Comunicação serial

Comunicação serial: I2C, RS232, HT1380,

ME1000RW

Prof.MSc.Rodrigo Maximiano Antunes de Almeida

Universidade Federal de Itajubá

rodrigomax@unifei.edu.br

ELT024 Comunicação serial: I2C, RS232, HT1380, ME1000RW

LCD

Revisão


Display de LCD

ˆ Rotina para envio de dados/comando para o LCD
ˆ Para comando RS = 0; Para dados RS = 1;
ˆ Habilitar a escrita (RW=1) ou leitura (RW=0)
ˆ Acionar terminal EN (enable)
ˆ Delay para o LCD entender o comando
ˆ Desabilita o terminal EN
ˆ Retorna os terminais para nível baixo 1

1
Para melhor uso é interessante retornar os terminais para o valor que
tinham antes de chamar a rotina, já que eles estão multiplexados com outros
dispositivos

Display de LCD

Dados (bit) Tempo
Instrução RS RW
7 6 5 4 3 2 1 0 (máx.)
Limpa 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 37 us
Reset 0 0 0 0 0 0 0 0 1 - 1.5ms
Cong. 0 0 0 0 0 0 0 1 ID S 37 us
Cong. 0 0 0 0 0 0 1 D C B 37 us
Movim. 0 0 0 0 0 1 SC RL - - 37 us
Cong. 0 0 0 0 1 DL N F - - 37 us
Move(l,c) 0 0 1 X 0 0 Coluna 37 us
Ocup. 0 1 BF - - - - - - - 10 us
http://www.sparkfun.com/datasheets/LCD/HD44780.pdf - Datasheet Hitachi


Display de LCD

ˆ Denições
ˆ ID: 1 Incrementa, 0 Decrementa
ˆ S: 1 O display acompanha o deslocamento
ˆ SC: 1 Desloca o display, 0 Desloca o cursor
ˆ RL: 1 Move para direita, 0 Move para esquerda
ˆ DL: 1 8 bits, 0 4 bits
ˆ N: 1 2 linhas, 0 1 linha
ˆ F: 1 5x10 pontos, 0 5x8 pontos
ˆ BF: 1 Ocupado, 0 Disponível
ˆ X: 1 2a linha, 0 1a linha
ˆ Coluna: nible que indica a coluna


Display de LCD

ˆ Desenvolvimento da biblioteca
ˆ Criação de rotinas de delay (2ms e 40us)
ˆ Função para enviar comandos
ˆ Função para enviar dados
ˆ Função de inicialização


Display de LCD

1 #include basico.h
2 #include config.h
3 #include lcd.h
4
5 //inicio do programa
6 void main(void)
7 {
8 unsigned int i,j;
9 char msg[] = Hello World!;
10 InicializaLCD();
11 for(i=0;i11;i++)
12 {
13 EnviaDados(msg[i]);
14 for(j = 0; j 65000; j++);
15 }
16 for(;;);
17 }


Serial

Comunicação Serial



ˆ Vantagens
ˆ Simplicação do hardware
ˆ Aumento da taxa de transmissão devido a redução de
problemas de sincronia
ˆ Economia de cabos



Protocolo Taxa (bits/s) Taxa (bytes/s)
Serial MIDI 31.25 kbit/s 3.9 kB/s
Serial EIA-232 max. 230.4 kbit/s 28.8 kB/s
Serial UART max 2.7648 Mbit/s 345.6 kB/s
I2c 3.4 Mbit/s 425 kB/s
Serial EIA-422 max. 10 Mbit/s 1.25 MB/s
SPI Bus (Up to 100MHz) 100 Mbit/s 12.5 MB/s
USB super speed (USB 3.0) 5 Gbit/s 625 MB/s
HDMI v. 1.3 10.2 Gbit/s 1.275 GB/s
Ultra DMA ATA 133 (16 bits) 1,064 Mbit/s 133 MB/s
Serial ATA 3 (SATA-600) 6,000 Mbit/s 600 MB/s
Ultra-640 SCSI (16 bits) 5,120 Mbit/s 640 MB/s
Serial Attached SCSI (SAS) 3 9,600 Mbit/s 1,200 MB/s


