Ethernet y USB son interfaces comunes para módems de banda ancha, pero Ethernet es generalmente mejor debido a su mayor velocidad, alcance y capacidad para conectar múltiples dispositivos, mientras que USB es más simple pero limitado.

1. Introducción comunicación serial
M. en C. Teth Azrael Cortés Aguilar

2. Enlace serial
En un enlace serial, el transmisor envía cada bit uno a la vez en una
secuencia. Un enlace con dos dispositivos requiere dedicar una ruta
para cada dirección. Además se requiere una señal de reloj para
controlar el flujo de datos.
El transmisor y el receptor usan el reloj para decidir cuándo enviar y
cuándo leer cada bit.
Transmisión
serial
Síncrona Asíncrona

3. Transmisión síncrona
En una transmisión síncrona, todos los dispositivos usan un reloj
común generado por uno de los dispositivos o una fuente externa. La
señal de reloj debe tener una frecuencia fija y todos los bits se
sincronizan a la señal. En otras palabras cada bit enviado es válido
sólo si se define un tiempo después de alguna transición de reloj
(subida o bajada). La interfaz síncrona es útil para distancias cortas o
entre componente de un circuito, pero no es práctica para distancias
largas por que requiere de una línea extra para la señal de reloj,
además de ser susceptible al ruido.

4. Transmisión asíncrona
En una transmisión asíncrona el enlace no requiere de una línea de
reloj, porque cada terminal provee su propio reloj. Cada byte transmitido
incluye un bit para sincronizar el reloj y uno bit más para detener la
señal. En puerto RS232 de las computadoras utilizan un formato
asíncrono para la comunicación con el modem y otros dispositivos.

5. Formato asíncrono 8-N-1
El formato más común de enlace asíncrono es el 8-N-1, en el cual el
transmisor envía cada dato como un byte, comenzando por un 1,
seguido de 8 bits de datos que inician en 0 y termina enviando el bit 1
de alto. La N en el formato 8-N-1 indica que la transmisión no usa el bit
de paridad. Otros formados incluyen el bit de paridad como una forma
simple de detectar un error. La tasa de bits de un enlace se refiere al
número de bits por segundo transmitido o recibido por unidad de
tiempo, usualmente se expresa en bits por segundo (bps). En el
formato 8-N-1 la tasa de transmisión es de 9600 bps o 960 bytes por
segundo.

6. Bit de paridad
even par
odd impar

7. Transmisión USB
Existen otras formas de generar el bit se inicio y de alto sin modificar el ancho
del bit. La interfaz de USB usa varios voltajes para indicar el inicio y el alto,
obviamente esto requiere de un hardware que soporte estas definiciones.

8. UART
Afortunadamente la programación de enviar y recibir datos en un
formato asíncrono es muy simple porque las computadoras y
microcontroladores tienen un componente llamado UART (universal
asynchronos receiver/transmitter) que maneja el envío y recepción de
datos seriales. Para enviar un byte la aplicación escribe el dato en el
buffer del puerto seleccionado y el UART se encarga de enviar bit por
bit en el formato requerido, adicionando los bits de inicio, alto y
paridad. De forma similar los bytes recibidos son almacenados
automáticamente en el buffer. El UART puede disparar una interrupción
para notificar al CPU, que una aplicación de datos de entrada u otros
eventos desean acceder.

9. Diagrama de bloques UART

10. Registro UART
El UART 16550 y similares contienen 12 registros de 8 bit. Los registros
retienen el siguiente byte para transmitir, almacenan el último byte recibido,
guardan la configuración de la tasa de bits, la información de control, estado
de la información, secuencia FIFO e interrupciones. El direccionamiento del
UART es según la dirección base, por ejemplo, en el puerto COM1, la
dirección 0 es usualmente 3F8h y la dirección 7 es 3FFh.

11. Código para rastrear los puertos COM

12. Conector serial DB9

13. Conector serial DB9-DB25

14. Adaptador USB SERIAL DB9
El adaptador USB-Serial DB9 emula el puerto serial RS232 en una terminal
USB de la computadora.

15. Circuito MAX232
Es un circuito integrado que convierte los
niveles de las líneas de un puerto serie
RS232 a niveles TTL y viceversa. Sólo
necesita una alimentación de 5V, ya que
genera internamente algunas tensiones que
son necesarias para el estándar RS232. El
circuito MAX232 soluciona la conexión
necesaria para lograr comunicación entre el
puerto serie de una PC y cualquier otro
circuito con funcionamiento en base a señales
de nivel TTL/CMOS.

