Revista 05 - Wiki do IF-SC

Atual
Redes
A verificação por CRC é semelhante,
mas ao invés de somar os
dados, uma série de divisões e rotações
de bits são feitas. Este método diminui
muito as chances de um erro não detectado.
Tanto o Checksum quanto o CRC
podem ter mais de um byte. Quanto
maior a palavra de verificação, menor
a possibilidade de um erro não ser
detectado. A rede Ethernet por exemplo
emprega CRC de 32 bits.
EFICIÊNCIA DO MEIO
A taxa de transferência de uma
rede ou baud rate é definida como
o número máximo de transições ou
comutações por unidade de tempo.
Um baud é igual a uma transição
por segundo. O baud rate é limitado
pelas características do meio físico,
tais como distância, impedância do
cabo, interferência eletromagnética,
etc. Na comunicação assíncrona de
nosso exemplo, ocorre no máximo
uma transição por bit. Neste caso, a
taxa de transferência e a taxa de bits
são idênticas. Se uma rede deste tipo
opera a 9600 baud, terá uma taxa
de bits de 9600 bits por segundo
(bps). Redes síncronas baseadas em
codificação Non Return to Zero ou
Manchester necessitam de duas transições
por bit. Neste caso, um baud
rate de 9600 baud transferiria efetivamente
4800 bps.
Devemos ainda considerar que
nem todo o tempo de operação da
rede é utilizado para transmitir informações
úteis. Os intervalos entre
frames, preâmbulos, sinalizações de
sincronismo, verificações de erro e terminações
somente são úteis durante
a comunicação e são descartados
pelo receptor. A relação entre os bits
de dados e o total de bits transferidos
define a eficiência da rede. Vejamos
nosso exemplo: além dos oito bits de
dados temos um start bit, um bit de
paridade e um stop bit, totalizando
11 bits transferidos. A eficiência desta
rede seria de 8/11 = 0,72, ou seja,
72% do tempo da rede é utilizado para
transferir informações úteis e 28%
é usado para sincronização. A 9600
bps, esta rede teria transferido em 1s,
6981 bits de dados.
Na verdade, se considerarmos que
entre um frame e o próximo pode
ocorrer um intervalo durante o qual
nada é transmitido, a eficiência seria
ainda menor. Além disso, nem todos
os dados transmitidos são realmente
úteis. Até agora estamos analisando
apenas a transmissão física, mas
logo veremos que muitas das informações
que trafegam nos bits de dados
servem apenas para endereçamento,
identificação dos dados ou comandos.
Todos estes sinais que são transmitidos
pela rede sem acrescentar
informação são conhecidos como
overhead. Para aumentar a eficiência
de uma rede devemos reduzir ao
mínimo estas informações ou diminuir
a sua proporção em relação aos
dados úteis. Uma das formas de fazer
isso é aumentar a quantidade de
bits de dados por frame. Mas como
frames longos podem facilitar a perda
de sincronismo, é necessário melhorar
a verificação de erro usando
checksum ou CRC ao invés de paridade.
Mas é lógico que isso também
aumenta o overhead. Por outro lado,
um frame muito longo também pode
não ser a opção ideal. Supondo que
seja preciso transmitir dois bytes de
informação, mas o frame exija oito
bytes de dados, será preciso enviar
seis bytes em branco e isso irá,
na verdade, diminuir a eficiência da
rede. Esta é uma das razões da
existência de tantas redes diferentes
no mercado de automação. Uma
rede de dispositivos trabalha normalmente
com frame curto e
pequeno overhead, favorecendo uma
grande eficiência para pequenas
quantidades de dados digitais, mas
praticamente impossibilitando a
transmissão de dados maiores como
variáveis analógicas.
Outras redes de chão-de-fábrica
permitem enviar com eficiência grandes
quantidades de dados analógicos
e digitais de forma cíclica, mas
não são muito boas para o envio
de arquivos ou comandos aleatórios.
Outras redes, como a Ethernet, possuem
frames muito longos que permitem
a transferência de arquivos, som
e imagem com grande eficiência, mas
não são adequados para pequenas
quantidades de dados, pois para estes
dados em particular, estas redes possuem
um overhead muito grande.
CONTROLE DE ACESSO AO MEIO
Os processos descritos até agora
mostram o que acontece eletricamente
durante uma transmissão. Se
só existirem dois dispositivos na rede,
enquanto um deles transmite o outro
se comporta como receptor. Neste
caso, não é necessário nem mesmo
endereçamento, pois cada comunicação
só tem um destino possível.
Mas se houver vários dispositivos,
é preciso, de alguma forma, direcionar
as mensagens para o destinatário
correto e ainda evitar que dois ou
mais dispositivos transmitam simultaneamente
pois, caso isso ocorra,
os sinais elétricos se misturam e
ficam indecifráveis. O mecanismo
de uma rede responsável por isso
chama-se Controle de Acesso ao
Meio (em inglês, Media Access Control
- MAC).
No diagrama da figura 4, temos
uma rede em barramento. Cada dispositivo
ou estação da rede possui
um circuito microprocessado e um
circuito de comunicação, que transmite
e recebe a comunicação da
rede. A UART é capaz de receber
uma série de dados do microprocessador,
guardá-los em um buffer
de memória e transmití-los assincronamente
com as características de
velocidade e frame definidas na configuração
do sistema (por exemplo,
9600 bps - 8 bits - Par - 1 Stop
Bit). Ao receber os dados da rede, a
UART descarta os bits de controle e
repassa os dados para o processador.
Todas as funções da rede que
não se referem ao meio físico são
processadas então pelo microprocessador.
Nem todas as redes utilizam
esta configuração. Algumas redes
possuem coprocessadores específicos
que se encarregam de todos os
níveis da comunicação.
Há vários mecanismos de controle
de acesso possíveis, mas a
maioria das redes de automação
industrial, sobretudo as baseadas
em RS-485 empregam o mecanismo
Mestre-Escravo. Neste método, ao
configurar a rede, um dos dispositivos
é definido como mestre da rede
e todos os demais como escravos.
Além disso, cada dispositivo recebe
um endereço único. O mestre da
rede normalmente é o equipamento
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Mecatrônica Atual nº11 - Agosto - 2003