Serial

Protocolo I2C

.
Inter-Integrated Circuit



ˆ Comunicação serial I2C
ˆ 1982 - Protocolo I2C criado pela Phillips (100 kHz)
ˆ 1992 - Versão 1.0: Adicionada a frequencia de 400 kHz (Fast
mode) e endereçamento de 10 bit addresses
ˆ 1998 - 2.0: Frequência de 3.4 MHz (High-speed mode)
ˆ 2007 - 3.0: Frequencia de 1.0 MHz (Fast mode plus)
ˆ 2012 - 4.0: Frequencia de 5.0 MHz (Ultra fast mode plus) e
criada tabela com identicadores de fabricantes
ˆ É um protocolo serial, sincrono e multi-mestre

Figura: Barramento I2C com vários dispositivos


ˆ A comunicação I2C é feita de modo síncrono: os bits são
enviados de acordo com um sinal de clock.
ˆ Para isso são necessários pelo menos 2 os:
ˆ Transmissão dos dados, SDA ou serial data
ˆ Transmissão do clock, SCL ou serial clock
ˆ Os terminais são implementados como coletor aberto, exigindo
um pull-up para funcionamento.



ˆ A comunicação é feita como nos LCD's, mas nesse caso
apenas um bit é enviado por vez:
1 SDA e SCL começam em nível alto
2 SDA é levado para nível baixo como sinal de início
3 SCL é levado para nível baixo
4 o primeiro bit (menos signicativo) é colocado em SDA
5 SCL é levado para nível alto, aguarda-se o tempo do sistema e
abaixa-se novamente SCL
6 repete-se o processo do item 3 até o m da transmissão
7 SDA é levado para nível alto indicando m de transmissão

SDA e SCL no envio de um dado
http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=File:I2C_data_transfer.svg


Serial

Criação da biblioteca para

comunicação I2C



ˆ Para a biblioteca são necessárias 3 funções básicas
ˆ writeByte() : Realiza a escrita de 1 byte no barramento I2C
ˆ readByte() : Realiza a leitura de 1 byte no barramento I2C
ˆ i2cStart() : Realiza o setup do hardware do RTC


Serial

1 #include i2c.h
2 #include basico.h
3
4 char de;
5 #define DELAY() for(de=0;de100;de++)
6
7 #define RESET_ON() (BitSet(PORTC,7))
8 #define RESET_OFF() (BitClr(PORTC,7))
9 #define RESET_IN() (BitSet(TRISC,7))
10 #define RESET_OUT() (BitClr(TRISC,7))
11
12 #define SDA_ON() (BitSet(PORTB,0))
13 #define SDA_OFF() (BitClr(PORTB,0))
14 #define SDA() (BitTst(PORTB,0))
15 #define SDA_IN() (BitSet(TRISB,0))
16 #define SDA_OUT() (BitClr(TRISB,0))
17
18 #define SCL_ON() (BitSet(PORTB,1))
19 #define SCL_OFF() (BitClr(PORTB,1))
20 #define SCL_IN() (BitSet(TRISB,1))
21 #define SCL_OUT() (BitClr(TRISB,1))


Serial

1 void i2cStart() {
2 RESET_OUT();
3 SDA_OUT();
4 SCL_OUT();
5 BitClr(INTCON2, 7); //liga pull up
6 }


Serial

1 void writeByte(unsigned char dados) {
2 unsigned char i;
3 for (i = 0; i 8; i++) {
4 //Analisa o bit a ser transmitido
5 if (dados 0x01) {
6 SDA_ON();
7 } else {
8 SDA_OFF();
9 }
10 //geração do pulso de clock
11 SCL_ON();
12 DELAY();//informação válida
13 SCL_OFF();
14 DELAY();
15 //pega o próximo bit
16 dados = 1;
17 }
18 }