16. Circuito EDE300
El circuito integrado EDE300 convierte una señal serial en paralelo y
viceversa.

17. Interfaz

18. 1. ¿Cómo se llama la señal que controla el flujo de datos?
a) Reloj b) UART c) asíncrona
2. ¿Cómo se llama la transmisión serial que requiere de una línea de reloj?
a) UART b) síncrona c) asíncrona
3. ¿Cómo se llama la transmisión serial que no requiere de una línea de reloj?
a) asíncrona b) síncrona c) UART
4. ¿Cuál es la transmisión serial que solo es útil para distancias cortas?
a) Reloj b) síncrona c) asíncrona
5. ¿Cuál es la transmisión serial en la que cada byte incluye un bit para sincronización de la
señal de
reloj ?
a) Reloj b) síncrona c) asíncrona
6. ¿Cuál es el nombre el bit en la trasmisión asíncrona que se usa para detectar errores?
a) Start b) Parity c) Stop
7. ¿Cuánto es la tasa de transmisión del formato asíncrono 8N1?
a) 3600 bps b) 6400 bps c) 9600 bps
8. ¿Cuál es el circuito encargado de la transmisión serial junto con el CPU?
a) UART b) MAX232 c) EDE300
9. ¿Cuál es el circuito encargado de la conversión RS232 a TTL/CMOS?
a) UART b) MAX232 c) EDE300
10. ¿Cuál es el circuito encargado de la conversión serie – paralelo bidireccional?
a) UART b) MAX232 c) EDE300
ón

19. Esquemas de Tensión
M. en C. Teth Azrael Cortés Aguilar

20. Non-Return-to-Zero Level (NRZ-L)
Non-Return-to-Zero Inverted (NRZ-I)
Non-Return-to-Zero Mark (NRZ-M)
Non-Return-to-Zero Space (NRZ-S) USB
Esquemas de tensión unipolar
Los ceros y unos se
representan en un nivel de
voltaje en DC. Su principal
desventaja es la difícil
sincronización cuando no se
presenta un cambio, además
se desaprovecha energía
debido al nivel de DC del bit
en bajo.

21. Esquema de tensión bipolar
Usualmente se representa un 1 “uno”
con un voltaje negativo y un 0 “cero”
con un voltaje positivo. Este esquema
es menos susceptible al ruido.
En el estándar RS232 los voltajes del
bit uno lógico son -5 a -12 volts y los
voltajes del cero lógico son de +5 a
+12 volts.
Esquemas bipolares con
retorno a cero RZ

22. Esquema de tensión USB
En el esquema de tensión de NRZ-S (Non Return to Zero Space), el
uno lógico se representa como sin cambios en la tensión y un cero se
representa como un cambio en la tensión. Este sistema es utilizado
por High Level Data Link Control HDLC y USB. Ambos evitan
periodos largos de transición insertando bits 1 aun en HDLC y bits 0
en USB para secuencias largas. El receptor utiliza las transiciones
para sincronizar el reloj, por contrario el receptor omite bit 0 sin
datos.

23. Código Manchester
En el código Manchester se traslada un 1 lógico hacia una transición
descendente [01] y un 0 lógico se traslada hacia una transición
ascendente [01], denominado código bifásico, aplicado principalmente
en interfaces Ethernet.

24. RS232 (EIA) Modem
RS422 (EIA) Video Audio Macintosh
RS423 (BBC micro 1980) Datos
RS485 (TIA EIA) Industria
USB (IBM INTEL) periféricos
I2C (Phillips) Circuitos
IEEE 1394 Firewire (apple) i-link (sony)
Comunicación serial

25. Características de puertos serie

26. RS232
Es estándar RS-232 fue desarrollado por EIA (Electronic Industries Association)
y otras partes interesadas en una interface serie entre el DTE (Data Terminal
Equipment) y el DCE (Data Communications Equipment). El estándar RS323
incluye las características de los niveles de voltaje, conectores, circuitos de
conexión y la terminal de modem más común. Las definiciones RS449, RS422,
RS423 son estándar de comunicación desarrollado por la EIA en 1975 que
después fueron reemplazados por el RS232.

27. RS422
El estándar RS422 fue ampliamente
utilizado en las computadoras
Macintosh-Apple hasta la llegada del
estándar USB. Su aplicación principal
fue en la transmisión de las señales de
control de equipos de edición de video y
audio. El RS422 tiene una transmisión
de datos por señal diferencial o
balanceada con formato unidireccional y
no reversible .

28. RS485
El estándar RS485 es usado como
definición de la capa física de muchos
protocolos de automatización
implementados en los sistemas de control
industrial como son: Modbus y Profibus.
Además son utilizados en los
controladores lógicos programables PLC
y otros dispositivos de campo. Su
principal ventaja es su resistencia a la
interferencia electromagnética de motores
u equipos de soldadura.
El estándar RS485 se definió para drivers y receptores con características
eléctricas para ser usadas en un sistema multipunto digital balanceado. El
estándar se publico por la ANSI Telecommunications Industry Association y
Electronic Industries Alliance ara ser aplicado en distancias largas y entornos
con ruido eléctrico. Además permite que varios receptores se conecten a la
red; debido a estas características el estándar RS485 es ideal para aplicaciones
en la industria.

