Transmisión serie y paralelo: protocolos de control de flujo y estándar RS-232

Transmisión Serie

En la transmisión serie, los datos se transmiten bit a bit por un canal de transmisión siguiendo unos protocolos. Existen dos tipos principales de transmisiones serie:

• Asíncrona: Cada carácter que va a ser enviado es delimitado por un bit de cabecera o arranque, y uno o dos bits de terminación o de parada.
• Síncrona: Existen dos relojes, uno en el receptor y otro en el transmisor. La información útil es transmitida entre dos grupos denominados delimitadores.

Transmisión Paralelo

En la transmisión paralelo, los datos se transmiten todos a la vez utilizando tantos canales como bits a transmitir. Para distancias cortas, la transmisión paralela puede ser más económica.

Protocolos de Control de Flujo

Protocolo: Conjunto de reglas que posibilitan la transferencia de datos entre terminales.

Control de Flujo: Técnica para establecer cómo fluye el tráfico de información, adaptando las velocidades de transferencia.

Existen dos tipos principales de protocolos de control de flujo:

1. Protocolos Orientados a Carácter

Son los más antiguos. El medio de transmisión es dúplex. Transmiten en código ASCII y EBCDIC. El formato depende del contenido de la trama. Los más utilizados son:

• BSC (Binary Synchronous Communication): Emplean un determinado código para la transmisión de la información en el que se establecen ciertos caracteres para establecer control en la comunicación. Se clasifican en:
  • Delimitadores de Bloques:
    • SYN: Mantiene el sincronismo en la transmisión de los caracteres.
    • SOH: Indica el principio de un mensaje integrado por caracteres.
    • STX: Indica el comienzo de un bloque de información dentro de un mensaje.
    • ETX: Indica el final de un bloque y el final del mensaje.
    • ETB: Indica el final de un bloque al que le siguen otros bloques.
  • Controladores del Diálogo entre las Estaciones:
    • EOT: Indica que la transmisión ha terminado y se puede liberar el enlace.
    • ENQ: Indica que se desea respuesta de la estación contraria o que se desea establecer el enlace.
    • ACK: Indica que se ha recibido bien un bloque de información.
    • NAK: Indica que se ha recibido mal un bloque de información.
  • Transmisión Transparente:
    • DLE: Cambia el significado de los caracteres de control que le siguen para que las estaciones puedan enviarse información coincidente.
• Xon/Xoff: Utiliza sólo dos líneas de comunicación, TD y RD. Envía una marca XON cuando el receptor está listo para recibir datos. Si el emisor transmite demasiado rápido para el receptor, entonces el receptor envía una señal XOFF.
• Xmodem: Es un protocolo que se diseñó para cubrir la necesidad de transferencia de ficheros entre ordenadores por línea telefónica. Está orientado al carácter del tipo ARQ para entornos semidúplex. Posee un sistema de envío y espera para corrección de errores. Sólo permite el envío de un fichero por transferencia.
• Ymodem: Similar a Xmodem, pero con algunas mejoras:
  • El campo de datos es de 1024 octetos.
  • Se transmite el nombre del archivo.
  • Permite enviar varios archivos de una sola vez.
• Zmodem: Está más preparado para altas velocidades y ya no es de parada y espera, sino que usa una ventana deslizante y rechazo selectivo. Por lo demás, es igual que el protocolo Ymodem. Sus características son:
  • Es un protocolo que usa rechazo selectivo.
  • El campo de datos es de 1024 octetos.
  • Se transmite el nombre del archivo.
  • Permite enviar varios archivos de una sola vez.
• Kermit: El protocolo encapsula cada fichero con unas cabeceras de principio y final. En la cabecera de principio de fichero se codifica el nombre del fichero que se empezará a transmitir. Permite transferencia binaria.

2. Protocolos Orientados a Bit

Codifican el control de las comunicaciones por la posición y el valor de los bits que componen los campos de control de la trama. Trabajan en entornos dúplex. El formato de las tramas está delimitado por un campo de señalización (flags) utilizando combinaciones de bits que no se pueden encontrar en otro campo de la trama.

• Protocolos (HDLC): Es el protocolo más importante del enlace de datos, ya que es utilizado como base por muchos otros protocolos del nivel de enlace. Está recogido en las normas ISO 3309 y 4335. Es un protocolo síncrono, orientado a bit.
  • Campos de Delimitación: Delimitan el principio y el final de la trama. Cuando las estaciones receptoras detectan esta secuencia, se sincronizan con el comienzo de la trama; cuando el delimitador vuelve a aparecer, indica el fin de la trama. Para evitar que en otros campos de la trama aparezca esta secuencia, se utiliza la técnica de transparencia (padding): El emisor inserta un “0” extra a continuación de cada cinco “1” consecutivos. El receptor, cada cinco bits “1” consecutivos, analiza el bit siguiente: si es un “0”, lo elimina, y si es un “1” y el siguiente un bit “0”, detecta el flag.
  • Campo de Dirección: Identifica a la estación receptora en tramas orden (B) o a la estación emisora en tramas respuesta (A). El tamaño normal es un byte.
  • Campo de Control: Determina el tipo de trama y su función. Hay tres tipos de tramas:
    • Información: Transportan los datos generados por el nivel superior.
    • Supervisión: Funciones de supervisión numeradas.
    • No numeradas: Funciones de supervisión complementarias.
  • Campo de Información: Está presente en las tramas I y en la trama no numerada. Contiene datos de los niveles superiores. La longitud varía en función del tipo de trama y del nivel superior, pero siempre es múltiplo de 8 bits.
  • Campo de Secuencia de Verificación de Trama (SVT): Se utiliza un código cíclico redundante para controlar errores en los campos de dirección, control e información. Calculado a partir de los bits anteriores de la trama excluyendo los delimitadores (Flags). El polinomio generador utilizado está normalizado en la V.4. Cuando la estación receptora detecta un error en una trama, la descarta.

Estándar RS-232 (V24/V28)

La interfaz es el punto de demarcación entre dos dispositivos donde hay definido un conector, unas señales eléctricas y de sincronismo, una codificación y un protocolo.

La interfaz RS-232 es un estándar de comunicaciones propuesto por la Asociación de Industrias Electrónicas (EIA) para las transmisiones en modo serie de las señales digitales.

Posteriormente, la ITU dictó las siguientes normas:

• V24: Establece las características y funciones de los circuitos de intercambio de información entre los DTE.
• V28: Define las características eléctricas de las señales digitales que serán transmitidas.
• ISO 2110: Señala especificaciones mecánicas y la asignación del número de pines del conector.

Características Eléctricas RS-232 V-28

• Velocidad de transmisión de hasta 20 Kbit/s.
• Longitud máxima de 15 metros.
• Tipo de código de línea utilizado NRZ-L.
• Las señales eléctricas se definen entre +3 y +15 voltios para el estado activo y entre -3 y -15 voltios para el estado no activo.

RS-422, 423 y 485

Desventajas más significativas de RS-232:

• Limitación de distancia: 15 metros.
• Escasa velocidad: 20 Kbits/s.

Uso industrial, punto a punto, estructura de comunicación maestro-esclavo.

Tipos de Cable Serie y Adaptadores