07/10/2015Portas Seriais e Comunicação Serial AL2A Automação Livre para Laboratórios de Águas Anterior Próxima 11. Portas Seriais e Comunicação Serial Vamos nos concentrar agora nas Portas Seriais e o seu uso para o controle de equipamentos de laboratório. Mas primeiro vamos entender o que é essa tal Comunicação Serial.(Fonte: www.easysw.com/~mike/serial/serial.html) Comunicação serial é a transferência de dados bit a bit (um de cada vez), é usada para a comunicação entre o computador e vários dispositivos: teclado, mouse, modem, terminais e vários equipamentos de laboratório. É diferente da comunicação paralela na qual os dados são enviados simultaneamente, podendo ser usada na comunicação com impressoras, scanners, unidade de disco removível. Cada bit representa uma condição de voltagem (ligadoon ou desligadooff) em um dos pinos da porta serial (DB9 ou DB25) , para envio ou recebimento de dados, representando 0 (desligado) ou 1 (ligado). Figura 41. Visão frontal dos conectores DB9 (9 pinos) e DB25 (25 pinos) 11.1. Transmissão dos Dados Cada caracter é representado por uma sequência de bits (1 byte = 8 bits). Para o computador identificar qual o caractere que está chegando é necessário determinar quando termina o envio de um caracter e inicia o seguinte. Essa separação pelo envio de um sinal de +12V (início) avisando o computador que um novo dado serial esta disponível, seguido dos bits de dados, um bit opcional de paridade (parity) e um ou mais bits de parada (stop bits). Esse é conhecido como Comunicação Assíncrona na qual os dados podem ser enviados e recebidos a qualquer momento. Na comunicação assíncrona a sequência de bits que formam o caracter é iniciada por um sinal de +12V (start bit) avisando o computador que um novo dado serial esta disponível, seguido dos bits de dados, um bit opcional de paridade (parity) e um ou mais bits de parada (stop bits). Figura 42. Variação da voltagem do pino de transmissão da porta serial para o envio de um byte (1 byte = 8 bits) Figura 43. Transmissão serial de 3 bytes. http://www.c2o.pro.br/automacao/x834.html 1/11 Padrões de Transmissão O bit de paridade é utilizado para detectar erros nas transmissões. e com paridade ímpar (Odd) o bit de paridade deve valer 0 se houver um número ímpar de uns.c2o. Os manuais dos equipamentos devem especificar qual o padrão de transmissão. Os bits restantes são bits de parada. usase o prefixo kilo ou kbps (Ex: 9600 bauds 9. Por exemplo. o bit de paridade deve valer 0 (zero) se houver um número par de uns (1).6k). Ou seja. podem ser 1 ou 2 bits de parada.07/10/2015 Portas Seriais e Comunicação Serial 11. Com paridade par (Even).pro. pHmetros. O que é RS232? RS232 é um padrão definido pela "EIA" (Eletronic Industries Association) para os dispositivos usados para comunicaçao serial. por exemplo: 8N1: 8 bits de dados.(Wikipedia). paridade par (Even). um erro pode ser detectado se a paridade do byte não coincidir com o bit de paridade. Está disponível em 3 "sabôres" (A. O mais comum em equipamentos de laboratório é o http://www. Quando a velocidade ultrapassa 1000 bauds.2. 1 bit de parada 11. Velocidade de Transmissão A velocidade transmissão de dados seriais costuma ser expressa como "bps" (bitspersecond) ou "baud" (baudot rate). se se anexar um bit de paridade extra a cada byte transmitido. já que o seu cálculo é extremamente simples.4. Ao receber o byte o programa verifica se o número de uns coincide com a paridade estabelecida se houver diferença é solicitado o reenvio do dado. B e C) cada qual especificando uma faixa de voltagens para os níveis on e off. sem paridade (No parity) e 1 bit de parada(O mais comum!) 7E1: 7 bits de dados. 