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8/16/2019 todo sobre el PUERTO SERIE RS 232.doc

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EL PUERTO SERIE RS-232

Introducción............................................................................................................................2Que es el puerto Serie?........................................................................................................2Conectores...........................................................................................................................4

Funciones de DOS Y BIOS ………………………………………………………..4Direcciones..........................................................................................................................5Transisión de datos...........................................................................................................!"a estructura de datos del #uerto Serie $S%2&2..................................................................'

(. #$I)CI#IOS D* T$+)S,ISI-) *) S*$I*..................................................................(.( ,etodos de transision en serie...................................................................................

2. *ST+)D+$ $S%2&2........................................................................................................../2.( 0istoria....................................................................................................................../2.2 Descripcion del estandar.........................................................................................(12.2.( Caracteristicas electricas......................................................................................(12.2.2 Caracteristicas ecanicas....................................................................................(1

&. #*$TO S*$I* D* "+ #C.............................................................................................(5&.(. "a +$T 3niersal asnc6ronous receier transiter7.......................................(5&.2. Direcciones de entrada8salida e I$Qs....................................................................('

4. CO)FI9$+CIO) D*" #*$TO S*$I* *) :I)DO:S..........................................(

5. Conexión de un microcontrolador al puerto serie del PC...........................215.( *l c6ip ,+; 2&2....................................................................................................2(

!. #$O9$+,+ D* *


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EL PUERTO SERIE RS-232

Introducción

Que es el puerto Serie?

Considerada coo una de los =s >=sicas coneiones eternas a una coputadora@el puerto serie 6a sido una parte inteAral de todas las coputadoras por as de 21 aos. + pesar de ue uc6os sisteas nueos 6an a>andonado el puerto serie copletaente adoptado coneiones por USB, uc6os odes aun usan el puerto serie@ as coo alAunasipresoras@ #D+s c=aras diAitales. #ocas coputadoras tienen as de 2 puertos serie.

Dos puertos serie en una coputadora

*sencialente@ los puertos serie proeen un conector est=ndar un protocolo ue te perite conectar dispositios@ tales coo odes@ icrocontroladores@ etc@ a a tu

coputadora.

Todos los sisteas operatios en uso 6o en da suportan los puertos serie@ por ue estos puertos se 6an usado por dEcadas. "os puertos paralelos son un inento as reciente asr=pidos ue los puertos serie. "os puertos SB tienen solo alAunos aos en un uturoreeplaGaran tanto a los serie coo a los paralelos.

*l tErino HserialH iene del 6ec6o de ue el puerto serie HserialiGaH los datos. *stouiere decir ue toa un >te de datos transite los >its del >te uno a la eG. "aentaa del puerto serie es ue necesita Jnicaente ( solo ca>le para transitir los >its3ientras ue un puerto paralelo necesita 7. "a desentaa es ue dura eces as para

transitir el dato ue si tuiEraos ca>les.

+ntes de cada >te de inoración @ el puerto serial anda un >it de coienGo 3start >it7@el cual es un >it con alor de 1. DespuEs de cada >te de datos@ este anda un >it de parada3stop >it7 para indicar ue el >te 6a sido copletado. +lAunas eces ta>iEn se anda un >it de paridad.

http://usuarios.lycos.es/tervenet/TUTORIALES/parallel01.htmhttp://usuarios.lycos.es/tervenet/TUTORIALES/parallel01.htmhttp://usuarios.lycos.es/tervenet/TUTORIALES/parallel01.htm


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"os puertos serie@ ta>iEn llaados puertos de comunicación (COM)@ son bi-direccionales. "a counicación >idireccional perite a cada dispositio reci>ir datos@ ascoo ta>iEn transitirlos. "os dispositios seriales usan distintos pines para reci>ir transitir datos. sando el iso pin@ liitara la counicación a half-duplex@ esto uieredecir ue la inoración solaente podra iaar en una dirección a la eG. sando distintos

pines@ perite ue la counicación sea full-duplex@ en la cual la inoración puede iaaren a>as direcciones al iso tiepo.

