La programación del puerto serial de E/S, la reconoce el DOS como COM1 y COM2. Esto se puede realizar de varias formas:

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1 CAPÍTULO 9 PROGRAMANDO LA INTERFAZ SERIAL La programación del puerto serial de E/S, la reconoce el DOS como COM1 y COM2. Esto se puede realizar de varias formas: Usando las funciones open, read, write y close, proporcionadas por el lenguaje C. Con las funciones de la interrupción lógica 0x14 (int 14h) Programando los puertos de E/S en forma directa ACCESO DE LA LÍNEA SERIE USANDO FUNCIONES DE ARCHIVO Esto consiste en abrir un archivo asociado al periférico (COM1 o COM2). este método tiene el inconveniente de que nada le indica al PC si el dato está disponible en la línea serie. Si en el momento en que se efectúa la operación read hay un dato disponible, esta operación no produce ningún retraso, pues se realiza inmediatamente. Si no existe dato disponible, es sistema permanecerá en escucha, dejando de lado cualquier otra actividad. Ej 9.1 Acceso a la línea serie. #include<fcntl.h> #include<io.h> #include<stdlib.h> #include<stdio.h> #include<string.h> #include<conio.h> void main() int fn; char c[100]; fn=open("com1",o_binary O_RDWR); if(fn==-1) exit(0); cprintf(" Cual es su mensaje? :"); gets(c); write(fn,c,strlen(c)); read(fn,c,1); /* Quedará esperando respuesta */ 9.2. RMA DE COMUNICACIONES RS-232C Es una norma de comunicación serial, utilizada para la comunicación entre modems, terminales, impresoras, computadores. Fue definida como estándar por la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA).

2 76 Preparado por Juan Ignacio Huircán El modem (Equipo de comunicación de datos o DCE) dispone de un conector hembra y el terminal de un conector macho. De las veinte señales definidas generalmente se ocupan nueve y a menudo sólo tres son las más usadas, puesto que la norma establecida no específica cuantas deben ser usadas. las señales de los pin 4, 5, 6, 8, 20, son diálogo, utilizadas entre el modem y el términal, mientras que los pines 15,17 y 24 se utilizan para modem de alta velocidad. El pin 22 indica que el modem ha detectado una señal de llamada en la línea telefónica y es utilizada por el sistema para responder automáticamente. La norma define los niveles de tensión entre -3v y -15v para el estado lógico "1" y de +3v a +15v para el estado "0". Para compatibilizar estos niveles con TTL, es necesario utilizar circuitos integrados diseñados para tal efecto, tal es el caso de los chip MAX232, MC1488 y MC1489. Respecto de las conexiones El conector para RS-232 tiene 25 terminales (pines), y se conoce como DB25. En la siguiente tabla se describen la mayoría de las patillas. Patilla Abreviación Descripción 1 Masa de protección 2 TD Transmisión desde el terminal 3 RD Recepción desde el modem 4 RTS Petición de envío 5 CTS Borrado de envío 6 DSR Dato preparado 7 Masa de señal 8 DCD Detector de portadora 9 Reservado 10 Reservado 11 Sin asignación 12 Detector secundario de portadora 13 Borrado de envío secundario 14 Transmisión de datos secundarios 15 Reloj de transmisión desde el DCE 16 Recepción de datos secundario 17 Reloj de recepción 18 Sin Asignación 19 Petición de envío secundario 20 DTR Terminal de datos preparado 21 Detector de calidad de señal 22 Indicador de llamada 23 Selector de velocidad de datos Sin asignación Tabla 9.1. Descripción de Señales DB25. Las señales más utilizadas son las siguientes:

3 Apuntes de Herramientas de Programación 77 Señales TX, transmisión (PIN 2) Descripción Señal de salida de información serial desde el terminal (DTE). PIN 3 en modem (DCE). RX, recepción (PIN 3) Señal de entrada de información serial en terminal (DTE). PIN 2 en modem. Data Carrier Detect (DCD, PIN 8) Terminal de datos preparado (DTR, PIN 20) Modem encedido y preparado (DSR, PIN 6) Petición de envío (RTS, PIN 4) Modem Preparado para Tx (CTS, PIN 5) Indica que el modem ha recibido señal portadora del modem remoto. Señal desde el teminal al modem, que indica que el terminal de datos (DTE) está listo para enviar datos al modem (DCE). Señal desde el modem al terminal que indica que el modem está listo para la transferencia de información. Señal desde el terminal al modem que indica que el terminal quiere enviar datos al modem. Señal desde el modem al terminal que indica que el terminal puede enviar datos al modem. Tabla 9.2. Descripción de Señales de control de modem. El diálogo con el modem para la transmisión de caracteres desde el teminal será esquematizado en los siguiente diagrama de flujo: Inicio Inicio Activar DTR Activar DTR DSR Wait Tiempo Error TX DSR Wait Tiempo Error TX Activar RTS CTS Wait Tiempo Error TX CARAC Wait Tiempo Error TX TX dato Leer caracter Desactivar DTR, RTS Desactivar DTR (a) (b) Figura 9.1. (a) Diagrama de flujo para TX. (b) Diagrama de flujo para RX.

