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Sistemas para la adquisición de datos




Enviado por Pablo Turmero



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    Agenda 2.1    Buses de computadoras (PCI, ISA, etc)
    2.2    Puerto serie, paralelo y USB.
    2.3    Puerto de audio. 2.4   
    GPIB. 1

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    Agenda 2.5    Conversión Análogo-Digital
    y Digital-Análogo. 2.6    Tarjetas de
    adquisición de datos comerciales. 2.7   
    Software comercial para la adquisición de datos. 2

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    2.1 Buses de computadora (PCI, ISA, etc.)

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    Definición La idea de las transferencias internas de datos
    que se dan en un sistema computacional en funcionamiento. En el
    bus todos los nodos reciben los datos aunque no se dirijan a
    todos los nodos, los nodos a los que no van dirigidos simplemente
    lo ignoran. bus es el conjunto de conductores eléctricos
    en forma de pistas metálicas impresas sobre la tarjeta
    madre del computador, por donde circulan las señales que
    corresponden a los datos binarios del lenguaje máquina con
    que opera el Microprocesador.

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    Tipos de Bus Bus de Datos: dispositivos del hardware. Bus de
    Direcciones: del microprocesador. Bus de Control: CPU con las
    demás unidades.

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    Bus ISA El ancho de banda máximo del bus ISA de 16 bits es
    de 16 Mbytes/segundo. La arquitectura XT es una arquitectura de
    bus de 8 bits usada en los PCs. Precede al la arquitectura AT de
    16 bits usada en las máquinas compatibles IBM PC AT. El
    bus XT tiene cuatro canales DMA, de los que tres están en
    los slots de expansión. De esos tres, dos están
    normalmente asignados a funciones de la máquina. El BUS
    clásico de un PC (ISA BUS) se compone de dos partes:
     La clásica de 8 bits, perteneciente a los PC, XT y
    AT. La extensión de 16 bits de los AT.

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    Historia del Bus ISA ISA, es una arquitectura de bus creada por
    IBM en 1980 en Boca Raton, Florida para ser empleado en los IBM
    PCs. ISA se creó como un sistema de 8 bits en el IBM PC en
    1980, y se extendió en 1983 como el XT bus architecture.
    El nuevo estándar de 16 bits se introduce en 1984 y se le
    llama habitualmente AT bus architecture. Diseñado para
    conectar tarjetas de ampliación a la placa madre, el
    protocolo también permite el bus mastering aunque
    sólo los primeros 16 MiB de la memoria principal
    están disponibles para acceso directo. El bus de 8 bits
    funciona a 4,77 MHz (la misma velocidad que el procesador Intel
    8088 empleado en el IBM PC), mientras que el de 16 bits opera a 8
    MHz (el de Intel 80286 del IBM AT).

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    Está también disponible en algunas máquinas
    que no son compatibles IBM PC, como el AT&T Hobbit (de corta
    historia), los Commodore Amiga 2000 y los BeBox basados en
    PowerPC. En 1987, IBM comienza a reemplazar el bus ISA por su bus
    propietario MCA (Micro Channel Architecture) en un intento por
    recuperar el control de la arquitectura PC y con ello del mercado
    PC. El sistema es mucho más avanzado que ISA, pero
    incompatible física y lógicamente, por lo que los
    fabricantes de ordenadores responden con el Extended Industry
    Standard Architecture (EISA) y posteriormente con el VESA Local
    Bus (VLB). Los usuarios de máquinas basadas en ISA
    tenían que disponer de información especial sobre
    el hardware que iban a añadir al sistema. Aunque un
    puñado de tarjetas eran esencialmente Plug-and-play
    (enchufar y listo), no era lo habitual. Frecuentemente
    había que configurar varias cosas al añadir un
    nuevo dispositivo, como la IRQ, las direcciones de
    entrada/salida, o el canal DMA. MCA había resuelto esos
    problemas, y actualmente PCI incorpora muchas de las ideas que
    nacieron con MCA (aunque descienden más directamente de
    EISA).

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    Bus PCI El bus PCI (Peripheral Component Interconnect) ó
    Interconexión de Componente Periférico es un bus de
    ancho de banda elevado, independiente del procesador. Comparado
    con otros buses, el PCI proporciona mejores prestaciones para E/S
    de alta velocidad. El estándar actual permite el uso de 64
    líneas de datos a 33 MHz, para una velocidad de
    transferencia de 264 MB/s, ó 2.112 GB/s. El PCI ha sido
    diseñado para ajustarse, económicamente, a los
    requisitos de E/S de los sistemas actuales; se implementa con muy
    pocos circuitos integrados y permite que otros buses se conecten
    a él.

