Son aquellos periféricos que
no disponen de una forma estándar de conectarse a la computadora (usb, sata,
etc), y en consecuencia, necesitan de un hardware especializado para hacerlo,
un ejemplo de interfaces de este tipo son las tarjetas de video, que aunque
utilizan el bus AGP o PCI/PCI Express de las computadoras, requieren de un
software específico (drivers) para ser utilizadas.
4.1
A través de puertos
Además del microprocesador y
la memoria, una computadora tiene otros dispositivos como son el monitor,
impresora, teclado, y bocinas. Estos dispositivos periféricos están conectados
a través de puertos a la computadora. 16 Conexión a través de puertos
Externamente, en la placa madre podemos observar lo que ya conocemos como
puertos, que son accesibles sin necesidad de abrir el ordenador y para
establecer la conexión nos basta con el cable apropiado.
Puerto de conexión | Descripción del Puerto |
Puerto paralelo | Normalmente uno, al que se suele conectar la impresora o un
módem externo. Se denomina paralelo porque para enviar los datos utiliza un bus
de 8 hilos (bytes). La longitud del cable no debe superar los 5 ó 6 metros. El
conector paralelo es de 25 pins (estándarCentronics). La velocidad máxima es de
1,5 Mb/s. |
Puerto Serie |
Cuando el cable de transmisión es largo, pueden ocurrir desfases entre las
señales. En este caso es más práctico utilizar los puertos serie: envía la
información bit a bit. Normalmente dos, a uno de ellos se solía conectar el
ratón, antes de inventar el conector PS/2. Normalmente utilizan un interface
DB9 (otro estándar es el RS-232 de 25 pines). Velocidad de transmisión: hasta
112 Kb/s. |
PS/2 |
Dos, uno para ratón (IRQ12) y otro para teclado (IRQ1). |
USB (Universal Serial Bus) | De dos a cuatro. En un sólo puerto USB
se pueden conectar hasta 126 dispositivos (ratón, módem, impresora, escáner,
webcam,...) para ello existen unos dispositivos (hubs) con múltiples salidas de
conector e incluso algunos dispositivos pueden funcionar como hubs al tener
conectoresUSB incorporados. Es PnP (Plug and Play: enchufar y listo) además en
caliente, es decir, sin necesidad de reiniciar el sistema puesto que USB
reconoce el periférico, si acaso, podría pedirnos la instalación de un driver.
Utiliza una sola IRQ para todos los dispositivos conectados. |
Puerto FireWire | Pensado para dispositivos de alta velocidad: cámaras de vídeo,
DVD, escáneres, discos duros,... Permite hasta 63 dispositivos y una velocidad
de transmisión de 400 Mbits/s (50 MBytes/s). También permite conexión en
caliente, es decir, sin necesidad de reiniciar el ordenador. |
Conectores IDE/EIDE (Enhanced Integrated Drive
Electronic) | Son los estándares
para disco duro y CD-ROM. Se caracterizan porque la tarjeta controladora se
encuentra montada sobre el dispositivo (IDE=electrónica integrada en el
dispositivo). La placa madre suele traer dos conectores EIDE (IDE1, IDE2). El
cable para conectar el dispositivo es plano, pudiendo conectarse a un mismo
cable hasta dos discos duros o CD-ROM, uno como maestro (master) que tomará el
control del otro, conocido como esclavo (slave). La decisión de qué extremo del
cable es maestro y cual esclavo depende de la placa base. También tendremos que
configurar cada dispositivo mediante unos jumpers para que se reconozcan a sí
mismos como maestro o esclavo. |
4.1.1
Diseño
A continuación se presentan
algunos diseños de periféricos que se conectan a la computadora a través de
puertos.