Serial

1 unsigned char readByte() {
2 unsigned char i;
3 unsigned char dados;
4 dados = 0;
5 for (i = 0; i 8; i++) {
6 SCL_ON();
7 DELAY();// informação válida
8 if (SDA()) {
9 dados |= 0x80;
10 }
11 SCL_OFF();
12 DELAY();
13 dados = 1;
14 }
15 return dados;
16 }


Serial

1 #ifndef I2C_H
2 #define I2C_H
3 unsigned char readByte();
4 void writeByte(unsigned char dados);
5 void i2cStart();
6 #endif


Serial

Exemplo de interface com dispositivo

usando I2C



ˆ Relógio de tempo real ou RTC (real time clock)
ˆ É um componente que tem como função especíca efetuar a
contagem de tempo de maneira precisa
ˆ Geralmente requer seu próprio cristal para car independente
do sistema principal
ˆ Possue baixo coeciente de atraso/adiantamento
ˆ Pode conter, além do relógio, um calendário
ˆ HT1380
ˆ O HT1380 é um relógio de tempo real com interface de
comunicação serial tipoI2C
ˆ No datasheet do dispositivo não é citada a nomenclatura I2C,
mas o dispositivo é compatível
ˆ Além das linhas de SCL e SDA existe uma linha de habilitação
do chip (Enable)



ˆ A leitura/escrita de informações no HT1380 é feita em dois
momentos
ˆ Primeiro envia-se um comando de 8 bits indicando o endereço
e o sentido (leitura/escrita)
ˆ Depois envia-se o valor em caso de escrita ou aguarda o
recebimento do valor em caso de leitura

Figura: Envio de dados para o HT1380



ˆ 1 bit indica leitura/escrita
ˆ 3 bits indicam o campo de interesse
ˆ 1 bit controla o clock do chip

Figura: Byte de comando do HT1380



ˆ Existem ao todo 8 endereços no HT1380
ˆ segundo, minuto, hora, dia (do mês), mês, dia (da semana),
ano e proteção contra escrita
ˆ Estes valores estão codicados em BCD compactado

Figura: Registros internos do HT1380


ˆ Para o uso do RTC foram criadas algumas rotinas:
ˆ HT1380write() : Realiza a escrita em um registro do HT1380
via barramento I2C
ˆ HT1380read() : Realiza a leitura de um registro do HT1380
via barramento I2C
ˆ rtcGetSeconds() : Le o valor de segundos do RTC
ˆ rtcPutSeconds() : Grava o valor de segundos no RTC
ˆ rtcGet...
ˆ rtcPut...
ˆ Por efeito de simplicidade no uso, foram criadas funções para
cada campo do RTC


Serial

1 void ht1380write(unsigned char addr, unsigned char dados) {
2 RESET_OFF();
3 SCL_OFF();
4 SDA_OFF();
5
6 //liga o RTC
7 RESET_ON();
8
9 addr = 1; //corrige endereço
10 addr |= 0x80; //habilita clock
11 writeByte(addr);
12 writeByte(dados);
13
14 RESET_OFF();
15 SCL_OFF();
16 SDA_OFF();
17 }


Serial

1 unsigned char ht1380read(unsigned char addr) {
2 unsigned char dados;
3 RESET_OFF();
4 SCL_OFF();
5 SDA_OFF();
6
7 RESET_ON();
8
9 addr = 1; //corrige endereço
10 addr |= 0x81; //liga bit de leitura e hab. clk
11 writeByte(addr);
12 SDA_IN(); //muda para entrada
13 DELAY();DELAY();DELAY();DELAY(); //aguarda mudança
14 dados = readByte();
15
16 RESET_OFF();
17 SCL_OFF();
18 SDA_OFF();
19 SDA_OUT();
20 return dados;
21 }


