Práctica 2NivelFisico: Estudio del nivel físico en la RS232 y en la RS485

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1 Práctica 2NivelFisico: Estudio del nivel físico en la y en la RS485 1 Objetivos El objetivo de esta práctica es el estudio físico de la y de la RS485 y su relación cuando conviven en un mismo sistema. Al final de la práctica el alumno debería ser capaz de: Utilizar el osciloscopio para estudiar la señal en una línea y en una línea RS485. Determinar los niveles de funcionamiento de la. Determinar los niveles de funcionamiento de la RS485. Determinar a partir de los oscilogramas los parámetros de la transmisión que se está utilizando: velocidad, bit de comienzo, dato, paridad, bit de stop. Determinar los retardos debidos al convertidor -RS485 Gestionar una comunicación maestro-varios esclavos a través de la RS Tiempo de laboratorio 2 sesiones. 3 Interceptar una transmisión mediante el osciloscopio. En este apartado el alumno aprenderá a espiar una transmisión mediante el uso del osciloscopio. El primer paso es conectar el puerto serie 1 (COM1) en modo loop-back y espiarlo mediante Windmill (práctica anterior) y el osciloscopio tal como se muestra en la figura. El modo loopback significa que la línea de transmisión está conectada a la línea de recepción del mismo puerto serie: lo que se transmite se recibe por el mismo puerto. Figura 1. Conexión de en loop-back y con osciloscopio Windmill COM1 Osciloscopio Canal1 ORDENADOR Puerto1 2-RXD 3-TXD 5-GND Canal1 GND Pasos a seguir: 1. Tome un cable con bornas macho en el extremo. La conexión de estos cables es la siguiente: 2(RXD)-borna azul, 3(TXD)-borna roja y 5(GND)-borna amarilla y conéctelo al puerto 1 serie del ordenador (COM1) 2. Conecte 2 con 3 mediante el uso de las bornas. Con ello se consigue trabajar en modo loop-back: lo que se transmite (TXD) se recibe por el mismo puerto (RXD). 3. Conecte el canal 1 del osciloscopio a la conexión establecida entre 2 y 3 mediante un cable de osciloscopio con bornas en el extremo. Conecte la masa del osciloscopio (borna negra del cable del osciloscopio) al 5 (GND) del cable del puerto serie. 4. Encienda el ordenador si no lo tenía ya encendido. 5. Encienda el osciloscopio con la siguiente selección: canal 1 centrado en la pantalla; 5 voltios por división; acoplamiento en CC; base de tiempos en 250 microsegundos; Práctica 2. 1

2 disparo por flanco, pendiente positiva y canal 1; 5 voltios en el nivel de disparo del canal 1; modo de disparo automático, acoplamiento en CC. 6. Compruebe que el osciloscopio marca 10 voltios aproximadamente. Esto indica que la línea está en reposo. 7. Arranque una ventana de Windmill configurada como COM1, 9600, 8, N, Transmita a través de la mediante Windmill el carácter U, o su equivalente en hexadecimal 55, varias veces (no más de 3). Compruebe que se recibe perfectamente en la ventana del Windmill y que el osciloscopio captura los caracteres enviados. 9. Ponga el osciloscopio en modo disparo normal para que el carácter transmitido quede fijo en la pantalla. Compruebe esto transmitiendo nuevamente 55 en hexadecimal. Si el carácter transmitido se sale de la pantalla utilice el botón de posición horizontal para desplazar el punto de disparo hacia la izquierda y vuelva a transmitir 0x55. Una vez conseguido que funcione perfectamente la comunicación entre el TXD y el RXD del COM1 y que se pueda visualizar en el osciloscopio, el siguiente paso es interpretar lo que se transmite. Paro ello: 1. Transmita el carácter h (68 hexadecimal) y capture su transmisión con el osciloscopio como se hizo en el apartado anterior con 0x Compruebe que lo transmitido se corresponde con el carácter h. Dibuje lo que aparece en el osciloscopio (transmisión de h ) y superpuesto a ello indique qué bit se está transmitiendo en cada momento (incluido el bit de start y el de stop). Repita el dibujo para otro carácter o valor hexadecimal. 4 Parámetros de la. En este apartado el alumno aprenderá a determinar los parámetros de la. 1. Mediante el osciloscopio compruebe que la transmisión se realiza aproximadamente a 9600 baudios. Para ello transmita el carácter 0x55. Mida el tiempo de transmisión de un 1 bit. 2. Observe qué ocurre si se cambia la velocidad a (Menú Comm Port ). 3. Vuelva a poner la velocidad en 9600 y compruebe qué pasa al cambiar la paridad. Mida el tiempo de transmisión del carácter con paridad par, impar y sin paridad. Puede ayudar transmitir 0x55 seguido de 00 en hexadecimal. Tiempo de transmisión de un bit a 9600 Tiempo de transmisión de 55 en hexadecimal sin paridad Tiempo de transmisión de 55 en hexadecimal con paridad par Tiempo de transmisión de 55 en hexadecimal con paridad impar 4. Vuelva a poner la velocidad en 9600, 8, N, 1 y transmita la cadena hola. Qué ocurre si ahora se transmite la cadena hola con 2 bits de stop? Mida el tiempo de transmisión de la cadena con 1 bit de stop y con 2 bits de stop. Al igual que el caso anterior puede ayudar añadir a la cadena al final el valor 00 en hexadecimal. Tiempo total de transmisión de la cadena hola con 1 bit de stop. Tiempo total de transmisión de la cadena hola con 2 bits de stop. Hay tiempo muerto entre carácter y carácter en la transmisión de la cadena hola? Práctica 2. 2

