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La comunicazione seriale

elettronica


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La comunicazione seriale

La comunicazione seriale

Per comunicare da una macchina all'altra si usa la comunicazione seriale. La tecnica di trasmissione di dati seriale consiste nel codificare tutte le informazioni in termini di messaggi costituiti d 545e46f a stringhe di caratteri alfanumerici e di controllo, ognuno dei quali caratterizzato da un codice binario di 8 bit, e nel trasmettere la sequenza di caratteri così ordinata su un'unica linea generando un segnale logico avente una forma d'onda caratterizzata da una sequenza di livelli logici di 1 e 0. L'informazione così trasmessa può venire ricostruita da una sistema ricevente che sia in grado di campionare il segnale, riconoscendone la sequenza di bit; questa è possibile se il ricevitore conosce a priori la frequenza la frequenza di trasmissione e se è in grado di disporre localmente di un clock di campionamento perfettamente sincronizzato col segnale che, a livello trasmettitore, ne ha temporizzato l'emissione. Anche la forma d'onda del segnale seriale ne rende problematico la trasmissione su distanze elevate. Tuttavia la forma stessa del segnale permette di utilizzarlo per modulare in frequenza o in fase una portante sinusoidale: la modulazione/demodulazione è affidata al modem. Il messaggio da trasmettere deve essere formato da un insieme di campi, comprendente una intestazione, il testo vero e proprio e una coda contenente eventuali caratteri di ridondanza. Il messaggio viene trasmesso un carattere alla volta partendo dal primo carattere dell'intestazione. Il ricevitore deve essere in grado di riconoscere la presenza o l'assenza  di caratteri sulla linea, deve identificare l'inizio di ogni carattere. Queste problematiche sono risolte con due soluzioni che portono a due diversi modi di comunicazione:



- Asincrona

- Sincrona

Nella comunicazione asincrona i problemi vengono risolti in questo modo:

- Lo stato di idle della linea è caratterizzato dalla presenza di un livello "1" continuo;

- All'inizio di ogni carattere viene aggiunto un bit di valore "0" fisso

- Alla fine di ogni carattere vengono aggiunti uno o due bit di valore "1" che riportano la linea al livello di idle.

La transizione 1-0 tra idle e start fornisce al ricevitore il sincronismo di carattere, mentre la sincronizzazione di bit è garantita da un clock prossimo a quello di trasmissione. La sincronizzazione e ottenuta da un clock di  campionamento di frequenza multipla (16 x ) di quella di trasmissione. Quando viene riconosciuta una transizione 1-0 il ricevitore rifasa il campionamento con una shift di impulsi posizionandosi a "centro bit" se lo stato "0" è confermato inizia il campionamento ogni 16 impulsi. Al termine del campionamento dei bit del carattere, il cui numero è noto a priori, il ricevitore verifica la presenza di almeno uno o due livelli logici a "1" riconoscendo la fine del carattere. Per vedere se non ci sono errori viene mandato sulla linea un bit di ridondanza. Questo bit indica il controllo della parità, può prevedere solo il controllo orizzontale o anche quello verticale. Questo metodo non è molto sicuro in quanto se ci sono degli errori messi in un certo modo il bit di parità non rileva alcun errore. Il protocollo asincrono è molto lento in quando vengono aggiunti molto bit a quelli strettamente necessari. Basti pensare che su un messaggio di 256 caratteri sono contenuti 1792 bit significativi e 776 bit di ridondanza.




La comunicazione seriale sincrona ci permette di risolvere questi problemi. In questa tecnica vengono eliminati la trasmissione degli start e stop bit, vengono eliminati i bit di parità all'interno di ogni singolo carattere, vengono accettati caratteri di 8 bit in forma binaria, tecnica di rilevazione degli errori più sicure rispetto al bit di parità. L'eliminazione dei bit di start e stop è ottenuta trasmettendo l'intero messaggio come un flusso continuo di bit. Il riconoscimento dei vari byte costituenti il frame di informazione è affidata a una più complessa procedura di sincronizzazione a livello di intero messaggio, anziché di singolo carattere, e al conteggio dei bit. Il ricevitore non disponendo più dei bit di start e di stop non può continuamente rifasare il clock . Le soluzione adattate si basano sulla capacità del ricevitore di autosincronizzare il proprio clock di campionamento sfruttando le transizioni 1-0 presenti nel messaggio. Questa sincronizzazione può essere ottenuta prevedendo all'inizio e periodicamente in tutto il messaggio l'inserimento i speciali caratteri la cui codifica assicuri una presenza frequente di transizioni a livello. In altri protocolli sincroni il carattere di sincronismo viene trasmesso solo come primo e ultimo carattere svolgendo le funzioni di inizio e fine testo. Dato che le procedure di sincronizzazione sono molto delicate bisogna fornire un metodo di rilevazione degli errori molto efficiente. In questi protocolli viene usato il codice di ridondanza ciclica. In questo modo su un testo di 256 caratteri significativi ne vengono aggiunti soltanto sei (sincronismo, indirizzo, bit di controllo, il codice di controllo degli errori e di nuovo il sincronismo). Questa tecnica è molto più efficiente della precedente, ma anche più complicata.  







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