Serial

1 unsigned char rtcGetSeconds(void) {
2 unsigned char value;
3 value = ht1380read(0); // read seconds
4 //converte de BCD para decimal
5 return (((value 4)0x07)*10 + (value 0x0f));
6 }
7
8 void rtcPutSeconds(char seconds) {
9 //converte de decimal para BCD
10 ht1380write(0, (seconds % 10) | ((seconds / 10) 4));
11 }


Serial

1 #ifndef RTC_H
2 #define RTC_H
3 void ht1381write(unsigned char addr, unsigned char data);
4 unsigned char ht1381read(unsigned char addr);
5
6 unsigned char rtcGetSeconds(void);
7 void rtcPutSeconds(unsigned char seconds);
8 unsigned char rtcGetMinutes(void);
9 void rtcPutMinutes(unsigned char minutes);
10 //o mesmo para horas, dia (mês), mês, ano, dia (semana)
11
12 #endif


Serial

Protocolo TIA RS232

.
Interface Between Data Terminal Equipment and Data

Circuit-Terminating Equipment Employing Serial Binary Data Interchange



ˆ RS232 versus UART
ˆ Similaridades e diferenças e observações:
ˆ UART é uma versão generalizada dos protocolos 232, 485,
422, EIA.
ˆ Visa fornecer uma base padrão para todos estes protocolos
ˆ As tensões são em geral no mesmo nível do processador
ˆ As conversões para os protocolos cam a cargo de chips
externos
ˆ MAX232 (ICL232, ST232, ADM232, HIN232)
ˆ FT232
ˆ SP3485



ˆ Exemplo de circuitos para interface com UART

Comunicação UART
Comunicação RS232

Comunicação USB
Comunicação RS485



ˆ Comunicação serial 232
ˆ 1962 - Recommended Standard 232
ˆ 1969 - Recommended Standard 232 rev. C
ˆ 1986 - EIA 232 rev C
ˆ 1997 - TIA 232 rev F
ˆ Procedimento de envio
ˆ Um bit de marcação de inicio de mensagem
ˆ Os 8 bits de dados2
ˆ Um bit de paridade (opcional)
ˆ Um bit de marcação de m de mensagem

2
Primeiro o menos signicativo. Alguns sistemas mais antigos operam com 5
ou 7 bits por vez


Sinal serializado para transmissão em RS232



ˆ Para dois dispositivos se comunicarem é necessário
compatibilizar o sistema físico e o sistema lógico.
ˆ Físico (Hardware)
ˆ Tipo de conector
ˆ Pinagem do conector
ˆ Níveis de tensão
ˆ Lógico (Software)
ˆ Codicação utilizada
ˆ Tamanho da palavra
ˆ Tamanho do stop/start bits
ˆ Bit de paridade
ˆ Taxa de transmissão



ˆ A conguração da comunicação serial é feita 3
através de 5
registros.
ˆ TXSTA e RCSTA : congura o meio de transmissão
ˆ BAUDCON : controle de velocidade
ˆ SPBRGH e SPBRG : conguração da velocidade

3
Para o microcontrolador PIC18F4550. Outros microcontroladores possuem
formato de conguração parecido.


Bits de Conguração Precisão Taxa de transmissão
Txsta:4 Baudcon:3 Txsta:2
FOSC
0 0 0 8bits F232 =
[64 ∗ (n + 1)]
0 0 1 8bits FOSC
F232 =
0 1 0 16bits [16 ∗ (n + 1)]
0 1 1 16bits
FOSC
1 0 x 8bits F232 =
[4 ∗ (n + 1)]
1 1 x 16bits
x não importa, n valor do par SPBRGH:SPBRG



Exemplo: Congurar para uma taxa de transmissão de 57,6 kbps.
A frequência de oscilação é um cristal de 8MHz. Usando as três
formulas:
ˆ n1 = 1; F232 = 62.500, err = -7,64%
ˆ n2 = 8, F232 = 55.555, err = 3,63%
ˆ n3 = 32, F232 = 57.142, err = 0,79%

A fórmula que gera menos erro é a de número 3, por isso ela será a
escolhida.


