Diseño y desarrollo de un simulador de comunicaciones RS-232 y RS-422 basado en Microcontrolador

Abstract

En el ámbito de las comunicaciones serie se emplean desde hace décadas los protocolos RS-232 y RS-422. Sin embargo no abundan las herramientas que simulen y generen estas señales con precisión, algo que es extremadamente útil a la hora de desarrollar o comprobar dispositivos electrónicos. Las herramientas disponibles para estos fines, o tienen un elevado coste, o en su mayoría están basadas en software y conversores USB, lo que hace que sean poco deterministas, imprecisas o no alcancen las altas velocidades empleadas hoy en día. Este trabajo fin de grado pretende suplir esta necesidad, generando un producto compuesto por una parte hardware y otra software. En él se describe la planificación, el diseño, desarrollo y pruebas funcionales de un simulador que genera las señales de comunicaciones serie de dichos estándares. Para ello se ha diseñado y desarrollado la electrónica, el circuito impreso y la programación de un firmware en un microcontrolador PIC32MX, que genera todas las señales descritas. Junto al hardware, se ha desarrollado un software de aplicación para PC, que sirve para configurar los diferentes parámetros, como los mensajes a enviar, las velocidades, numero de bits, retardos etc. Tras la fabricación del prototipo y la verificación de las señales generadas, se evalúan los resultados y se analizan las posibles líneas de trabajo futuro a seguir.

RS-232 and RS-422 protocols have been used in the field of serial communications for decades. However, there are not many tools that accurately simulate and generate these signals, which is extremely useful when developing or testing electronic devices. The tools available for these purposes are either expensive or mostly based on software and USB converters, which makes them not very deterministic, inaccurate or not reaching the high speeds used today. This final degree work aims to meet this need, generating a product composed of a hardware and a software part. It describes the planning, design, development and functional testing of a simulator that generates serial communications signals of these standards. For this purpose, the electronics, the printed circuit board and the programming of a firmware in a PIC32MX microcontroller, which generates all the described signals, have been designed and developed. Together with the hardware, a PC application software has been developed, which is used to configure the different parameters, such as the messages to be sent, speeds, number of bits, delays, etc. After manufacturing de prototype and verifying the signals, the results are evaluated and the possible lines of future work are analyzed.

En l'àmbit de les comunicacions sèrie es fan servir des de fa dècades els protocols RS-232 i RS-422. No obstant això, no abunden les eines que simulen i generin aquests senyals amb precisió, cosa que és extremadament útil a l'hora de desenvolupar o comprovar dispositius electrònics. Les eines disponibles per a aquests fins, o tenen un elevat cost, o majoritàriament estan basades en programari i convertidors USB, cosa que fa que siguin poc deterministes, imprecises o no assoleixin les altes velocitats emprades avui dia. Aquest treball fi de grau pretén suplir aquesta necessitat, generant un producte compost per una part de maquinari i un altre programari. S'hi descriu la planificació, el disseny, el desenvolupament i les proves funcionals d'un simulador que genera els senyals de comunicacions sèrie d'aquests estàndards. Per això s'ha dissenyat i desenvolupat l'electrònica, el circuit imprès i la programació d'un microprogramari en un microcontrolador PIC32MX, que genera tots els senyals descrits. Al costat del maquinari, s'ha desenvolupat un programari d'aplicació per a PC, que serveix per configurar els diferents paràmetres, com els missatges a enviar, les velocitats, el nombre de bits, els retards etc. Després de la fabricació del prototip i la verificació dels senyals generats, se n'avaluen els resultats i s'analitzen les possibles línies de treball futur a seguir.