Interfaces serie y paralelo: técnicas de acceso y estándares RS-232 y USB

Resumen

El documento explica cómo los PCs convierten datos entre paralelo y serie mediante el chip UART y qué técnicas usa el microprocesador para acceder a los puertos, como el sondeo y las interrupciones hardware. Después compara las características de los estándares RS-232, bucle de lazo de corriente, RS-422 y USB, y describe el puerto paralelo y sus tipos.

Puntos clave

Los PCs trabajan internamente en paralelo y la conversión serie/paralelo la gestiona el chip UART.
El sondeo (polling) consulta el estado de los puertos pero consume tiempo de procesamiento del micro.
Las interrupciones hardware avisan al microprocesador cuando hay datos listos; el chip PIC controla este sistema en el PC.
RS-232 es punto a punto, con velocidad máxima de 20 kbps y longitud máxima de cable de 15 metros.
USB permite conectar hasta 127 periféricos y en su versión 2.0 alcanza 480 Mbps con alimentación de 5V.
El puerto paralelo es rápido pero limitado a 2-4 metros, y existen los tipos SPP, bidireccional, EPP y ECP.

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Interfaces Serie y Paralelo: Funcionamiento, Técnicas de Acceso y Estándares

Conversión Serie/Paralelo

Los PCs internamente trabajan con transmisión en paralelo debido a su mayor velocidad. Cuando enviamos información a través de un puerto serie, el PC la traduce de paralelo a serie. El proceso inverso ocurre cuando la información llega al puerto serie.

Esta conversión es gestionada por el chip UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter).

Técnicas de Acceso a los Puertos

Para evitar problemas de acceso, el microprocesador utiliza las siguientes técnicas:

Sondeo (Scan/Polling)

El microprocesador pregunta a los puertos sobre su estado, verificando si han recibido nuevos datos. El inconveniente es que ocupa tiempo de procesamiento del micro.

Interrupciones Hardware

Los puertos envían una señal al microprocesador cuando tienen información lista para ser procesada. Se deben considerar aspectos como:

Interrupciones enmascarables o no enmascarables.
Prioridad entre interrupciones.

El chip programable PIC (Peripheral Interface Controller) controla el sistema de interrupciones en el PC.

Características de Estándares de Comunicación

RS-232

Enlace punto a punto.
Líneas separadas de datos y control.
Velocidad máxima: 20 kbps.
Longitud máxima del cable: 15 metros.
Comunicación: Simplex, Half-Duplex, Full-Duplex.
Señal no balanceada: +12V (nivel 0) y -12V (nivel 1).

Bucle de Lazo de Corriente

Enlace punto a punto o multipunto (bus).
Control por software.
Velocidad máxima: 9.6 baudios.
Longitud máxima del cable: 1.2 metros.
Comunicación: Simplex, Half-Duplex.
Señal balanceada: 0mA (nivel 0) y 20mA (nivel 1).

RS-422

Enlace punto a punto o en anillo.
Velocidad: Hasta 90 kbps.
Longitud máxima del cable: 1.2 metros.
Comunicación: Full-Duplex.
Señal balanceada: -7V y +7V, sensibilidad de 200mV.

USB (Universal Serial Bus)

Simplicidad: Permite conectar hasta 127 periféricos.
Velocidades:
Versión 1.1: 1.5 Mbps (ratones, teclados), 12 Mbps (audio, video).
Versión 2.0: 480 Mbps.
Comunicación asíncrona.
Flujo de datos constante a través de 4 hilos.
Alimentación: 5V.

Puerto Paralelo

El puerto paralelo ofrece altas velocidades de transmisión, pero con una limitación de distancia máxima de 2 a 4 metros. La transmisión es más rápida que la serie al enviar todos los bits simultáneamente. No se utiliza en comunicaciones industriales.

Tipos de Puerto Paralelo

SPP (Standard Parallel Port).
Bidireccional.
EPP (Enhanced Parallel Port).
ECP (Extended Capabilities Port).

Preguntas frecuentes

¿Qué hace el chip UART en una comunicación serie?

Gestiona la conversión de los datos de paralelo a serie al enviar información y el proceso inverso al recibirla por el puerto serie.

¿Cuál es la diferencia entre sondeo e interrupciones hardware?

En el sondeo el microprocesador pregunta periódicamente a los puertos si tienen datos, lo que ocupa tiempo de procesamiento. Con interrupciones, son los puertos los que avisan al micro cuando tienen información lista.

¿Cuántos periféricos permite conectar el USB?

El USB permite conectar hasta 127 periféricos.