Este chip de ! pines es una "ariación del chip U#$% de&ational Semiconductor &S'!*

"os puertos seriales dependen de un c6ip especial coo controlador@ el Uni"ersal#s+nchronous $ecei"er%ransmitter (U#$%)@ para uncionar correctaente. *l +$Ttoa la salida paralela del >us del sistea de la coputadora lo transora en oraserial@ para transitirse a traEs del puerto serie. Con la inalidad de ue uncione =sr=pido@ la aora de los c6ip +$T tienen un buffer inteArado ue aria de (! a (!KB de

capacidad. *ste >uer perite alacenar datos ue ienen del >us del sistea@ ientras procesa los datos de salida 3por el puerto serie7. ,ientras la aora de los puertos serietienen una elocidad de transerencia de ((5L>ps 3Kilo>its por seAundo7@ los puertosseriales de alta elocidad tales coo el Enhanced Serial ort (ES) el SuperEnhanced Serial ort (Super ES)@ pueden alcanGar elocidades de transerencia de4!1L>ps.


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Una tar.eta de puerto seria doble

Conectores

En nuestros PC's, se emplea como conector del interface serie unterminal macho al que llamaremos DTE (Data Terminal Equipment)que, a través de un cable conectamos a un periférico que posee unconector hembra al que llamaremos DCE (Data ComumunicationsEquipment). En nuestro terminal DTE, tenemos las siuientescone!iones (para un conector D"#$%)&

PIN Nombre Dirección Función

P.. ## Tierra de seuridad$ TD ##DCE *alida datos DTE+ D ##DTE Entrada de datos DTE- T* ##DCE Peticin de emisin DTE% CT* ##DTE /isto para trasmitir DCE0 D* ##DTE CE listo para com. con DTE1 2D ## 3asa com4n del circuito5 DCD ##DTE Deteccin de portadora$6 DT ##DCE *e7al de terminal disponible$+ D*D 8## 9ndicador de velocidad de T!.

Funciones de DOS y BIOS

0a dos aneras de direccionar el puerto serie@ a traes de la interrupción (40 de la BIOS a traes de la interrupción 2(0 del DOS."a interrupción (40 de la BIOS utiliGa cuatro unciones para proAraar el puerto serie.Cada uncion es seleccionada asiAnando un alor al reAistro +0 del icroprocesador. "ascuatro unciones son listadas a continuaciónM


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/uncion !!0M InicialiGa el puerto serie selecciona la elocidad@ el nuero de >its dedatos de start de stop los paraetros de paridad./uncion !'0M *nia un caracter al puerto serie especiicado./uncion !10M "ee un caracter desde el puerto serie especiicado./uncion !!2M Deuele el estado del puerto serie especiicado.

0a arias unciones de la interrupción 2(0 del DOS relacionadas a la operacion del puertoserieM/uncion !20M "ee un caracter desde el puerto CO,(./uncion !0M *scri>e un caracter desde el puerto CO,(./uncion !0M *sta uncion enia un nuero de >tes des de un >uer a un dispositioespeciicado.

Direcciones

El puerto serie utili:a direcciones ; una ldem?s el soft@are decontrol debe conocer la direccin.

/a ma;or


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/os ordenadores 9"3 P*F$ usan la 3icrochannel >rchitecture, quedefine las direcciones e 9=s para los puertos desde C3 aC35&

Dirección Interrupción (IRQ)

C3 +5 -

C3$ $5 +C3+ +E5 -C3- $E5 +C3% -$$6 +C30 -$$5 +C31 %$$6 +

Transmisión de datos

Para el protocolo de transmisin de datos, slo se tienen en cuentados estados de la l


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En la siuiente fiura se puede ver con detalle la transmisin delcar?cter >*C99 >, que es el 0% ; su representacin binaria es66666.