29. 1. ¿Cómo se denominan los esquemas de tensión que trabajan solo en DC?
a) Bipolar b) Unipolar c) Manchester
2. ¿Cuál es el esquema de tensión del estándar RS232?
a) Unipolar b) Bipolar c) Manchester
3. ¿Cuál es el código de enlace serial de Ethernet?
a) Manchester b) Unipolar c) Bipolar
4. ¿Cuál es el esquema de tensión de estándar USB?
a) NRZ-S b) NRZ-M c) NRZ-I
5. ¿Cuál es el esquema de tensión serial diseñado para la comunicación DTE-DCE?
a) IEEE 1394 b) RS485 c) RS232
6. ¿Cuál es la distancia máxima del estándar RS232?
a) 5 m b) 1200 m c) 15 m
7. ¿Cuál fue el estándar de comunicación serial usado por Macintosh antes de la USB?
a) RS422 b) RS232 c) RS485
8. ¿Cuál es el estándar de comunicación serial usado en las redes industriales?
a) RS232 b) IEEE 1394 c) RS485
9. ¿Cuál es el estándar usado en la comunicación serial entre circuitos integrados?
a) RS232 b) I2C c) IEEE 1394
10. ¿Cuál es el nombre comercial de Apple para el estándar IEEE 1394 ?
a) Firewire b) i-Link c) I2C
n

30. Protocolos de comunicación serial
M. en C. Teth Azrael Cortés Aguilar

32. Velocidades de reloj tipicas

33. Serial Peripheral Interface. Es un enlace de datos seriales full-duplex de 4
cables
1. SCLK reloj.
2. MOSI Master Out Slave In, datos del maestro hacia el esclavo.
3. MISO Master In Slave Out, datos delesclavo hacia el maestro.
4. SS Slave Select, selector de esclavo.
Fue desarrollado originalmente por Motorola para conexiones entre
periféricos y el microprocesador. Utiliza registros de desplazamiento para
transmitir datos seriales entre dispositivos SPI. Solamente soporta que este
activado un maestro a la vez. Tiene 3+n cables de interface por n dispositivos
¿Qué es SPI?

34. ¿Cómo se conectan los dispositivos SPI?
Esquema de transferencia simple de 8 o 16 bits. Permite varios
dispositivos SPI adicionando registros de corrimiento. El numero de
cables es proporcional al numero de dispositivos en el bus.

35. Controller Area Network. Es un protocolo propuesto por la compañía alemana
Bosh para aplicaciones automotrices. La codificación de mensajes es compleja
y usualmente precisa. Todos los módulos participan en cada comunicación y el
mensaje esta orientado por un esquema de direcciones.
¿Qué es CAN?

36. Se requieren varios controladores inteligentes para general el
protocolo
Protocolo CAN

37. Es el estándar aceptado para aplicaciones automotrices e industriales, por lo
tanto la interfaz entre dispositivos de distintos proveedores es fácil de
implementar. Se tiene la libertad de seleccionar el hardware conveniente; entre
diferencial o bus de un solo cable.
Posee confiabilidad en las comunicaciones con un alto nivel de detección de
errores. Utiliza 15 bit CRC (Cyclic Redundancy Check) de mensaje. También
genera reportes de mensajes sesgados, permite que se puedan desconectar
dispositivos con fallas dentro de una configuración flexible. Además brinda una
alta inmunidad al ruido electromagnético EMC.
Ventajas del protocolo CAN

38. Universal Serial Bus. Es un estándar diseñado originalmente para conectar los
periféricos a la PC, inicialmente fue definido por INTEL, IBM, MICROSOFT,
etc. Su propósito es reemplazar todos los puertos de la PC.
¿Qué es USB?
El maestro es el sistema
anfitrión y posee una capacidad
de conexión superior a 127
periféricos. Tiene un sistema
Plug and Play con cables,
puertos y conectores
estandarizados . Se utiliza en el
99% de las computadoras. Es
un protocolo flexible que permite
que la función del anfitrión sea
desempeñada por un dispositivo
diferente a la PC como una
cámara o una impresora,
intercambiando los roles de
anfitrión y esclavo.