Serial

1 BitClr(BAUDCON,0); //Desabilita auto detecção de velocidade
2 BitSet(BAUDCON,3); //Registro de geração de sinal com 16 bits
3 BitClr(BAUDCON,6); //Operação de recepção esta ativa
4 BitClr(RCSTA,1); //Desabilita bit de erro de overrun
5 BitClr(RCSTA,2); //Desabilita bit erro na comunicação
6 BitClr(RCSTA,4); //Habilita bit de recepção
7 BitClr(RCSTA,6); //Seleciona 8 bits
8 BitSet(RCSTA,7); //Configura RX/TX como pinos de comunicação
9 BitSet(TXSTA,2); //Modo de alta velocidade habilitado
10 BitSet(TXSTA,3); //Envia bit de parada (break character bit)
11 BitClr(TXSTA,4); //Modo assíncrono
12 BitSet(TXSTA,5); //Habilita transmissão
13 BitClr(TXSTA,6); //Seleciona 8 bits
14 SPBRGH = 0x00; //Configura para 56k (SPBRGH|SPBRG = 32)
15 SPBRG = 0x22; //Configura para 56k (SPBRGH|SPBRG = 32)
16 BitSet(TRISC,6); //Configura pino de recepção como entrada
17 BitClr(TRISC,7); //Configura pino de envio como saída


Serial

Criação da biblioteca para

comunicação serial


Serial

1 #include serial.h
2 #include basico.h
3 void EnviaSerial(unsigned char c) {
4 while(!BitTst(PIR1,4)); //aguarda o registro ficar disponível
5 TXREG=c; //coloca o valor para ser enviado
6 }
7 unsigned char RecebeSerial(void) {
8 if (BitTst(PIR1,5)) //Verifica se existe algum valor disponivel
9 {
10 return RCREG; //retorna o valor
11 }
12 return 0; //condição de erro
13 }
14 void InicializaSerial(void){
15 TXSTA = 0b00101100; //configura a transmissão de dados da serial
16 RCSTA = 0b10010000; //configura a recepção de dados da serial
17 BAUDCON = 0b00001000; //configura sistema de velocidade da serial
18 SPBRGH = 0b00000000; //configura para 56k
19 SPBRG = 0b00100010; //configura para 56k
20 BitSet(TRISC,6); //pino de recepção de dados
21 BitClr(TRISC,7); //pino de envio de dados
22 }


Serial

1 #ifndef SERIAL_H
2 #define SERIAL_H
3 void EnviaSerial(unsigned char c);
4 unsigned char RecebeSerial(void);
5 void InicializaSerial(void);
6 #endif //SERIAL_H


Serial

1 #include basico.h
2 #include config.h
3 #include serial.h
4 void main(void) {
5 unsigned int i,j=0;
6 char msg[] = Hello World!;
7 unsigned char resp;
8 TRISD = 0x00; //acesso aos leds
9 InicializaSerial();
10 for(;;){
11 for(i = 0; i 65000; i++); //delay
12 EnviaSerial(msg[j]); //envia dados
13 j++;
14 if (j 11){
15 j=0;
16 EnviaSerial(13); //envia quebra de linha
17 }
18 resp = RecebeSerial(); //recebe dados
19 if (resp!=0){
20 PORTD = resp;
21 }
22 }
23 }

Serial

Exemplo de interface com dispositivos

usando UART/RS232



ˆ GPS integrado com antena ME-1000RW
ˆ Comunica-se usando padrão UART 9600 bps
ˆ Os dados são passados através de uma string
ˆ Implementa vários padrões NEMA
ˆ GPGSA - Precisão e qnt de satelites ativos
ˆ GPGCA - Dados xados (lat/long/alt/diferencial)
ˆ GPRMC - Dados minimos (lat/long/alt)
ˆ GPVTG - Velocidade e deslocamento
ˆ GPGSV - Dados dos satélites visíveis



