PAC- Performance-centered Adaptive Curriculum for Employment Needs Programa ERASMUS: Acción Multilateral - 517742-LLP-1-2011-1-BG-ERASMUS-ECUE MASTER DEGREE: Industrial Systems Engineering ASIGNATURA ISE2: Sistemas Automatizados MÓDULO 5: Interfaces y standards (normas) en los SA TAREA 5-1: INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488(GPIB)
Contenido TAREA 5-1: INTERFACES DE COMPUTADORES INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 ( GPIB)..4 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS...4 2. CONTENIDO...5 2.1 CLASIFIACION GENERAL DE LOS INTERFACES...5 2.2 DATOS INTERESANTES SOBRE EL USB...6 2.3 CARACTERISITICAS DEL USB...7 2.4 FUNCIONAMIENTO DEL USB...8 2.5 HISTORIA USB...8 2.6 INTERFAZ IEEE1394 FIREWIRE...9 2.7 OTRAS CARECTERISTICAS FIREWIRE... 10 2.8 COMPARATIVA... 11 2.9 CARACTERISTICAS IEEE488... 12 2.10 DIAGRAMA DE BLOQUES... 13 2.11 CONFIGURACION DEL BUS IEEE488... 13 2.12 FUNCIONES DE LA INTERFAZ IEEE 488... 13 2.13 EMPLOS DE FUNCIONES... 14 2.14 OTRAS CARACTERISTICAS IEEE488... 15 3. CONCLUSIONES... 16 4. BIBLIOGRAFÍA Y/O REFERENCIAS... 16 5. ENLACES DE INTERÉS... 17 Índice de figuras Figura: 1 Hub USB...6 Figura: 2 USB Tipo A y Tipo B...7 Figura: 3 Conexiones...7 Figura: 4 Cable USB...8 Figura: 5 FireWire...9 Figura: 6 Cable Firewire... 10 Figura: 7 USB vs Firewire... 12 Figura: 8 Cable IEEE488... 12 Figura: 9 IEEE 488... 13 Figura: 10 Configuracion Bus IEEE488... 13 INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 2
Índice de tablas Tabla 1 Clasificacion Interfaces...5 Tabla 2: Comparativa... 11 INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 3
TAREA 5-1: INTERFACES DE COMPUTADORES INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS En esta tarea se deberá describir los parámetros característicos, de las últimas interfaces oficiales tanto del USB como del FireWire ( IEEE1394). A continuación se debe describir el funcionamiento del algoritmo, mediante un diagrama de bloques, del interface IEEE488, con el funcionamiento tipo II de cambio. En la parte trasera de una unidad, la cual tiene integrado un interface IEEE488, está escrito lo siguiente. L0, SH1, TE5, C1. Se debe describir las capacidades de esta unidad, por ejemplo, si puede enviar, recibir, etc. INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 4
2. CONTENIDO 2.1 CLASIFIACION GENERAL DE LOS INTERFACES A continuación veremos una tabla con los diferentes interfaces, así como la familia de la que dependen en función de su funcionamiento. Clasificación de las interfaces: I / O tipo de bus Interna y mixtos Peripheral Máquina-orientado Paralelo Externo Serial System-device Sistema de módulo- Tabla 1 Clasificación Interfaces ISA EISA MCA PCI [E] IDE - ATA SCSI etc. SPP - Centronics (Puerto paralelo estándar) EPP (Enchanced Salida bidireccional) ECP (Puerto bidireccional amplió con la compresión, amortiguación y DMA) RS-232C RS-422A RS-423A RS-485 USB IEEE-1394 (FireWire) IEEE 488 (GPIB) CAMAC MULTIBUS I / II VME-BUS VXI, PXI, LXI FASTBUS EUROBUS Futurebus etc. INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 5