3 5 Establecer e interceptar una transmisión RS485 entre 2 ordenadores. En este apartado el alumno aprenderá a establecer una red RS485 y a estudiar sus parámetros (parte de este apartado se debe completar en la primera sesión; se recoge lo que hayan rellenado de la plantilla y se les devuelve en la sesión siguiente). El primer paso es establecer una red RS485 entre dos ordenadores mediante los convertidores -RS485 siguiendo el esquema de la siguiente figura. Pasos a seguir: 1. Agrúpense los grupos de 2 en dos para establecer entre ellos la comunicación RS Siguiendo la figura, conecte el cable utilizado de en los apartados anteriores al convertidor -RS485 (borna 2 azul RXD con borna azul del convertidor, borna 3 roja TXD con borna roja y 5 GND amarilla con amarilla). Esto lo debe hacer cada grupo con su ordenador. Windmill COM1 RS RS485 Windmill COM1 ORDENADOR1 Puerto1 2-RXD 3-TXD 5-GND 2-RXD 3-TXD 5-GND Puerto1 ORDENADOR2 Osciloscopio Canal1 Canal2 Canal1 Canal2 GND GND 3. Conecte los convertidos -RS485 entre sí (+ con +, - con -). No conecte las resistencias de terminación de línea, ni las masas (GND) de la parte RS Pruebe mediante Windmill que lo transmitido por el ordenador 1 se recibe en el Windmill del ordenador 2. En ambos ordenadores, Windmill trabaja sobre el puerto COM1 con la siguiente configuración 9600, 8, N, Conecte el canal 1 del osciloscopio al TXD del ordenador1, el canal 2 a + de la RS485 y GND del osciloscopio a GND del ordenador 1, - de la RS485 y GND del ordenador 2, tal como muestra la figura. 6. Capture las señales TXD del ordenador 1 en el canal 1 y + de la RS485 en el canal 2 en el osciloscopio siguiendo los pasos del apartado 3, cuando se transmite el carácter h. Dibuje lo que aparece en el osciloscopio en cana1 y canal 2 y superpuesto a ello indique qué bit se está transmitiendo en cada momento (incluido el bit de start y el de stop). 7. Coloque 2 resistencias de 120 ohmios en los extremos del bus RS485 y compruebe su efecto en la tensión entre + y -. Recuerde que sólo puede haber 2 resistencias terminadoras de 120 ohmios conectadas a los extremos del bus. Tensión entre + y de la RS485 en stand-by antes y después de colocar las resistencias de terminación de bus de 120 ohmios. Práctica 2. 3