La estructura de datos del Puerto Serie RS-232

"a counicación de datos en un puerto serial@ se usa noralente para eectuar counicaciones asncronas@ es decir@ sin tiepo preesta>lecido para iniciarse@ es decir@ losdatos lleAan en r=aAas ó pauetes de inoración@ noralente cada pauete es de

>itsN( >te 3euialente a un car=cter en códiAo +SCII7@ alAunos euipos enan caracter por caracter@ otros Auardan uc6os caracteres en la eoria cuando les toca eniarlos@los enanuno tras otro.

no de los par=etros =s iportantes en la counicación serie@ es la elocidad con la uelos datos se transiten@ para el caso del $S%2&2@ pueden transitir de los &11 Baudios 3(BaudioN( >it8seA7 6asta ((5@211 Baudios@ la elocidad depende de los euipos conectadosen el puerto serie la calidad lonAitud de los ca>les. Otro de los par=etros detrascendencia es el >it de inicio@ es decir@ el >it ue le indica al puerto receptor ue a alleAar un Bte de inoración.

0a dos tipos de paridad adicional ue se usan estos sonM

,arca 3arK7*l >it de paridad ue se intercala siepre es un uno.*spacio 3space7*l >it de paridad ue se intercala siepre es un cero.


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bit. $ontrolando esta señal, el receptor puede determinar si se %aperdido o se %a añadido un bit. &or ejemplo, imaginemos una cintatransportadora en la que un producto pasa a traves de un sensor cadacinco segundos, si el sensor detecta algo antes de cinco segundosasume que es un objeto e"traño y suena la alarma, si despues de cinco

segundos no detecta nada asume que el producto se %a perdido y suenala alarma. 'n aspecto a tener en cuenta en este tipo de comunicacion esque si alguno de los e"tremos de la comunicacion pierde la señal dereloj, la comunicacion finali#a.

El metodo alternativo, conocido como comunicacion asincrona, esañadir marcadores dentro del flujo de bits para seguir la pista a cada bitde datos. i se introduce un bit de comien#o que indica el comien#o deun bloque de bits, la posicion de cada bit puede ser determinadatempori#ando los bits en periodos regulares. Enviando bits de comien#oal principio de cada bloque de bits, los dos e"tremos no tienen que estarsincroni#ados por una señal de reloj. !l utili#ar bloques de pequeñotamaño no %ay tiempo para que el tempori#ador se desincroni#e. Elunico factor importante es que receptor y emisor tengan configurada lamisma velocidad en el puerto. (os datos se dividen en bloques de ) a 8bits llamados palabras. El bit menos significativo de la palabra se enviaprimero y el mas significativo el ultimo. En la comunicacion el emisorcodifica cada palabra añadiendo al principio de esta un bit de comien#o yuno o dos bits de parada al final. !lgunas veces se añade un bit deparidad entre el ultimo bit de la palabra y el bit de parada paracomprobar la integridad de los datos. En el siguiente ejemplo puede

verse la composicion de un bloque de datos y como es sincroni#ado conla señal de reloj. En el ejemplo se usa una palabra de 8 bits con paridadimpar y un bit de parada.

2. ESTANDAR RS-232

2.1 Historia

En los años 6*, cada fabricante usaba un interfa# diferente paracomunicar un +E -+ata erminal Equipment y un +$E -+ata$ommunications Equipment. $ables, conectores y niveles de voltageeran diferentes e incompatibles, por lo tanto, la intercone"ion entreequipos de diferentes fabricantes requeria el uso de convertidores de losniveles de voltage y la fabricacion de cables y conectores especiales.


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En 1/6/, el E0! -Electronic junto con ell (aboratories y otrosfabricantes establecieron un estandar para la interfa# entre +Es y +$E4s. El objetivo de este estandar era simplificar la intercone"ion deequipos fabricados por diferentes firmas.Este estandar llego a ser el 5232$ -5ecommended tandard number

232, revision $ from t%e Electronic 0ndustry !ssociation. 'n estandarsimilar fue desarrollado en Europa por el $$0 -$omite $onsultatif0nternatinale de elegrap%ie et elep%onie conocido como .27-descripcion funcional y .28 -especificaciones electricas. El 5232$fue adoptado por la mayor parte de fabricantes de terminales yequipamiento.En 1/8* la creciente industria de los microcomputadores encontro elestandar 5232$ barato y apropiado para conectar perifericos almicrocomputador. El 5232$ llego a ser rapidamente un estandar paraconectar al microcomputador impresoras, cintas de bac9up, terminalesy otros microcomputadores.$omo el estandar solamente soporta velocidades de transmision %asta2* 9bps y distancias %asta 16 metros, se adoptaron nuevos estandarespor la E0!. El 577/ -descripcion mecanica y 5723 -descripcionelectrica son compatibles con el 5232$ y se puede operar avelocidades de %asta 1* :bps y alcan#ar distancias de %asta 12**metros. in embargo, la adopcion de un nuevo estandar es un procesolargo y costoso. El 5232$ esta muy e"pandido y por lo tanto le quedabastante vida.