2.2 DATOS INTERESANTES SOBRE EL USB Los dispositivos USB actualmente son actualmente uno de los interfaces más utilizados. Un gran número de dispositivos como pueden ser cámaras, ratones, impresoras, etc. Se comunican con el PC por medio del puerto USB. Al PC se pueden conectar hasta un total de 127 dispositivos USB. En un PC comercial, se pueden encontrar sobre 4 puertos USB para conectar directamente, pero si necesitamos más puertos, esto se puede conseguir por medio de un dispositivo HUB USB, el cual se conecta a una entrada USB del PC, y consiguiendo así un mayor número de entradas USB. Por ejemplo en la imagen, este HUB USB proporciona 4 entradas USB. Este HUB también se tendrá en cuenta a la hora de llegar al tope de 127 dispositivos USB. Esto HUB pueden ser alimentados con una fuente propia ( externa ) o por tomando la alimentación del propio PC. La elección de uno u otro tipo de alimentación dependerá de la energía que pueda entregar a los dispositivos conectados a él. Figura: 1 Hub USB La conexión USB es muy sencilla, por lo general, solamente hay que encontrar el puerto USB y conectarlo con el dispositivo deseado. Estos puertos USB por lo general se encuentran en la parte posterior del PC, pero también se pueden encontrar en el frontal. Si el dispositivo nunca ha sido conectado a ese PC, es sistema operativo detectara que un nuevo dispositivo ha sido conectado, e instalara los controladores necesarios para el correcto funcionamiento del mismo. Puede que esta instalación sea automática ( el Sistema Operativo busca automáticamente los controladores), o tengamos que indicarle donde se encuentran ubicados los mismos. Si el dispositivo ya ha sido conectado con INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 6
anterioridad, no habrá que instalar de nuevo los controladores, sino que simplemente al conectarlo, funcionara. Otra ventaja de los dispositivos USB es que pueden ser conectados y desconectados sin tener que apagar el PC. La interfaz USB del lado del PC es tipo A, mientras que en el lado del dispositivo es tipo B. Posee una estructura jerárquica del tipo host - cliente, o maestro esclavo. Figura: 2 USB Tipo A y Tipo B Figura: 3 Conexiones 2.3 CARACTERISITICAS DEL USB INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 7
- El ordenador hace el papel de un host. - Número máximo de dispositivos -hasta 127. - Cables USB sin un hub transmiten a hasta 5 m de distancia, con un hub -hasta 30 m. - Con USB 2.0 la velocidad de la transferencia es 480 Mbps (megabits por segundo.) - El cable USB tiene dos cables de suministro (5 V y la masa)y un par trenzado para datos (diferencial de recepción-transmisión para el rechazo de ruidos). - 500mA en 5V se pueden enviar a los cables de alimentación. - Los dispositivos con bajo consumo de energía son suministrados directamente por el puerto USB. Los USB son dispositivos intercambio - caliente (hot swap). Más dispositivo USB s pueden entrar en un sleep mode en un comando desde el host. Figura: 4 Cable USB 2.4 FUNCIONAMIENTO DEL USB PRIMERA ETAPA - asignar una dirección SEGUNDA ETAPA el host establece un modo de operación Interrupción Volumen Isócrono Enviar paquetes de control El host divide la banda de frecuencia en frames y el host los controla. Frames son de 1500bytes. 2.5 HISTORIA USB 1995 - USB IF 12Kbit/s 2001 - USB 2.0 480 Mbit/s INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 8
Actualidad USB 3.0 4.8Gbits/s 2.6 INTERFAZ IEEE1394 FIREWIRE Figura: 5 FireWire General: configuración del bus y de control general. Nivel físico: de conmutación y transmisión de datos, para probar la conexión, el nivel de la señal etc. Nivel de los canales: asíncrona y la transmisión síncrona de datos y recepción de datos, la administración de los frames etc. Nivel de red: enrutamiento de los datos, etc. El consorcio Comité de Normas del microordenador (Para combinar las interfaces serie rápidas existentes) produce el siguiente: IEEE 1014 VME, IEEE 1296 Multibus II, y IEEE 896 Futurebus +. INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 9