39. Es un protocolo que no requiere abrir software adicional, posee una
configuración automática. Soporta mas de 127 dispositivos conectados en
conjunto. El USB tiende a ser el estándar en las computadoras, sustituyendo
el puerto serial RS232 y ser un interfaz de enlace con otros canales de
comunicación como IrDA (Infrared Data Association) y Ethernet. Los altos
volúmenes de integración empujan el costo de los circuitos integrados a
precios mas bajos.
Ventajas del protocolo USB

40. Question: Which Broadband Modem Interface is Better - Ethernet or USB?
Most broadband modems support two kinds of network connections - Ethernet and USB. Both interfaces
serve the same purpose, and either will work in most situations. Users can re-configure their modem
between Ethernet and USB whenever needed, but both interfaces cannot be connected simultaneously.
So which is better?
Answer: Ethernet is the preferred option for connecting a broadband modem, for the following reasons:
•Ethernet is technically more reliable than USB for networking. You are less likely to experience dropped
connections or sluggish response time to your modem when using Ethernet over USB.
•Ethernet cables can reach a longer distance than USB cables. A single Ethernet cables can run most
anywhere within a home (technically up to 100m (328 feet), while USB cable runs are limited to
approximately 5m (16 feet).
•Ethernet does not require the installation of device driver software, while USB does. Modern operating
systems like Microsoft Windows XP will be capable of automatically installing drivers for many broadband
modems. However, the procedure varies on different operating systems and not all systems will be
compatible with a given brand of modem. USB drivers can also slow down the overall performance of
older computers. In general, a device driver is an additional installation step and source of potential
problems that you need not worry about with Ethernet.
•Ethernet supports higher performance networking than does USB. This is the first advantage of
Ethernet that many techies notice, but performance is actually the least relevant consideration in this list
when choosing between USB and Ethernet connections. Both Ethernet and USB 2.0 interfaces support
sufficient bandwidth for broadband modem networking. Modem speed is instead limited by the speed of
the modem's connection to your service provider.

41. Topología USB

42. Versiones USB

43. ¿Qué es IEEE 1394?
Es un estándar de bus diseñado para manejar la elevada tasa de
transferencia de datos en los requerimientos MPEG-2 y DVD. En la
transmisión se video se requiere una tasa de transferencia constante (de
100Mbps, 200 Mbps, 400 Mbps y hasta 3.2 Gbps) que garantice el ancho de
banda.
El protocolo IEEE1394 es una marca registrada por Apple como Firewire y por
sony como i-Link, que automáticamente reconoce dispositivos plug and play.
Soporta mas de 63 conexiones y 4.5 metros de distancia máxima con 16
nodos.

44. Conectores Motherboard
RJ-45 Interfaz física de
Ethernet

45. ¿Qué es PS/2?
El conector PS/2 toma su nombre de la serie
de computadoras IBM Personal System/2 que
es creada por IBM en 1987, y empleada para
conectar teclados y mouse. La comunicación
en ambos casos es serial (bidireccional en el
caso del teclado) y controlada por
microcontroladores situados en la tarjeta
madre. No soporta plug and play. Y se
diseñaron para relevar al RS232 que
presentaba el problema que cuando trabaja
simultáneamente con el Modem las
interrupciones del mouse o del teclado
interrumpían la comunicación.

46. El protocolo I2C fue definido por Philips para proveer de una vía de
comunicación simple entre circuitos integrados, usando la mínima cantidad de
pins. Las especificaciones establecen un estándar simple de hardware y
software entre los diferentes fabricantes. El protocolo no especifica cables o
conectores, principalmente se construye el enlace sobre las pistas del PCB.
Actualmente se ha convertido en el estándar aceptado por la mayoría de los
fabricantes de circuitos Integrados.
¿Qué es I2C?
Líneas
SDA datos
SCL reloj
GND tierra

47. ¿Ventajas y desventajas de los diferentes buses?

48. 1. ¿Cuál es la velocidad de reloj de USB 2.0?
a) 400 MHz b) 480 MHz c) 12 MHz
2. ¿Cuál es la velocidad de reloj máxima de USB 1.1?
3. ¿Cuál es la velocidad de reloj de IEEE 1394?
4. ¿Cuál es el estándar que utiliza una línea SS (Slave Select) para apuntar al periférico?
a) CAN b) SPI c) I2C
5. ¿Cuál es el estándar serial orientado a la industria automotriz?
6. ¿Puede el estándar USB reemplazar al protocolo Ethernet?
a) Cierto b) Falso
7. ¿Cuál es el estándar de comunicación serial usado para transmisión de video?
a) IEEE 1394 b) USB 1.1 c) CAN
8. ¿El estándar PS/2 no soportaba conexiones plug an play?
9. ¿Cuál es el estándar cuyas líneas de transmisión se construyen sobre el PCB?
a) CAN b) I2C c) IEEE 1394
10. ¿Cuál es la distancia máxima que soporta el estándar USB?
n
a) 400 MHz b) 480 MHz c) 12 MHz
a) 400 MHz b) 480 MHz c) 12 MHz
a) CAN b) SPI c) I2C
a) Cierto b) Falso
a) 15 m b) 4.5 m c) 5 m