2.2 Descripcion de estandar

El estandar 5232$ describe un interfa# entre un +E y un +$E queemplea un intercambio en serie de datos binarios. En el se definencaracteristicas electricas, mecanicas, funcionales del interfa# y modos decone"ion comunes. (as caracteristicas electricas incluyen parametrostales como niveles de voltage e impedancia del cable. (a seccionmecanica describe los pines. (a descripcion funcional define lasfunciones de las señales electricas que se usan.

2.2.1 Caracteristicas eectricas

(os niveles de voltage descritos en el estandar son los siguientes

eñales de datos ;*; ;1;

Emisor -necesario de ) a 1) de ) a 1) oltios

5eceptor -esperado de 3 a 2) de 3 a 2) oltios


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eñales de control ; metros. in

embargo, esta es una longitud nominal definida en el estandar y esposible llegar %asta los 3* metros con cables de baja capacidad o

utili#ando velocidades de transmision bajas y mecanismos de correccion.

2.2.2 Caracteristicas !ecanicas

En el estandar no se %ace referencia al tipo de conector que debeusarse. in embargo los conectores mas comunes son el +2) -2)pines y el +/ -/ pines. El conector %embra debe estar asociado conel +$E y el mac%o con el +E.

Diagrama de los conectores DB-25 y DB-9


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En la siguiente tabla puede verse la señal asociada a cada pin.

DB25Pin

DB9Pin

Nombre

EIA CCITTDTE-DCE

Nombre Formal

1 =? !! 1*1 =rama ?round

2 3 + ! 1*3 @ ransmitted +ata

3 2 5+ 1*7 A 5eceived +ata

7 > 5 $! 1*) @ 5equest o end

) 8 $ $ 1*6 A $lear o end

6 6 +5 $$ 1*> A +ata et 5eady

> ) ? ! 1*2 ignal ?round

8 1 +$+ $= 1*/ A +ata $arrier +etect

/ B &

1* &

11 Co asignado

12 +$+ $= 122 A econdary +ata $arrier13 $ $ 121 A econdary $lear o end

17 + ! 118 @ econdary ransmitted

1) $ + 117 A ransmission ignal

16 5+ 11/ A econdary 5eceived +ata

1> 5$ ++ 11) @ 5eceiver ignal Element iming

18 Co asignado

1/ 5 $! 12* @ econdary 5equest o end

2* 7 +5 $+ 1*8.2 @ +ata erminal 5eady

21 D $? 11* A ignal Duality +etector

22 / 50 $E 12) A 5ing 0ndicator

23$F$0

111F112

A@ +ata ignal 5ate elector

27 +! 113 A ransmitter ignal

2) Co asignado

2.2.3 Señales del puerto$ada una de las señales pertenece a un tipo de circuito distinto. En elnombre E0! de la señal se %ace referencia al circuito al que pertenece.

• -! ierra

•

- +atos• -$ $ontrol

• -+ iempo

• - $anal secundario

Protectie !round "AA#

%is line is connected to t%e poGer ground of t%e serial adapter. 0ts%ould not be used as signal ground. $onnect t%is line to t%e screen of


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t%e lead Gire -if applicable. y connecting t%is line on bot% sides youma9e sure t%at no large currents floG t%roug% t%e signal ground in caseof an insulation defect or ot%er defect on eit%er side.