Apple también desempeña un papel importante en el desarrollo y en 1995 el estándar es ya un hecho. Muchos dispositivos compatible con la interfaz (cámaras digitales, HDDs, impresoras, escáneres, CD / DVDs) Se trata de una interfaz serie de alta, creado especialmente para los dispositivos, lo que requiere conexión rápida para la transmisión de grandes volúmenes de información, tales como cámaras digitales. Se utiliza un cable especial para el propósito, con 6 núcleos y fuente de alimentación y su variante de 4 hilos es sin fuente de alimentación. Los datos se pueden enviar a través de la interfaz de manera tanto síncrona como asíncrona. El protocolo IEEE 1394 se realiza en 3 niveles: física, canal y red. Aparece la arquitectura de tipo Peer-to-Peer que facilita la mayor velocidad real. Figura: 6 Cable Firewire 2.7 OTRAS CARECTERISTICAS FIREWIRE Transmisión de datos entre diferentes dispositivos sin pérdida de información. INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 10
Intercambio "Caliente" - en el funcionamiento del ordenador. El bus de serie permite el uso de un cable con un diámetro pequeño y un pequeño tamaño de acoplamiento. Soporte a un amplio número de dispositivos. Fuente de alimentación para dispositivos externos a través del cable de la IEEE1394. De alta velocidad de transferencia -de 100, 200, 400 y 800 Mbit/ Seg. (1.6Gbit/ S y 3.2Gbit / s están en desarrollo). Posibilidad de construcción de una red de diferentes dispositivos de varias configuraciones. Sencillez en uso. Apoyo a la transmisión síncrona y asíncrona; Arquitectura abierta -que no requiere software especial con el fin de operar. Estructura de árbol. El número máximo de nodos es de hasta 63.La combinación de un número de estructuras de árbol en una es posible, el número máximo de nodos incluidos eran 64449. 2.8 COMPARATIVA Interfaz Banda de funcionamiento teórico Banda operativa práctica USB 1.1 (viejo) 12 Mbit / s [1,5 MB / s] 1 MB / s USB 2.0 480 Mbit / s [60 MB / s] 25 MB / s FireWire 400 400 Mbit / s [50 MB / s] 30 MB / s FireWire 800 800 Mbit / s [100 MB / s] 60 MB / s Serial ATA (SATA) 1500 Mbit / s [187,5 MB / s] 120 MB / s Tabla 2: Comparativa Comparativa USB vs firewire INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 11
Figura: 7 USB vs Firewire 2.9 CARACTERISTICAS IEEE488 - Vía de transmisión: bit- serie y bit paralelo - Modo de transferencia: asincrónico - Organización de la conexión: tipo de bus - Compatibilidad: información; constructivo - sólo para las líneas de conexión - El número máximo de estaciones: 15 - Distancia máxima: 20 m - Velocidad máxima: 8.103 Кbauds Figura: 8 Cable IEEE488 INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 12
2.10 DIAGRAMA DE BLOQUES Type D device (only receives) Type C device (only trensmits) Type B device (receives and transmits) Type A device (receives, transmits& controls) ATN IFC SRQ REN EOI DAV NRFD NDAC DIO1- DIO8 General control bus 5 lines Synchronization bus 3 lines Data bus 8 lines Figura: 9 IEEE 488 2.11 CONFIGURACION DEL BUS IEEE488 Figura: 10 Configuración Bus IEEE488 2.12 FUNCIONES DE LA INTERFAZ IEEE 488 - L datos de aceptación o LE - Aceptación de datos ampliada (A partir de algunas fuentes) - actúa después la correspondiente dirección y permite que un determinado dispositivo reciba datos transmitidos por otro dispositivo (en función de pre ajuste "aceptación "). INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 13