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    Historia del Bus PCI Intel empezó a trabajar el PCI en
    1990 pensando en sus sistemas Pentium. Muy pronto Intel
    cedió sus patentes al dominio público. El resultado
    ha sido que el PCI ha sido ampliamente adoptado y se esta
    incrementando  su uso en las computadoras personales,
    estaciones de trabajo y servidores. La versión actual es
    PCI 2.0.

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    El bus PCI puede configurarse como un bus de 32 ó 64 bits.
    Las 50 líneas de señal obligatorias se dividen en
    los grupos funcionales siguientes: Terminales de sistema
    Terminales de direcciones y datos Terminales de control de
    interfaz Terminales de arbitraje Terminales para señales
    de error Además la especificación PCI define 50
    señales opcionales, divididas en los siguientes grupos
    funcionales: Terminales de interrupción Terminales de
    soporte de cache Terminales de extensión a bus de 64 bits
    Terminales de prueba (JTAG / Boundary Scan)

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    Bus PCI – Express PCI-Express (anteriormente conocido por las
    siglas 3GIO, 3rd Generation I/O). Se basa en un sistema de
    comunicación serie mucho más rápido, apoyado
    principalmente por Intel. Es confundido con el puerto PCI-X el
    cual es más rápido pero presenta problemas de
    instalación. Este bus está estructurado como
    enlaces punto a punto, full-duplex, trabajando en serie. En PCIE
    1.1 (el más común en 2007) cada enlace transporta
    250 MB/s en cada dirección. PCI-Express está
    pensado para ser usado sólo como bus local. La velocidad
    superior del PCI-Express permitirá reemplazar casi todos
    los demás buses, AGP y PCI incluidos. Este conector es
    usado mayormente para conectar tarjetas graficas. PCI-Express no
    es todavía suficientemente rápido para ser usado
    como bus de memoria Marcas como Ati Technologies y nVIDIA entre
    otras tienen tarjetas graficas en PCI-Express.

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    Bibliografía Bus PCI (2008) recuperado el 24 de Febrero
    del 2008 de, http://akimpech.izt.uam.mx/Web_jr/ami213.htm Bus ISA
    (2008) recuperado el 24 de Febrero del 2008 de Wikipedia la
    Enciclopedia Libre, http://es.wikipedia.org/wiki/Bus_ISA Bus PCI
    Express (2008) recuperado el 25 de Febrero del 2008 de Wikipedia
    la Enciclopedia Libre, http://es.wikipedia.org/wiki/PCI-Express
    Bus PCI Express (2008) recuperado el 25 de Febrero del 2008 de,
    http://www.hispatech.com/articulos/html/ibap/pciexpress/pag1.php

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    2.2 Puertos Serie, Paralelo y USB

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    Puerto Serie Los puertos son interfaces de comunicación
    que pueden ser físicas y lógicas. Los puertos
    sirven de E/S para los sistemas de cómputo. El puerto
    más simple y a su vez estandarizado es el serie. 15

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    Puerto Serie En un puerto en serie los datos son transmitidos bit
    por bit. La cual generalmente es simplex pero se pueden
    transmitir en varios sentidos. Generalmente se sigue el
    estándar RS-232 para la comunicación por puerto
    serie, generalmente recibe el nombre de puerto COM
    (communications) 16

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    Puerto Serie Las computadoras actuales ya no poseen este tipo de
    puertos aunque aun se encuentra muy presente en dispositivos
    industriales por que son sencillos, baratos y con mucho soporte
    para periféricos. Los primeros puertos serie tenían
    25 pines los más recientes presentan 9 pines. 17

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    Puerto Serie Son puertos lentos de 19.2 Kbits/s aunque algunos
    llegan a más velocidad (115.2 Kb/s). Esta es su principal
    desventaja por lo que ha sido sustituido por otros tipos de
    puertos como USB y Firewire. Existen otras tecnologías
    como Serial-ATA para mejorar la comunicación de los buses
    de datos. 18

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    Puerto Serie Generalmente los parámetros de un puerto
    serie son: 9600/8N1 que indica una velocidad de 9600 Kb/s, 8 bits
    de transmisión, no hay bit de paridad, y hay un bit de
    parada. Los cables no deben soportar más de 15 metros. Se
    utiliza la UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmiter)
    19

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    RS-232C 20

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    Puerto Paralelo La transmisión de datos a través de
    un puerto paralelo se hace byte tras byte (8 bits) por lo que en
    teoría la comunicación es más rápida
    que un puerto serie. El puerto paralelo mejor conocido es el de
    la impresora (LPT) llamado Centronics (IEEE 1284) pero no es el
    único tipo disponible. 21

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    Puerto Paralelo El puerto Centronics sirve también para
    conectar otros tipos de dispositivos como escáneres,
    redes, unidades Zip, para conectar dos PCs, etc. El puerto LPT1
    está asociado a la dirección de memoria 0x378.
    Otras variantes del puerto paralelo son el Parallel-ATA 22