11.3. Isto simplesmente representa quantos zeros e uns podem ser enviados por segundo. Sem paridade (No parity) significa que não existe bit de paridade sendo enviado ou recebido.br/automacao/x834. o bit de paridade se ajusta para que o número total de uns seja ímpar com paridade ímpar e par com paridade par.html 2/11 . válvulas e bombas) é muito comum encontrar a velocidade de 9600 bauds. Nos equipamentos de laboratório (espectrofotômetros. Conversor RS232 RS 484 produzido pela empresa brasileira Naxos.pro.4. Função de cada pino de uma interface serial (DB9 e DB25) em um PC conforme o padrão RS232 Pino DB9 Pino DB25 3 2 2 3 5 7 7 4 8 6 5 6 Direção dos Função Dados Transmite os Dados PC > Transmite os dados do PC para o equipamento (TxD) Equipamento Recebe os Dados PC < Recebe os dados do equipamento (RxD) Equipamento GND Terra Nome Request To Send (RTS) Clear To Send (CTS) Data Set Ready (DSR) http://www.br/automacao/x834. que deve ser seguida para a correta montagem de uma cabo de comunicação. A alimentação é feita pelos pinos RTS e DTR e portanto dispensa o uso de uma fonte de alimentação externa.c2o. Verifica permissão do equipamento para receber dados.1. o qual define o nível "mark" (on) entre 3V e 12V e o "space" (off) entre +3V e +12V. Observando.07/10/2015 Portas Seriais e Comunicação Serial padrão RS232C. Controle de fluxo. Figura 44. Quando necessário.(Figura) Segundo o padrão RS232C. 3/11 .html PC > Equipamento PC < Equipamento PC < Equipamento Solicita permissão para envio de dados. é possível usar conversores RS232C > RS485 e viceversa . um conector DB9 ou DB25 você poderá observar os números de cada pino marcados na chapa plástica. Controle de fluxo. Os padrões RS422 e RS485 são padrões alternativos que usam voltagens menores permitindo o envio de dados por maiores distâncias. de perto. Pinagem RS232 Segundo o padrão RS232 cada pino de um conector serial tem uma função específica. Controle de fluxo pouco usado. Tabela 4. um equipamento que utilize uma porta serial padrão RS232C pode ser conectado a um computador por um cabo de até 8 metros sem perda de dados. Verifica permissão do equipamento para receber dados. 11. RxD e GND). ou compra o cabo do fornecedor do equipamento ou monta você mesmo.br/automacao/x834. :^) A montagem vai depender das informações disponíveis no manual do equipamento ou no site do fabricante. Protocolo de Comunicação Você não precisa se preocupar muito com isso. essas informações não são disponibilizadas e você fica obrigado a comprar (importar) o cabo do fabricante. Caso contrário você tem duas opções. 11.1.html 4/11 . através do qual o programa controla os sinais dos pinos de controle de fluxo (RTS. E se diverte um pouco mais. é o controle por hardware.07/10/2015 Portas Seriais e Comunicação Serial 4 20 1 8 9 22 Data Terminal Ready PC > Solicita permissão para envio de dados. mas é importante saber que é necessário algum mecanismo que regule o fluxo de dados entre o PC e o equipamento para que um equipamento envie os seus dados somente quando o PC esteja pronto para receber e viceversa. Cabo para Comunicação Se você já dispõem do cabo de conexão com o PC. É um método mais comum. Pinos principais de um conector DB9 macho. Montagem do Cabo http://www. no qual o próprio driver do sistema operacional se encarrega de controlar os sinais dos pinos CTS e RTS. 11. Para alguns equipamentos. Quando o equipamento a ser usado usa apenas os 3 sinais (TxD. (DTR) Equipamento Controle de fluxo pouco usado Data Carrier Detect PC < Modem Usado para comunicação com Modens (DCD) Indicador de chamada (Usado para Ring Indicator (RI) PC < Modem comunicação com Modens) Figura 45. na gíria se diz "jampear"( do inglês jumper). escolha um modelo com interface serial RS232 com o cabo de conexão incluído. e mais utilizado.6. Por issso sugiro que. 11. sempre que possível. informando a pinagem da interface serial e os parâmetros de comunicação. Um dos métodos é o chamado controle de fluxo por software (software flow control).c2o.6. vai ter menos trabalho.5.pro. DTR etc) O outro método. ao comprar o equipamento. o mais comum é conectar os pinos 7(RTS)<>8(CTS) no conector do PC. ou a transmissão dos dados não segue o padrão RS232 exigindo algum circuito adicional como é caso do medidor de oxigênio dissolvido MO 128 da Mettler Toledo. Cabo Serial 11. onde pode ser visto à esquerda o diagrama das conexões e à direita a capa do conector aberta