4 78 Preparado por Juan Ignacio Huircán Diagrama de conexiones Como la norma no establece el número de señales que deben utilizarse para la comunicación, pueden existir diferentes formas de comunicación entre los dispositivos. El caso más general corresponde a la conexión de las ocho lineas más utilizadas, en este caso la conexión debe ser directa, pues el terminal está configurado como DTE y el modem como DCE. PC MODEM TX 2 2 RX 3 3 RTS 4 4 CTS 5 5 DSR 6 6 GND 7 7 DCD 8 8 DTR Figura 9.2. Conexión PC-MODEM. Es posible establecer una comunicación entre dos DTE sin la intervención de modems (distancias cortas), con lo cual la conexión puede hacerse de la siguiente forma: PC 1 PC 2 TX 2 3 RX RX 3 2 TX GND 7 7 GND RTS 4 4 RTS CTS 5 5 CTS DCD 8 8 DCD DSR 6 6 DSR DTR DTR Figura 9.3. Conexión PC-PC. Una conexión con tres terminales permitirá intercambiar mensajes y archivos entre máquinas, contando con un programa de comunicaciones adecuado. Puede utilzar solamente los terminales 2, 3, 7. Dentro de los aspectos prácticos es necesario mencionar que existe un conector RS-232 de 9 pines (DB9). La equivalencia entre este conector y el de 25 pin es la siguiente: 9 PINS 25 PINS Patilla 1 8 DCD 2 3 RD 3 2 TD 4 20 DTR 5 7 SG (GNAL GROUND) 6 6 DSR 7 4 RTS 8 5 CTS 9 22 RING INDICATOR Tabla 9.3. Equivalencia de terminales entre el conecto DB9 y DB25

5 Apuntes de Herramientas de Programación 79 Lo anterior puede no cumplirse, es conveniente revisar los manuales correspondientes en el caso de querer realizar alguna conexión ACCESO DE LA INTERFAZ SERIAL UTILIZANDO LA INT 14H También podemos utilizar el BIOS para tener un acceso cómodo al puerto de E/S serial, sin preocuparnos del harware. Para realizar esto usamos interrupción 14h (int 0x14). esta proporciona cuatro funciones, las que pueden ser accesadas a través de AH. AH Función Registros 0 Inicializa puerto de comunicaciones 1 Envia caracter sobre la linea 2 Leer caracter de la línea 3 Leer palabra de estado del puerto de comunicaciones Entrada: DX = # del puerto serie (0 ó 1) AL = Parámetros de Inicialización. (ver siguiente tabla 9.6.) Salida : AX = Estado Entrada: DX = # del puerto (0 ó 1) AL = Caracter a enviar Salida : AH = Estado de la linea: Bit 7 =1, si caracter no tx Entrada: DX = # del puerto (0 ó 1) Salida: AL = Caracter leido AH = Estado de la linea Si AH no es 0 es que ha ocurrido error Entrada: DX = Número puerto Salida : AX = Palabra de estado AH = Estado de la línea AL= Estado del modem Tabla 9.4. Parámetros de inicialización para int 14h. Los parámetros de inicialización son codificados en una palabra de 8 bits Bits Contenido b7-b5 Velocidad (baudios): 000=110 b4-b3 Paridad: X0 = ninguna 01 = impar 11 = par 001= = = = = = =9600 Tabla 9.5. Registro de inicialización.

6 80 Preparado por Juan Ignacio Huircán b2 Bits de stop: 0 = 1 bits 1 = 1.5 bits si el largo del caracter es 5 1 = 2 bits si el largo del caracter es 6, 7 u 8. b1-b0 largo del caracter: 00=5 01=6 10=7 11=8 El estado se codifica de la siguiente forma: Tabla 9.6. (Continuación) Registro de inicialización. Bits de AH Contenido Bits de AL Contenido b7 Tiempo excedido b7 DCD (Data Carrier Detect) b6 Registro desplazamiento vacío b6 RI (Ring indicator) b5 Registro TXvacío b5 DSR (Data Set Ready) b4 Interrupción (BREAK) b4 CTS ( Clear to Send) b3 Error de formato (framimg) b3 Delta DCD b2 Error de paridad b2 Delta RI b1 Error de Sobrecarga (Overrun) b1 Delta DSR b0 Dato preparado (Listo) b0 Delta CTS Tabla 9.7. Contenido de AX. Ej 9.2 Programando la RS-232 para TX y RX utilizando la int 14h. #include <dos.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <conio.h> union REGS rent, rsal; void ini_rs232() rent.h.ah=0x00; /* Inicialización */ rent.x.dx=0x00; /* COM1 */ /*1200 bps, sin par, 1 bit stop, 8 bit datos */ rent.h.al=0x83; int86(0x14,&rent,&rsal);

