Revista 05 - Wiki do IF-SC

Atual
Redes
Características
das transmissões em
redes industriais
Carlos Henrique C. Ralize*
Para garantir que ocorra troca de informações entre os dispositivos
interligados a uma rede, é necessário obedecer a diversos
critérios técnicos tais como o sincronismo, formatação de
dados, detecção de erros e controle de acesso ao meio físico.
Neste artigo veremos como estas características influenciam no
funcionamento e no desempenho das redes industriais.
SINCRONISMO E FRAMING
F.1 Seqüência de bits seriais.
T.1 Duração do nível lógico.
Quando utilizamos um meio
de comunicação serial, seja
ele um canal RS-485, uma
fibra óptica, modem ou rádio, os sinais
são transmitidos em série. Isso significa
que cada byte de informação é transmitido
bit a bit, um após o outro, do bit
menos significante ao mais significante.
A figura 1 ilustra a seqüência de transmissão
do byte “10111001”. Cada bit
é representado por um nível lógico no
barramento que dura um certo tempo,
dependendo da taxa de transmissão
(baud rate), como mostra a tabela 1.
Como os dispositivos estão distantes
uns dos outros, é preciso, de
alguma forma, sincronizar o transmissor
e o receptor para garantir que
este consiga saber quando começa
cada bit de uma seqüência. Além
disso, uma rede não transmite dados
durante todo o tempo. Um pacote de
informações é transmitido seguido de
um intervalo sem duração definida.
Conseqüentemente, torna-se necessário
definir o início e o fim de cada
segmento de informação. Para isso,
há duas formas distintas: a primeira
é a utilização de um sinal de sincronismo
que pode ser transmitido por
um canal alternativo (outro par de fios,
outra fibra óptica, etc.). Este sinal pulsante
é empregado pelo receptor para
reconstruir a seqüência original.
Alguns meios físicos permitem misturar
o sinal de sincronismo ao sinal
de dados através de codificação ou
modulação. Os meios mais comuns
são a transmissão sem retorno ao zero
(NRZ) e o código Manchester diferencial
(DMC). Nesses códigos, mesmo
quando há uma seqüência de “zeros” e
“uns” repetidos, como no nosso exemplo,
o sinal transmitido sofre alternações
de polaridade. Algumas redes de
automação industrial, como a Foundation
Fieldbus usam a modulação DMC.
A segunda maneira de definir os limites
dos segmentos e a duração dos bits
é a comunicação assíncrona. Quando
usamos este método, não há um pulso
de sincronização.
Cada dispositivo possui seu próprio
circuito oscilador que gera um
pulso de clock independente. Para
fazer o sincronismo, o transmissor
inicia qualquer comunicação por uma
seqüência pré-definida. Uma vez que
a taxa de transmissão tenha sido configurada,
tanto o transmissor quanto
o receptor devem utilizar os mesmos
tempos de duração de cada bit.
Desde que o sincronismo tenha sido
feito, os dados são enviados e o
receptor consegue separar todos os
bits pela duração do sinal. Os osciladores
do transmissor e do receptor
precisam ser bastante precisos para
garantir que pequenas variações não
impeçam a sincronização.
Quando usamos a porta serial do
computador, um circuito de interface
localizado na placa de comunicação
realiza a conexão com o modem
ou outro dispositivo. Esse circuito,
conhecido como UART (Universal
Assynchronous Receiver/Transmiter)
implementa um protocolo serial assíncrono
que inicia qualquer comunicação
com um bit de início - Start Bit.
Quando a linha está desocupada, o
nível lógico “1” está sempre presente.
O Start Bit é sempre de nível lógico
“0”. Quando esse bit chega ao receptor,
ele dispara o clock e a partir daí
o sincronismo é mantido até o final da
comunicação, como é apresentado na
figura 2.
Este mecanismo é muito simples e
não resolve todos os problemas que
podem acontecer em uma rede mais
complexa como, por exemplo, a perda
de sincronismo após uma comunicação
muito longa. Para isso, é
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Mecatrônica Atual nº11 - Agosto - 2003