mostrando o conector db9 e a fiação interna.c2o.07/10/2015 Portas Seriais e Comunicação Serial O cabo de conexão geralmente é feito com 2 conectores fêmea DB9 (ou DB25 dependendo do equipamento) interligados por um cabo multivias (6 vias é suficiente) os quais são encaixados nos conectores macho do PC e do equipamento. No padrão RS232 o cabo pode ser montado conectando os pinos dos conectores DB9 (fêmea) RxD(2) que será ligado ao PC com TxD(3) do equipamento. TxD e GND e se é necessario usar (ou jampear) os pinos RTS e CTS. Figura 46.pro.6. Na figura da esquerda aproveitamos a blindagem do cabo e soldamos na carcaça do conector apenas no conector ligado ao PC. Figura 47. Exemplo de um cabo de Modem Nulo montado no laboratório.html 5/11 . o qual pode ter uma numeração diferente do padrão RS232. TxD(3) do PC com RxD(2) do equipamento e GND(5) do PC com GND(5) do equipamento. http://www.2. Cabo de Modem Nulo Primeiramente devese verificar a pinagem do conector serial do equipamento. Figura 48. O cabo e o conector foram comprados em lojas de componentes eletrônicos. O fio branco está funcionando como um "jumper". No caso dos equipamentos que não usam os pinos RTS e CTS ( o mais comum) o que se faz é jampear os pinos RTS(7) com CTS(8) no PC. A numeração dos pinos é impressa na parte interna do conector.br/automacao/x834. A figura da direita mostra um cabo conectando apenas os 3 pinos básicos (Tx. identificando quais são os pinos RxD. Detalhes da soldagem. Rx e Gnd (terra)). 11. ou seja. paridade par e 2 bits de parada (9600. Espectrofotômetros 11. 7 bits de dados. mas não aceita nenhum comando externo. 2).html 6/11 . Espectrofotômetro Hach DR 2010 O espectrofotômetro Hach modelo DR 2010 oferece uma interface RS232 a qual mediante configuração pelo teclado pode enviar os valores exibidos no mostrador a cada "10s".br/automacao/x834. Figura 50.c2o.1. e. Espectrofotômetro Femto 600S Espectrofotômetro para leitura na região visível do espectro (325 a 1100 nm) com saída serial RS232 com taxa de transferência de 2Hz.7.1. Visão frontal e traseira do espectrofotômetro Hach DR2010 com destaque para a interface serial. envia o valor do visor a cada 0. Espectrofotômetro Femto 600S e a pinagem do cabo serial para este equipamento. http://www. Figura 49.1. Cofiguração da porta serial: 9600 bps. 7. Equipamentos de Laboratório com Interface Serial RS232 11.pro. Uma taxa de transferência satisfatória para uso em sistemas de análise em fluxo.2.07/10/2015 Portas Seriais e Comunicação Serial 11.1.7.7.7.5 s. 11. Conforme o manual deste equipamento a pinagem do conector não segue o padrão RS232.br/automacao/x834. são equipamentos muito úteis nos laboratórios que realizam análises de rotina. potencial redox (ORP) e íon seletivo (ISE).3.html 7/11 .7.07/10/2015 Portas Seriais e Comunicação Serial 11.2.3. pHmetro Orion 250 A Figura 53.3. como esta da Metrohm.c2o.2. Visão frontal e lateral do pHmetro Orion 420 A com destaque para a porta serial RS232. pHmetros 11. http://www. Bureta automática Dosimat 665 da Metrohm com destaque para a interface serial DB25. pH portátil da Orion com muitos recursos para automação. Figura 51. Permite selecionar leituras de pH.7. Bureta Automática Dosimat 665 da Metrohm.1.7. Buretas automáticas. 11.pro. pHmetro Orion 420 A Figura 52.7. 1. 11. Modelos DM20 e DM21 da Digimed com saídas seriais RS 485.4. Figura 56.c2o. Bomba peristáltica Ismatec IPC com a interface serial em destaque. é possivel controlar a velocidade.7. Medidor de OD (Oxigênio Dissolvido) MO 128 da Mettler Toledo e a interface serial. Medidor de Oxigênio Dissolvido MO 128 da Mettler Toledo O fabricante não fornece informações para a confecção do cabo e ao que parece o sinal de saída do conector PS/2 não segue o padrão RS232. Bomba peristáltica Ismatec Este equipamento permite um controle bidirecional.07/10/2015 Portas Seriais e Comunicação Serial 11. Bombas Peristálticas 11.3.3. O cabo fornecido pelo fabricante contém um circuito para processamento dos sinais. 