltajes apropiados. En los microcontroladores para representar un ‘0 lógico’ se trabaja con voltajes inferiores a 0.8V y para un ‘1
lógico’ con voltajes mayores a 2V. En general cuando se trabaja con familias TTL y CMOS se asume que un “0” lógico es igual a cero Volts y un “1” lógico es igual a 5 Volts.
La importancia de conocer esta norma, radica en los niveles de voltaje que maneja el puerto serial del ordenador, ya que son diferentes a los que utilizan los microcontroladores y los demás circuitos integrados. Por lo tanto se necesita de una interfase que haga posible la conversión de niveles de voltaje a los estándares manejados por los CI TTL.
El Circuito MAX-232
Este circuito soluciona los problemas de niveles de voltaje cuando se requiere enviar unas señales digitales sobre una línea RS-232. Este chip se utiliza en aquellas aplicaciones donde no se dispone de fuentes dobles de +12 y –12 Volts. El MAX 232 necesita solamente una fuente de +5V para su operación, internamente tiene un elevador de voltaje que
convierte el voltaje de +5V al de doble polaridad de +12V y –12V. Cabe mencionar que existen una gran variedad de CI que cumplen con la norma RS-232 como lo son: MAX220, DS14C232, MAX233, LT1180A. Sin embargo por el precio y su facilidad de obtención, se opto por el CI MAX 232 de la marca MAXIN.
Acceso al Puerto Serial a través de Vbasic
Para poder acceder al puerto serial y así poder enviar datos utilizado una aplicación creada en Visual Basic, se hace uso del control MS COMM, el cual trae incorporadas todas las funciones para configurar el puerto. Es gracias a este control que el manejo del puerto serial se facilita enormemente. Las propiedades más importantes de este control son las siguientes:
ComPort: Activa y regresa el número del puerto serial (Comm1, Comm2)
PortOpen: Activa y regresa el acceso al puerto.
Input: Regresa los caracteres del buffer receptor.
Output: Escribe una cadena sobre el buffer Transmisor.
Settings: Activa y regresa la razón de Baudios, paridad, número de bits, bits de paro.Para poder tener acceso a cualquier propiedad del puerto serial se utiliza la siguiente sintaxis:
Nombre del Control . Propiedad = Valor
En este caso el objeto es MS Comm1, por lo tanto si quisiera abrir el puerto, la instrucción sería:
MS Comm1.PortOpen = True
Sin embargo, para poder utilizar el puerto serial, primeramente, se debe colocar el control MS Comm1 en la forma y hacer clic con el botón derecho del mouse, para que puedan aparecer sus propiedades, tal y como lo muestra la sig. figura:
Como la computadora sobre la cual se está trabajando solamente tiene un puerto serial y este es el comm1, en la propiedad CommPort debe tener el número 1. Para este ejemplo la propiedad Settings se debe configurar con la
siguiente cadena: 1200, n ,8, 1, y como no se va a realizar ningún control sobre el flujo de la información la propiedad handshaking debe ser igual a 0.
El objeto MS Comm1 responde al siguiente evento On Comm, el cual genera una interrupción, indicando cuando hay comunicación o si algún error ha ocurrido en la transferencia de la información.
Para poder enviar una cadena de caracteres a través del puerto serial, lo único que se tiene que hacer es utilizar la propiedad output del objeto MS Comm.
Ejemplo:
MS Comm1.Output = “Esto es una prueba”
Como se observa, una vez configurado el puerto serial, con esta instrucción se envía a través del puerto la cadena de caracteres:
“Esto es una prueba”.
Bibliografía
Este articulo fue elaborado utilizando la siguiente Bibliografía:
Serial Port Complete
Programing and Circuits for RS-232 and RS-485
Links and Networks
Jan Alexon
Lakeview Research
Elaborado por: Ing. Eric López Pérez