7 Apuntes de Herramientas de Programación 81 void escribe(char c) /* Función escribir */ rent.h.ah=0x01; rent.x.dx=0x00; /* COM1 */ rent.h.al=c; /* Escribe caracter c */ int86(0x14,&rent,&rsal); int test_rs() /* Lee status de línea */ rent.h.ah=0x03; rent.x.dx=0x00; /* COM1 */ int86(0x14,&rent,&rsal); /* Retorna bits menos significativo */ return(rsal.h.ah & 0x01); char leer_rs() /* Función Leer dato */ rent.h.ah=0x02; rent.x.dx=0x00; /* COM1 */ int86(0x14,&rent,&rsal); /* Retorna el dato en AL */ return(rsal.h.al); void main() int st; char c; /* Inicialización RS-232 */ ini_rs232(); while(1) st=test_rs(); /* Lee estado de la línea */ if(st) c=leer_rs(); /* Lee dato */ putch(c); if(kbhit()) c=getch(); if(c==0x1b) exit(0); /* Escribe Caracter */ escribe(c); /* main */ Note que no se han declarado las funciones. Esto no es necesario cuando es escribe el main() al final.

8 82 Preparado por Juan Ignacio Huircán 9.4. PROGRAMANDO RUTINAS DE INTERRUPCIÓN PARA LA COMUNICACIÓN SERIAL Si bien el BIOS del IBM-PC nos proporciona la ayuda para la transmisión y recepción serial entre los dispositivos, esta tiene sus limitaciones: ### La velocidad máxima de transmisión es de 9600 bits/seg. Generalmente se cree que este es el valor máximo de la interfaz de comunicación, sin embargo es sólo una limitación del BIOS. Para aumentar le velocidad es necesario programar en forma directa del dispositivo de transmisión UART (Unidad Asincrónica De Transmisión Y Recepción), a través de sus puertos de programación. ### La recepción de caracteres debe hacerse por encuesta al registro de estado del dispositivo de recepción (UART) El BIOS al no disponer de servicios de interrupción (hardware) para transmisión y recepción de caracteres no justifica una velocidad de más de 9600 bits/seg. Aun a esta velocidad se requiere de un programa pequeño y eficiente que permita rápidamente la lectura de los caracteres de la UART, antes de que llegue el próximo dato. Si se quieren mejorar las características de transmisión, por ejemplo su velocidad y tiempo de atención (por interrupción) necesariamente debemos programar en forma directa los registros del UART. Para realizarlo en lenguaje C se deben utilizar las instrucciones para manejo de los puertos de Entrada/Salida. El UART o 8250 posee las siguientes características: Divisor programable de 16 bits. Programación de todas las características de comunicación serial (caracteres, bits de stop, paridad, etc). Programación en modo loop (para test) Una programación de los parámetros habituales se efectúa enviando una secuencia de bytes a los puertos correspondientes, los puertos asignados en el IBM-PC son los siguientes: DLAB=0 DLAB=0 DLAB=0 COM2 2F8 2F8 2F9 2FA 2FB 2FC 2FD 2FE COM1 3F8 3F8 3F9 3FA 3FB 3FC 3FD 3FE BIT REG TX (WR only) REG RX (RD only) REG ENABLE INT REG ID LINE CTRL MODEM CTRL LINE STATUS MODEM STATUS 0 D0 D0 INT RX DATO INT PEND LARGO DATA LINEA DTR DATO LISTO Delta CTS 1 D1 D1 INT TX HL INT ID LARGO DATA RTS ERROR OVERRUN Delta DSR 2 D2 D2 INT RX LIN INT ID STOP BIT OUT 1 ERROR PARIDAD Delta RING 3 D3 D3 INT ST MOD 0 HABILITA PARIDAD OUT 2 ERROR TRAMA Delta RLSD 4 D4 D4 0 0 TIPO PARIDAD LOOP BREAK INT CTS 5 D5 D5 0 0 FIJAR PARIDAD 0 TX HOLD VACIO DSR 6 D6 D6 0 0 SET BREAK 0 THSHT VACIO RING 7 D7 D7 0 0 DIV. LATCH ACCESS BIT (DLAB) 0 0 RLSD Tabla 9.8. Descripción de registros del puerto de comunicaciones. Si el DLAB =1 (Divisor latch access bit), entonces es posible programar el divisor para la inicialización de la velocidad. Para hacer el DLAB=1, debe poner en 1 el bit más significativo del registro 0x3fb (o 0x2fb).