11.7.8. Figura 55. pHmetros DM20 e DM21 da Digimed Não consegui obter informações técnicas sobre o uso das portas seriais desses equipamentos com a Digimed! :^( Figura 54.8.br/automacao/x834. ou seja.pro. tempo de operação e receber uma resposta se o comando foi executado ou não.html 8/11 . http://www. 2 conversores ADC (05V) e dois relês para acionamento de dispositivos de baixo consumo (< 1 A e 10 24 VCC) 11.3.(Manual) Figura 57.html 9/11 . dando origem à técnica LabonValve (LOV). Válvula Multiposição (ou Multiportas ou Seletora) Válvula seletora (multiposição (ou multiportas)) Valco e interface de controle com destaque para a conexão do cabo serial. Figura 58. Bomba peristáltica Alitea e interface de controle LS3500 comercializadas pela empresa FIAlab A interface é usada para controlar a bomba peristáltica Alitea. A interface LS3500 também possui dois conversores DAC (05VCC).9. Bomba peristáltica Watson Marlow SCIQ 400 Esta bomba possui apenas recursos para controle analógico da velocidade (01V) e sentido de rotação (abertura/fechamento de contato) e portanto necessita de uma interface que permita receber os comandos digitais do PC.c2o. Figura 59. 8 saídas TTL.pro.br/automacao/x834.2. Bomba peristáltica Masterflex/L/S 11. apenas os modelos 7550 30 e 755050. da empresa Valco http://www.8.8. recebendo do computador os comandos ASCII através da porta serial RS232 e controlando a velocidade e o sentido de rotação. Muito usada em automação. A empresa FIAlab comercializa esta bomba juntamente com uma interface que permite o seu controle pela porta serial do PC. Bomba peristáltica Masterflex L/S Nem todos os modelos de bomba Masterflex L/S apresentam saída RS232. Válvula multiposição (ou multiportas ou seletora) e interface.07/10/2015 Portas Seriais e Comunicação Serial 11. produzido pela empresa A. Figura 60.pro. http://www.11. Cabo Adaptador USBSerial Ultimamente está cada vez mais difícil encontrar computadores com Portas Seriais.07/10/2015 Portas Seriais e Comunicação Serial A válvula é vendida com a interface de controle serial. Amostrador automático AIM 1250 com destaque para os conectores seriais DB25 na parte traseira. Se o cabo de comunicação com o PC não estiver disponível poderá ser montado com um conector de 3 pinos específico! 11. Esses cabos podem ser encontrados em lojas de produtos de informática.10. Nesses casos é possível usar um cabo adaptador (ou conversor) USBSerial para comunicação serial usando a porta USB.c2o.br/automacao/x834. Conversor USBSerial. Figura 61. 11. Amostrador AIM 1250 O amostrador automático AIM 1250.I Scientific permite a amostragem programada de líquidos para sistemas de análise em fluxo.html 10/11 . fonte de alimentação e teclado para controle manual. html Principal Próxima Sistema Operacional A Alma do Computador 11/11 .556807] usb 1‐2: Product: USB 2.. idVendor=067b.556643] usb 1‐2: pl2303 converter now attached to ttyUSB0 [ 2084. Na seção Aquisição de dados de um espectrofotômetro I você encontrará mais informações de como usar essa informação para se comunicar com o equipamento.0 To COM Device [ 2084. Product=2..556801] usb 1‐2: New USB device found. . em um terminal.pro. O comando lsusb também fornece informações sobre o conversor: .07/10/2015 Portas Seriais e Comunicação Serial Não tenho tido qualquer dificuldade para usar esses adaptadores no Linux (Debian)! Após conectar o adaptador na porta USB e digitar. SerialNumber=0 [ 2084.0: pl2303 converter detected [ 2084. o comando dmesg é possível identificar as informações sobre o reconhecimento do novo dispositivo: sb 1‐2: new full speed USB device using uhci_hcd and address 4 u [ 2084.. Bus 001 Device 004: ID 067b:2303 Prolific Technology. Inc. Anterior Componentes do PC http://www. A linha "pl2303 converter now attached to ttyUSB0" indica que o novo dispositivo está associado à porta /dev/ttyUSB0. idProduct=2303 [ 2084.br/automacao/x834.c2o.537911] usb 1‐2: configuration #1 chosen from 1 choice [ 2084. PL2303 Serial Port .541151] pl2303 1‐2:1.556804] usb 1‐2: New USB device strings: Mfr=1.556809] usb 1‐2: Manufacturer: Prolific Technology Inc.