Puerto serie
PS/2
USB (Universal Serial Bus)
Fire
Wire
Conectores IDE/EIDE (Enhanced Integrated Drive
Electronic)
Un periférico no
estandarizado es aquel que necesita de un controlador de dispositivo, llamado
normalmente controlador (en inglés, device driver) para funcionar. Los drivers
o controladores son programas informáticos que permiten al sistema operativo
interactuar con un periférico, haciendo una abstracción del hardware y
proporcionando una interfaz
(posiblemente estandarizada) para usarlo. La Figura 19 muestra algunos
periféricos del computador que podrían requerir un controlador para su
funcionamiento.[1]
4.1.2
Programación
Los dispositivos periféricos
de E/S transforman la información externa como una pulsación en una tecla en
impulsos eléctricos que son codificados y enviados hacia el procesador para su
interpretación, procesamiento y almacenamiento de forma automática. Estas
señales eléctricas se codifican según unos códigos como el ASCII y la CPU
recibe la información codificada siempre en binario. La Figura 25 nos
representa un esquema de la programación básica de los dispositivos periféricos
con la computadora.
Los dispositivos de E/S
transforman la información externa en señales codificadas, permitiendo su
transmisión, detección, interpretación, procesamiento y almacenamiento de forma
automática.
4.1.3
Aplicación
Algunas aplicaciones de
periféricos no estándar con sistemas de cómputo se describen a continuación:
Ratón o mouse
La función principal del
ratón es transmitir los movimientos de nuestra mano sobre una superficie plana
hacia el ordenador. Allí, el software denominado driver se encarga realmente de
transformarlo a un movimiento del puntero por la pantalla dependiendo de varios
parámetros
Teclado
Es el dispositivo para
introducción de datos por excelencia; el principal medio de comunicación entre
el usuario y la computadora. Por medio de este periférico, los usuarios
suministran órdenes, información, instrucciones, etc.
Impresora
Las impresoras son
periféricos que escriben la información de salida sobre papel. Su
comportamiento inicialmente era muy similar al de las máquinas de escribir,
pero hoy día son mucho más sofisticadas, incluso algunas son fotocopiadoras o
fax, conectadas con el ordenador.
Junto con las pantallas, son
los dispositivos más utilizados para poder ver en forma directamente
inteligible los resultados de un programa de ordenador.
Scanner
Son dispositivos de entrada
de datos de propósito especial que se emplean conjuntamente con paquetes
software para gráficos y pantallas de alta resolución. La mayor parte de los
scanner capturan imágenes en color. Dada la cantidad de espacio de almacenamiento
que se necesita para una imagen no suelen capturarse imágenes en movimiento.
Monitor y pantallas planas
Así como el teclado es el
puente básico para la comunicación del usuario con la computadora, ésta, a su
vez, despliega sus resultados al usuario por medio del monitor. El monitor lo
único que hace es recibir la información que se envía desde la tarjeta madre y
la convierte en puntos luminosos en la pantalla. Además de los dispositivos
mencionados anteriormente muchos más como lectoras de código de barras,
unidades deCD/DVD, discos duros, joysticks, etc, cada uno de los cuales tienen
su aplicación a los sistemas informáticos.
4.2
A través de interfaz
Una interfaz de control es
un dispositivo de enlace entre un puerto de salida de un ordenador y los componentes
eléctricos/electrónicos de un sistema. Proporciona potencia a los componentes
eléctricos y actúa como buffer entre los componentes y el ordenador. Algunos de
los periféricos de la computadora a través de interfaz (o ranuras de expansión)
son: 1. Tarjetas gráficas 2. Tarjetas de audio 3. Tarjeta Ethernet 4. Tarjeta
SCSI (Small Computer System Interfaz)5. Módem interno 6. Intelligent Interface of
fischertechnik.