- AH - dispositivo de sincronización -receptor - Se trata de una función de reconocimiento de cambio de los dispositivos de "listening". - T - la transmisión de datos o TE - la transmisión de datos ampliada (A un número de receptores) - actúa después de la correspondiente dirección como se ha descrito anteriormente, pero relacionado con la transmisión. - SH - sincronización dispositivo -receptor - Actuará como se describe más arriba, pero para los dispositivos "speaking". - C - Controlador - Función, dando al dispositivo la posibilidad de transmitir también comandos universales. Si hay algunos controladores en el sistema, (que es posible), todos ellos, excepto uno, llamado EFECTO CONTROLER, debe estar en el estado "IDLE RUN del controlador". - SR - Servir petición. Viene desde el dispositivo, solicitando que sirve y es asíncrona con respecto a las operaciones en el bus. - RL - control remoto o local - Función, lo que permite que el dispositivo sea controlado de forma remota (por el controlador) o localmente; - PP - consulta en paralelo - Permite que el dispositivo de información de respuesta a una consulta en paralelo desde el controlador sin comando preliminar T (transmisión). - Corriente continua - espacio - Establecer el dispositivo en el estado inicial. - DT - comienzo - Se establece el comienzo de una operación de dispositivo. Las funciones de interfaz son complementadas con números para definir la forma de la ejecución: completa, parcial o no ejecución. 2.13 EMPLOS DE FUNCIONES 1-Aceptación de datos: INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 14
L0 - No se ejecuta; L3 - Completamente ejecutada; L4 - Parcialmente ejecutadas (sólo las operaciones básicas y decodificación de direcciones). 2- y 4- sincronización: AH0 (SH0) - No se ejecuta; AH1 (SH1) - Completamente ejecutada. 3- La transmisión de datos: T0 - no ejecutado; T1 - ejecutado parcialmente; T5 - completamente ejecutada. 5) Controlador: C0 - no ejecutado; C1 - El control central del sistema; C2 - Transmisión de IFC; C4 - transmisión de IRQ; C5 a C28 - Las diferentes opciones para la transmisión de mensajes, comandos. Nota. En cada dispositivo las funciones realizadas por el dispositivo, se escriben en una placa en la parte trasera, por ejemplo, L3, AH1, T5 etc. 2.14 OTRAS CARACTERISTICAS IEEE488 - Velocidad: o o o 250 КВ / s a una distancia de 20 m con carga estándar equivalente para cada 2 m y amplificadores intermedios con salidas de colector abierto. 500 КВ / s en las mismas condiciones, pero los amplificadores de amortiguamiento están con salidas 3-state. 1 МВ / s. amp. con Salidas 3-state y distancia entre los dispositivos de 1 m. - Corriente de entrada Iвх> = 48 ma. - Niveles lógicos: Nivel.1 > = 2V; Nivel. 0 <= 0.8V INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 15
- Duraciones mínimas de las señales. Se definen para cada caso en particular. - Requisitos eléctricos hacia los acoplamientos: o Unom = 150 V,Inom = 1 A, Risol > 1 GΩ, Rango de frecuencia - hasta 3 MHz. - Requisitos constructivos hacia los acoplamientos: o Número de contactos de 24; o Sección transversal del conductor de montaje 0,24 mm. 3. CONCLUSIONES En este documento se presentan las principales características de los interfaces USB, FireWire ( IEEE1394) y IEEE488. Evolución histórica, hasta la actualidad en el que se ha conseguido velocidades y compatibilidades inimaginables hace unos años, esta evolución no se detiene y dentro de unos años este material que aquí se plantea estará obsoleto debido a la gran velocidad de cambio. 4. BIBLIOGRAFÍA Y/O REFERENCIAS www.old.me.gatech.edu http://www.dte.us.es http://www.l-com.com/ INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 16
5. ENLACES DE INTERÉS www.uned.es. http://www.tu-plovdiv.bg/en/ INTERFACES DE COMPUTADORS INTEGRADOS. INTERFACE IEEE488 (GPIB) 17