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    Puerto USB El estándar actual de comunicaciones entre
    dispositivos periféricos. Fue creado en 1996 por un
    conjunto de empresas. En general brindan energía
    suficiente para conectar dispositivos pero en algunos casos se
    requiere de energía extra para poder funcionar. 23

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    USB El puerto USB (Universal Serial Bus) maneja velocidades de
    transmisión elevadas lo cual permite que se puedan
    conectar varios dispositivos a la vez. En la versión 1.0
    se tiene una velocidad de 1.5 Mb/s, en la 1.1 de 12 Mb/s, en la
    2.0 de 480 Mb/s y se espera que en la 3.0 se obtengan hasta 4.8
    Gb/s 24

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    USB 25 Existen dos variantes de los conectores Ay B de diferentes
    tamaños: micro, mini, hembra y macho.

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    Firewire Conocido como IEEE 1394 y como i.link por parte de Sony.
    Es un puerto con funcionalidades muy similares al USB. Su
    velocidad es en su versión 1.0 de 400 Mb/s y en la 2.0 de
    800 Mb/s. La extensión máxima del cable es de hasta
    4.5 metros. 26

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    Firewire Generalmente está mas presente en computadoras
    Mac. Sirve para interconectar dispositivos de altas prestaciones
    como cámaras fotográficas y de video digital,
    discos SCSI y uno de sus puntos fuertes es que puede funcionar
    como cable de red con altas prestaciones. 27

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    2.3 Puertos de Audio

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    Los micrófonos 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.

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    Muestreo La frecuencia de muestreo es el número de
    muestras de señal que se recogen cada segundo. Si se
    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.

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    Tarjeta de sonido ¿QUE ES LA TARJETA DE SONIDO? La tarjeta
    de sonido es un dispositivo que se conecta a la placa base del
    ordenador, o que puede ir integrada en la misma. Reproduce
    música, voz o cualquier señal de audio. A la
    tarjeta de sonido se pueden conectar altavoces, auriculares,
    micrófonos, instrumentos, etc.

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    El pitido que oímos cuando arrancamos el ordenador ha sido
    durante muchos años el único sonido que ha emitido
    el PC, ya que en un principio no fue pensado para manejar sonido,
    el altavoz interno servía únicamente para comunicar
    errores al usuario. Pero el gran cambio surgió cuando
    empezó a aparecer el software que seguramente más
    ha hecho evolucionar a los ordenadores desde su aparición:
    los videojuegos. Además de esto, un poco más tarde
    en plena revolución de la música digital, cuando
    empezaban a popularizarse los instrumentos musicales digitales,
    apareció en el mercado de los PC compatibles una tarjeta
    que lo revolucionó, la tarjeta de sonido SoundBlaster. Por
    fin era posible convertir sonido analógico a digital para
    guardarlo en nuestro PC, y también convertir el sonido
    digital que hay en nuestro PC a analógico y poder
    escucharlo por nuestros altavoces. Posteriormente aparecieron el
    resto de tarjetas, todas más o menos compatibles con la
    exitosa SoundBlaster original, que se convirtió en el
    estándar indiscutible.

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    TIPOS DE TARJETAS Podemos clasificar las tarjetas de sonido
    según los canales que utilizan. Las tarjetas más
    básicas utilizan un sistema 2.1 estéreo, con una
    salida de jack, a la que podemos conectar dos altavoces. Las
    tarjetas cuadrafónicas permiten la reproducción de
    sonido envolvente 3D. Estas tarjetas disponen de dos salidas
    analógicas, lo que permite conectar sistemas de altavoces
    4.1 o 5.1. También suelen incluir la interfaz S/PDIF, para
    el sistema Dolby Digital. Existen otras tarjetas con conectores
    para otros dispositivos, que normalmente tienen un uso
    profesional o semiprofesional, como los MIDI.

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    Conexiones Una tarjeta de sonido puede tener las siguientes
    conexiones: una entrada de línea, entrada para
    micrófono, salida de línea, salida amplificada,
    conector MIDI y conector para Joystick.Las entradas de
    línea, salida y micrófono suele ser un minijack, un
    estándar de conexión de sonido de calidad media,
    que es el comúnmente utilizado en los dispositivos
    portátiles, como los reproductores de CD.

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    Conexiones

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    Otro tipo de conexión es el RCA. Mientras que en el
    minijack, los dos canales de estéreo van juntos, en los
    RCA los canales van por separado, por lo que ofrecen mayor
    calidad. Las entradas y salidas MIDI nos permiten conectar
    instrumentos digitales, de manera que son imprescindibles si
    disponemos de uno de estos aparatos. La entrada nos permite pasar
    el sonido al ordenador, y la salida permite que una
    melodía se reproduzca en el instrumento, a partir de una
    partitura que tenemos en el ordenador.

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