En la Figura 5.5 se presenta un esquemático que además de incluir el CI SN75176B, incorpora unas resistencias eléctricas que poseen la siguiente función:
1. La resistencia R1 (típicamente de valor 10Kohm), es la que mantiene en estado 1 (reposo) a la línea Rx de entrada a la UART tanto si el bloque está deshabilitado (RE = High), como si la entrada A y B está desconectada, caso que en la práctica puede presentarse cuando la línea está cortada o si el circuito integrado conversor no está presente o está averiado. No sería deseable que la UART estuviera fuera de reposo ante estas anomalías.
2. La resistencia R2 (típicamente de valor 10Kohm), es la que mantiene al driver de transmisión en estado de alta impedancia de salida cuando no hay orden de entrada o cuando el microcontrolador está en algún estado transitorio o incluso ausente. No es deseable que el bus esté en baja impedancia pues esto provoca que ninguna de las unidades de la red pueda transmitir.
Figura 5.5.: Detalle de elementos periféricos para la conexión del SN75176B.
3. La resistencia R3 (típicamente de valor 120 ohm), es la que adapta la impedancia en el extremo de la red a la impedancia característica del cable que se trate. Esta resistencia solo se coloca para las unidades que están como nodo terminal en cada uno de los dos extremos del bus.
Handshake
Debido a la necesidad de arbitrar el bus de comunicaciones por parte del dispositivo que en determinado momento cumpla el papel de Emisor, el control de flujo se ejercerá a través de una línea TxControl que proviene del microcontrolador. La línea mencionada estará activa, - poniendo en baja impedancia la salida hacia el canal de multidifusión de comunicaciones - durante el tiempo de escritura del mensaje emitido. Al término de la salida del bit de stop del último byte de un segmento, esta línea deberá pasar a estado pasivo a escucha de recepción.
En los microcontroladores se utilizará para ello un Pin de salida para comando de las líneas ENABLE de los Chips adaptadores (por ejemplo SN65176b), que ofician de interface con el canal Multi-Drop.
Por ello, una configuración que podría considerarse natural de cada dispositivo conectado a la red RS485 vía un SN75176B y que incluye un pin de control (TxControl) que debe otorgar el microcontrolador, para determinar el acceso al canal en el momento en que transmite haría que, durante el tiempo en el cual un dispositivo transmite, se debe poner activa (en alto) la línea TxControl, a efectos de tener acceso al canal. El resto del tiempo, el dispositivo está en estado de recepción, con la línea TxControl desactivada (en bajo).
Téngase en cuenta que dado que solo uno de los drivers (de transmisión o de recepción) del SN75176B está activo a la vez, la línea TxControl puede ser conectada a ambas puertas de control de los mencionados drivers, permitiendo con el cambio binario, habilitar uno de ellos cuando simultáneamente se deshabilita el otro.
La Figura 5.6 muestra esquemáticamente la red física de microcontroladores, desde el punto de vista de un microcontrolador con un puerto serie asincrónico integrado, utilizando un SN75176B como dispositivo de conversión de señales. En la figura, solamente se muestra lo que corresponde a las señales de habilitación y datos (no aparecen las líneas de alimentación).
Figura 5.6: Microcontrolador asociado con el SN75176B.
Para reforzar la funcionalidad expuesta en forma gráfica, en la Figura 5.7, se muestra una secuencia de transmisión de 3 caracteres iguales (5Bh) consecutivos (por parte de un mismo emisor).
Se muestra en trazo más grueso, al principio, la transmisión del primer carácter y se muestra en el mismo trazo, al final, la transmisión del último carácter. La comunicación asincrónica está definida con un Start Bit, ocho bits de dato (carácter) y un Stop Bit. SN75176B (UART) Tx (UART) Rx TxControl R D DE RE A B Red RS485 Microcontrolador
Puerto de E/S con UART Integrada
Figura 5.7: Transmisión de Tres Caracteres y Señal TxControl.
En la parte superior de la figura, se destaca como la línea TxControl permanece activa (en alto), desde el momento de comienzo del Start Bit del primer carácter a transmitir, hasta el momento de finalización del Stop Bit del último carácter, en la comunicación asincrónica de varios caracteres consecutivos.
Hasta este punto, se tiene una forma general de interconexión con red RS-485, a partir de un dispositivo que se puede utilizar de manera sencilla desde un microcontrolador con una UART integrada. De hecho, se podría utilizar desde cualquier microcontrolador con tres pines de E/S: uno de entrada y dos de salida, aunque se deberían manejar de manera precisa los tiempos de comunicaciones, tarea que se simplifica teniendo una UART integrada.
A modo de resumen, la interfase de la red física de microcontroladores que se propone en la Figura 5.6 tiene tres pines y un comportamiento bien definido, tal como se muestra en la Tabla 5.1.
TxControl Operación Rx Tx
Alto (1) Escritura No usado Datos de Salida Bajo (0) Lectura Datos de
Entrada No usado
Tabla 5.1.: Resumen de Funcionamiento de la Red de Interconexión de Microcontroladores.
Tanto las operaciones que se muestran en dicha tabla, como el uso de los pines, se dan desde la perspectiva del microcontrolador, no de la red de interconexión propiamente dicha. La transmisión representada en la Figura 5.7 sigue estos lineamientos, es decir que tiene en cuenta la relación de la línea TxControl con la comunicación de datos a través del SN75176B. Más específicamente, aquella figura muestra las comunicaciones desde el microcontrolador que envía los datos, usando las líneas TxControl y Tx tal como se muestra en la Tabla.