9 Apuntes de Herramientas de Programación 83 COM2 COM1 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 2F8 3F8 DIV LS B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 2F9 3F9 DIV MS B15 B14 B13 B12 B11 B10 B9 B8 Tabla 9.9. Direcciones para la programación del divisor. Para la programación de la velocidad además de accesar el divisor (DLAB=1), se debe conocer el reloj externo que es aplicado al Existen dos posibilidades. ck1= MHz ck2=3.072 MHz En las siguientes tablas se encuentra el divisor adecuado para cada una de las velocidades y reloj utilizado. CLOCK = MHz DERED BAUD RATE Ej 9.3. Como utilizar la tabla DIVISOR USED TO GENERATE 16XCLOCK CLOCK=3.072MHz DERED BAUD RATE DIVISOR USED TO GENERATE 16XCLOCK Tabla 9.10.Constantes para programar la Para una velocidad de 1200 baudios, se debe calcular la frecuencia necesaria para generar 16 veces la frecuencia de la tasa de baudios. Usando un clock =1.8432, para una velocidad de 1200 baudios: x x16 6 = 96 La conexión del UART en el IBM-PC es:

10 84 Preparado por Juan Ignacio Huircán OUT2 CONTROL. UART 8250 IRQ3 IRQ4 INTERR INT Figura 9.4. Conexión del UART al Controlador de Interrupciones. Luego para que la UART interrumpa al PC debemos habilitar la señal de interrupción a través de la señal OUT2 y además programar la interrupción en el registro relativo #1(0x3f9 o 0x2f9) del UART. Otra consideración especial es que se debe programar el controlador de interrupciones (8259) para habilitar la interrupción ya sea por COM1 o COM2, además de enviar un EOI (End Interrupt) al final de la R. De acuerdo a esto, se envía un byte de habilitación de interrupción al puerto 0x21, dicho byte tiene la siguiente estructura B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 IRQ7 IRQ6 IRQ5 IRQ4 IRQ3 IRQ2 IRQ1 IRQ0 COM1 COM2 Luego para habilitar cualquiera de las interrupciones, se debe hacer un SET o un RESET al bit correspondiente, es decir. 0: Para habilitar 1: Para deshabilitar Ej 9.4. Programación de un puerto de La programación del chip para 8 bits de datos, 1 bits de stop, y paridad par, se debe enviar el valor 0x1B al puerto 0x3fb. #include<dos.h> #define BASE 0x3f8 /* Para COM1, 0x2f8 para COM2 */ void main() outportb(base+3, 0x1b); /* Prog. el 0x3fb */ Ej 9.5. Habilitando y deshabilitando las interrupciones. outportb(0x21,0x00); /* Habilita todas las interrupciones */ outportb(0x21,0xff); /* Deshabilita todas las interrupcione */ Si se desea mayor comprensión acerca del CHIP 8250, puede consultar la referencia técnica.

11 Apuntes de Herramientas de Programación 85 Ej 9.6. El siguiente programa prepara el dispositivo serial para recibir datos vía interrupción: #include <dos.h> #include <stdio.h> #include <conio.h> #define INT 0x0C /* Vector C, IRQ4 */ void interrupt (*ant_irq)(); /* Puntero a funcion */ void interrupt rx(); void prog_8250(); int flag=0; unsigned static int dato=0; void main(void) clrscr(); outportb(0x21,0xff); /* Deshabilita todas las interrupciones */ prog_8250(); ant_irq=getvect(int); setvect(int,rx); outportb(0x21,0x00); /* Habilita todas las interrupciones */ enable(); do if(flag==1) printf("%d ",dato); flag=0; if(kbhit()) break; while(1); setvect(int,ant_irq); /* Restaura el vector de interrupción */ getch(); void prog_8250() outport(0x3fb,0x80); /* DLAB=1 */ outport(0x3f8,0x06); /* divisor (Low) =0x06 vel baudios */ outport(0x3f9,0x00); /* divisor (High)=0x00 vel baudios */ outport(0x3fb,0x07); /* 8 bits,2 stop, sin paridad */ outport(0x3fc,0x08); /* out 2 = 1 */ outport(0x3f9,0x01); /* Interrumpe cuando llega dato */ void interrupt rx() flag=1; dato=inportb(0x3f8); outportb(0x20,0x20); /* EOI */