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Data &et $eady "CC#

En esta linea el +$E le indica al +$E que el canal de comunicacion estadisponible. &or ejemplo, cuando un modem %a establecido una cone"ioncon un modem remoto y esta en modo de transmision.&ignal ground

Esta señal es la tierra usada como punto de referencia para todas lasseñales recibidas o transmitidas. Es muy importante y debe de estarpresente en toda comunicacion.Data Carrier Detect "CF#Esta señal es utili#ada por el +$E para indicarle al +E que se %aestablecido una portadora con el dispositivo remoto.'PEste pin se mantiene a B12 oltios para test-PEste pin se mantiene a 12 oltios para test&econdary $eceie (ine &ignal Detect "&CF#

Esta señal esta activa cundo el canal de comunicacion secundario recibeuna portadora. Es analoga a la señal 5eceive (ine ignal +etect.&econdary Clear To &end "&CB#$uando esta activa le indica al +E que puede empe#ar a transmitir porel canal secundario. Equivalente a la señal $lear o end.&econdary Transmitted Data "&BA#&or esta linea se envian los datos del canal secundario del +E al +$E.Esta señal es equivalente a la señal ransmitted +ata.Transmission &ignal Element Timing "DB#

En esta linea el +$E envia una señal de reloj al +E. (o que permite al

+E introducir esta señal de reloj en el circuito de transmision de datos.'na transicion


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Data Terminal $eady "CD#

$uando esta activa le indica al +$E que el +E esta listo para recibirdatos . Esta señal debe estar activa antes de que el +$E pueda activarla señal +ata et 5eady indicando que esta conectado al enlace decomunicacion. $uando la linea pasa a estar desactivada, el +$E finali#a

la comunicacion.&ignal )uality Detector "C!#Esta linea es utili#ada por el +$E para indicar si e"iste una altaprobabilidad de error en los datos recibidos. $uando %ay unaprobabilidad alta de error, la señal esta en


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encontrarse normalmente en un &$ son de la serie 82)* que incluye las'!5s 167)*, 16))*, 166)* y 16>)*.E"isten dos tipos bHsicos de '!5s

• '!5s simples 82)*, 167)*, 16))* y 166)*.

• '!5s =0=)* y 16$/)*.

&ara entender la diferencia entre '!5s simples y '!5s =0=< primerodebemos entender que sucede cuando una '!5 envKa o recibe un byte.En las '!5s simples cada ve# que un byte es enviado o recibido seenvKa una interrupciJn a la $&'. Entonces la $&' mueve del buffer de la'!5 a la memoria el byte recibido , o bien le da a la '!5 otro bytepara enviar. $on velocidades de transmisiJn altas, este mecanismopuede robar muc%o tiempo de procesamiento a la $&' y no dejar que serealicen otras tareas. 0ncluso puede darse el caso de que la $&' nopueda atender una interrupciJn a tiempo debido al gran numero deinterrupciones generadas y se pierdan uno o varios bytes de la

transmisiJn. Este tipo de '!5s con un buffer de un byte estHnobsoletas.(as '!5s =0=< ayudan a resolver este problema. (a '!5 16))*!viene con un buffer =0=< de 16 bytes. Esto significa que puede recibir%asta 17 bytes o enviar 16 bytes antes de tener que interrumpir a la$&'. (a $&' puede mover todos los bytes al mismo tiempo. Esto suponeun gran avance respecto de las '!5s simples, la $&' recibe menosinterrupciones y esta libre para reali#ar otras tareas. En este tipo de'!5s es difKcil que se pierda algLn dato. 'n detalle importante es quela interrupciJn se envKa a la $&' antes de que el buffer estecompletamente lleno -cuando %ay 17 bytes, de esta forma, pueden

recibirse dos bytes mas antes de que la interrupciJn sea tratada. Elnumero de bytes en el buffer necesarios para disparar la interrupciJnpuede ser modificado. En el caso de un byte el comportamiento essimilar al de una '!5 simple. !demHs, e"iste un mecanismo detimeout para evitar que e"istan bytes en el buffer de la '!5 sin recibirporque no se %a llegado al numero mKnimo de bytes necesarios paraenviar una interrupciJn. i se recibe un byte y el siguiente byte no llegadentro de un espacio de tiempo determinado se envKa una interrupciJn.


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Diagrama de las +A$T& ,55./ 025. y ,15.