4.2.1 Diseño
Tarjeta de audio Tarjeta Ethernet Intelligent
Interface of fischertechnik
4.2.2
Programación
Todos los dispositivos
periféricos están programados para su adecuado con los sistemas o dispositivos
informáticos. A continuación se presenta una breve descripción de la forma en
que estos dispositivos (mencionados anteriormente) están programados para su
funcionamiento. Periférico Programación Tarjeta de gráficos Una tarjeta gráfica
tiene su propia memoria y procesador que maneja los cálculos necesarios para
convertir los datos de la imagen para que puedan ser desplegados como píxeles
en el monitor. Tarjeta de audio La señal de audio que obtiene un micrófono es
analógica. El proceso para digitalizar la onda analógica se lleva a cabo
mediante un muestreo, que permite que los sonidos puedan ser procesados usando
el lenguaje binario. La frecuencia de muestreo es el número de muestras de
señal que se recogen cada segundo. Sise recogen más muestras, la calidad el
sonido aumenta, pero en cuanto a adquisición de datos, se aumenta también el
espacio que ocupa la toma de datos en bits. Tarjeta Ethernet Los componentes
electrónicos incorporados en la tarjeta de red se encargan de gestionar la
transferencia de datos entre el bus del ordenador y el medio de transmisión,
así como del proceso de los mismos.
Interface Inteligente de fischertechnik La
forma natural de programar la interfaz es el lenguaje LLWin defischer technik,
pero en modo "on-line" (modo en línea) puede ser utilizada mediante
cualquier lenguaje de programación. Los detalles acerca de este proceso se
pueden encontrar en http://www.fischertechnik.de/. Endicha página figuran
algunos drivers diseñados para diferentes lenguajes de programación. Cada uno
de los dispositivos descritos conlleva a una programación específica (no
descrita) y que requieren de otros dispositivos electrónicos para lograrlo.
4.2.3
Aplicación
La aplicación para la que
son requeridos los dispositivos periféricos, descritos en esta unidad, se
presenta brevemente. Tarjeta de video Los unos (1) y ceros (0) que envía el
microprocesador, son convertidos por la tarjeta de video en la información que
es desplegada por el monitor. El poder de cómputo de muchas tarjetas de video
modernas, es superior al de toda una máquina de hace unos 5 ó 6 años. Esto se
debe a que poseen varias decenas de MB de RAM (para el almacenamiento temporal
de la información de video), poderosos procesadores de señal, buses de muy alta
velocidad, etc. Por lo tanto, de la tarjeta de video incorporada en el sistema
depende la calidad de las imágenes obtenidas en el monitor, así como la
velocidad de respuesta. Tarjeta de sonido y altavoces Para que la computadora
pueda generar sonidos de calidad similar a un equipo de audio, requiere de un
circuito especial que recoja los unos y ceros enviados por el microprocesador y
los transforme en ondas sonoras. Esta es precisamente la función de la tarjeta
de sonido y de las bocinas o altavoces. En sentido estricto, esta tarjeta se
cuenta entre los dispositivos mixtos porque posee una entrada para micrófono o
señal externa, en cuyo caso la señal de audio es convertida en una señal digital
que la máquina puede interpretar. Tarjeta de red Cada vez con mayor frecuencia,
las oficinas y algunos hogares poseen varias máquinas que pueden estar
intercomunicadas. Pero este intercambio de archivos no se realiza por medio de
disquetes u otros medios removibles, sino mediante una configuración de red que
requiere de una tarjeta o circuitos específicos diseñados para dicha función.
La Intelligent Interface de fischertechnik Un ejemplo del conexionado de los
actuadores y sensores a la interface se muestra en la Figura 30. En este
ejemplo cuatro motores están conectados a las salidas digitales y ocho
pulsadores a las entradas digitales. De estos ocho, cuatro se utilizan como
finales de carrera (E1, E3, E5, E7) y los otros cuatro (E2, E4, E6, E8) se
utilizan como contadores de impulsos (golpeados por una rueda dentada de 4
dientes conforme giran los motores) que sirven para llevar la cuenta de la
posición actual del robot - el conjunto motor de c.c. más contador de impulsos
actúa como un motor paso a paso-. Este montaje se utiliza en un brazo de robot
manipulador articulado de tres grados de libertad finalizado en una pinza.
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