4 8. Calcule el retardo que hay entre la señal que se transmite por el ordenador 1 y la que circula por la RS Conecte el canal 2 del osciloscopio al RXD del ordenador 2. Compruebe que la información está retarda con respecto a lo que aparece en el canal 1. Retardo medido entre TXD Ordenador 1 y + de la RS485. Retardo medido entre TXD Ordenador 1 y RXD ordenador 2. 6 Ventana de utilización de la RS485 Cada vez que un dispositivo habla a la RS485 ocupa una ventana de tiempo en la cual ningún otro dispositivo debería hablar. Medir cuál es la ventana de tiempo para el convertidor - RS485. Tamaño de la ventana de tiempo. En el caso de los convertidores del laboratorio la ventana de tiempo está controlada por un monoestable. En otros casos está controlado por la señal RTS. Algunos fabricantes recomiendan unir la señal RTS a TXD cuando no está disponible. Esto puede generar errores en la transmisión ya que los 1 no se envían como +2.5 voltios sino como 0 voltios, por lo que no se puede diferenciar la línea en standby de la línea a 1. 7 Establecer una red RS485 entre más de 2 ordenadores. En este apartado el alumno aprenderá las nociones básicas de un protocolo maestro-esclavo basado en la RS485. Con el mismo montaje del apartado anterior (el canal 2 del osciloscopio debe estar conectado al + de la RS485) conecte más ordenadores mediante sus convertidores a la red RS485. Utilice los cables multiconexión para conectar hasta 5 ordenadores en la misma red. Transmita utilizando Windmill desde un ordenador y vea cómo se recibe la información en el resto de ordenadores. Qué ocurre si varios transmiten simultáneamente? Experimente para ver qué ocurre. Repita el proceso con el programa Hyperterminal. 8 Protocolo de conversación a través de una red RS485 entre varios ordenadores Con la red RS485 montada en el apartado 7, se trata de idear un protocolo que a través del Windmill o el Hyperterminal permita a los alumnos comunicarse entre sí a través de los ordenadores. Para que este protocolo sea correcto se deberá cumplir: 1. Estén conectados más de 3 ordenadores a través de una misma red RS Una vez aprendido el protocolo por parte de los alumnos, dará comienzo la transmisión de mensajes entre los alumnos sin que sea necesario que estos alumnos establezcan conversación directa (ni hablada ni mímica). El alumno sólo habla con sus compañeros a través del teclado y la pantalla del ordenador. 3. Se podrá establecer una conversación entre cualquiera de los alumnos conectados al bus RS Opcional: conseguir que cuando un alumno habla con otro a través de la RS485, el resto de los alumnos oye la conversación pero ni la entiende ni sabe quién está hablando en cada momento. Práctica 2. 4

5 Normas que rigen el protocolo ideado de conversación entre alumnos a través de ordenadores conectados a una misma red RS485 o bus RS485. Este protocolo podrá ser entregado y probado en sesiones posteriores siguiendo las indicaciones del profesor. Práctica 2. 5

6 Práctica 2. 6

7 Plantilla para resultados 2NivelFisico Alumno Apartado 3 Dibuje lo que aparece en el osciloscopio y superpuesto a ello indique que bit se está transmitiendo en cada momento (incluido el bit de start y el de stop). Indique claramente el LSB y el MSB Escala CH1: Escala CH2: Escala Tiempo: Repita el dibujo para otro carácter o valor hexadecimal. Escala CH1: Escala CH2: Escala Tiempo: Práctica 2. 7

8 Apartado 4 Tiempo de transmisión de un bit a 9600 Tiempo de transmisión de 55 en hexadecimal sin paridad Tiempo de transmisión de 55 en hexadecimal con paridad par Tiempo de transmisión de 55 en hexadecimal con paridad impar Tiempo total de transmisión de la cadena hola con 1 bit de stop Tiempo total de transmisión de la cadena hola con 2 bits de stop Hay tiempo muerto entre carácter y carácter en la transmisión de la cadena hola? Apartado 5 Dibuje lo que aparece en el osciloscopio en cana1 y canal 2 y superpuesto a ello indique que bit se está transmitiendo en cada momento (incluido el bit de start y el de stop). Escala CH1: Escala CH2: Escala Tiempo: Tensión entre + y de la RS485 en stand-by antes y después de colocar las resistencias de terminación de bus de 120 ohmios. Antes: Después: Retardo medido entre TXD Ordenador 1 y + de la RS485 Retardo medido entre TXD Ordenador 1 y RXD ordenador 2 Apartado 6 Tamaño ventana de tiempo Práctica 2. 8

9 Apartado 8 Normas que rigen el protocolo ideado de conversación entre alumnos a través de ordenadores conectados a una misma red RS485 o bus RS485. Práctica 2. 9

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