".2. Direcciones de entrada*saida e IR+s

El sistema operativo debe conocer que puertos serie e"isten, sudirecciJn de entradaFsalida y el numero de 05D que utili#an. $adapuerto serie almacena en una memoria no volHtil sus direcciones deentradaFsalida y su nu mero de 05D.

$uando el puerto serie requiere la acciJn de la $&' lan#a unainterrupciJn. $uando la $&' atiende esta interrupciJn, inicia una rutinade tratamiento de interrupciJn que es parte del controlador del puertoserie. En primer lugar, el controlador intenta averiguar que sucediJ en elpuerto serie. Esto puede %acerse ya que el puerto serie tiene registrosen las direcciones de EF conocidas por el controlador que contieneninformaciJn de estado. El controlador lee estos registros y acontinuaciJn reali#a la acciJn apropiada.(os valores estHndar de las 05Ds y direcciones de EF de los puertosserie de un &$ son los siguientes

Puerto I$ ) Direccion Base

tty* F $


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4. CONFIGURACION DEL PUERTO SERIE EN

WINDOWS

En MindoGs la configuraciJn de los puertos serie instalados en el &$puede reali#arse en el !dministrador de +ispositivos. (a ruta es lasiguiente :i&c@&anel de control@istema@!dministrador de+ispositivos. +entro del administrador, en el apartado &uertos, semuestra una lista con todos los puertos de comunicaciJn del &$. (os queaparecen como $


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!l %acer doble clic9 sobre alguno de los puerto serie aparece la ventanade propiedades del puerto. +entro de esta ventana, en la pestaña5ecursos, podemos ver la direcciJn de entradaFsalida y la 05D asignadasal puerto. El sistema operativo se encarga de la gestiJn de las 05Ds ydirecciones de entradaFsalida de los dispositivos y, por lo tanto, estos

valores se obtienen automHticamente. i e"iste algLn conflicto entredispositivos, estos valores pueden establecerse manualmente quitando

la opciJn de 'sar configuraciJn automHtica. En este caso, puedenproporcionarse unos valores determinados pulsando el botJn $ambiarconfiguraciJn...o elegir un conjunto de valores en $onfiguraciJn basadaen.

$ecursos de C34,

En la pestaña $onfiguraciJn de puerto, aparecen los parHmetros decomunicaciJn del puerto serie la velocidad de transmisiJn, el tamañode palabra, el tipo de paridad utili#ada en el control de flujo, el numerode bits de parada y, por ultimo, el tipo de control de flujo.


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,. Cone-ión de un !icrocontroador apuerto serie de PC

Para conectar el PC a un microcontrolador por el puerto serie se utilizanlas señales Tx, Rx y GND. El PC utiliza la norma R!"!, por lo #ue losni$eles de tensión de los pines est%n comprendidos entre &'5 y ('5$oltios. )os microcontroladores normalmente tra*a+an con ni$eles TT)-(5$. Es necesario por tanto intercalar un circuito #ue adapte losni$eles/


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0no de estos circuitos, #ue se utiliza muc1o, es el 234!"!.

,.1 E c(ip MA 2"2

Este c1ip permite adaptar los ni$eles R!"! y TT), permitiendo conectarun PC con un microcontrolador. ólo es necesario este c1ip y condensadores electrol6ticos de !! micro(7aradios. El es#uema es elsi8uiente/


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6. PROGRAMA DE EJEMPLO EN ENSAMBLADOR

3M#&*# 4 $EC5BE C#$#C%E$ES 65# SE$5#73M#&5U7# *5$EC%#ME&%E E7 U#$% (&O US# 5&%E$$UC5O&ES)3US# M8%O*O O775&9

CODI9O S*9,*)T PCOD*PO$9 (116+SS,* CSMCODI9O@DSMCODI9O@*SMCODI9O@SSMCODI9OST+$TM


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OT D;@+" FIFO Control $eAister. CO,(R2,O +"@1B0,O D;@1&FC0OT D;@+" Turn on DT$@ $TS@ and OT2. CO,(R4

C+"" :$IT*2otraM ,O D;@1&FD0 CO,(R5I) +"@D; C6ecK to see i c6ar 6as >een receied.T*ST +"@(


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END T3RT

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