ˆ Mensagem do GPRMC
ˆ Formada por 14 campos:
ˆ 0 - ID da mensagem
ˆ 1 - Tempo (UTC)
ˆ 2 - Rastreando (R) ou Aceitável (A)
ˆ 3 - Latitude
ˆ 4 - Norte/Sul
ˆ 5 - Longitude
ˆ 6 - Leste/Oeste (E/W)
ˆ 7 - Velocidade (magnitude)
ˆ 8 - Velocidade (ângulo)
ˆ 9 - Data (UTC)
ˆ 10 - Variacão Magnética (ângulo em graus)
ˆ 11 - Varia?ão Magnerica (direçào, E/W)
ˆ 12 - Modo de operação (N não válido, A autônomo, D
diferencial, E estimado, M manual, S simulação)
ˆ 13 - Checksum



ˆ Formato:

$ID,000000,X,0000.00,X,00000.00,X,000.0,000.0,000000,000.0,????

ˆ Exemplo:

$GPRMC,220516,A,5133.82,N,00042.24,W,173.8,231.8,130694,004.2,W*70



ˆ Rotina para recepção dos dados
ˆ Armazenar cada byte recebido num buer temporário.
ˆ Aguardar os dois bytes de m de linha: cr e lf, 'n' e
'r', 13 e 10.
ˆ Caso chegar m de linha, resetar o buer e processar a linha
ˆ No processamento do buer
ˆ Vericar o ID da mensagem($GPRMC)
ˆ Cada campo é separado por virgulas
ˆ Percorrer o campo atual e realizar conversão dos dados ou
enviar p/ o LCD
ˆ Não esquecer de vericar o checksum para segurança


Serial

1 #include basico.h
2 #include config.h
3 #include serial.h
4 #include lcd.h
5 void main(void) {
6 unsigned char pos=0; //posição atual do buffer
7 char buffer[100]; //buffer temporário
8 InicializaSerial();
9 InicializaLCD();
10 for(;;) {
11 while(BitTst(PIR1,5) != 0){
12 buffer[pos] = RCREG;
13 pos++; //cuidado com buffer overflow
14 //teste de fim de mensagem
15 // ...
16 }
17 }
18 }


Serial

1 //teste de fim de mensagem
2 if((pos 2)
3 (buffer[pos-2] == 13) //CR
4 (buffer[pos-1] == 10)) { //LF
5 pos = 0;
6 //se o ID estiver correto processa o buffer
7 if( (buffer[0] == '$') (buffer[1] == 'G')
8 (buffer[2] == 'P')
9 (buffer[3] == 'R')
10 (buffer[4] == 'M')
11 (buffer[5] == 'C'))
12 {
13 //parser da mensagem
14 // ...
15 }
16 }


Serial

1 //Parser
2
3 //começa depois do ID
4 pos = 7;
5
6 //1 - Hora UTC
7 while(buffer[pos] != ','){
8 //EnviaDados(buffer[pos]);
9 pos++;
10 }
11 pos++;//pula a virgula
12
13 //2 A(OK)
15 //EnviaDados(buffer[pos]);
16 pos++;
17 }


Serial

1 //5-Longitude
2 EnviaComando(0xC0); EnviaDados('L'); EnviaDados('O'); EnviaDados('N');
4 EnviaDados(buffer[pos]);
5 pos++;
6 }
8 //6-Leste(E)/Oeste(W)
11 pos++;
12 }
14 //..continua para os demais campos


Serial

1 //3 lat
2 EnviaComando(0x80); EnviaDados('L'); EnviaDados('A'); EnviaDados('T');
5 pos++;
6 }
8 //4 N/S
11 pos++;
12 }


Comunicação serial

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Ähnlich wie Comunicação serial

Ähnlich wie Comunicação serial (20)

Mehr von Rodrigo Almeida

Mehr von Rodrigo Almeida (20)

Comunicação serial