Capítulo 26. Comunicações Seriais

Existem vários tipos diferentes de cabos seriais. Os dois tipos mais comuns são cabo null-modem e cabo padrão RS-232. A documentação do hardware deve descrever o tipo de cabo necessário.

Estes dois tipos de cabos diferem em como os fios são conectados ao conector. Cada fio representa um sinal, com os sinais definidos resumidos em RS-232C Nomes dos Sinais. Um cabo serial padrão passa todos os sinais RS-232C diretamente. Por exemplo, o pino "Transmitted Data" em uma extremidade do cabo vai para o pino "Transmitted Data" na outra extremidade. Este é o tipo de cabo usado para conectar um modem ao sistema FreeBSD e também é apropriado para alguns terminais.

Um cabo de modem nulo alterna o pino "Transmitted Data" do conector em uma extremidade com o pino "Received Data" na outra extremidade. O conector pode ser um DB-25 ou um DB-9.

Um cabo de modem nulo pode ser construído usando as conexões de pinos resumidas em Cabo Null-Modem DB-25 para DB-25, Cabo DB-9 para DB-9 Null-Modem e Cabo DB-9 para DB-25 Null-Modem. Enquanto o padrão exige um pino direto 1 para fixar uma linha "Protective Ground", ele é freqüentemente omitido. Alguns terminais funcionam usando apenas os pinos 2, 3 e 7, enquanto outros exigem configurações diferentes. Em caso de dúvida, consulte a documentação do hardware.

As portas seriais são os dispositivos através dos quais os dados são transferidos entre o computador host do FreeBSD e o terminal. Vários tipos de portas seriais existem. Antes de comprar ou construir um cabo, verifique se ele irá se encaixar nas portas do terminal e no sistema FreeBSD.

A maioria dos terminais tem portas DB-25. Os computadores pessoais podem ter portas DB-25 ou DB-9. Um cartão serial multiportas pode ter portas RJ-12 ou RJ-45/. Consulte a documentação que acompanha o hardware para especificações sobre o tipo de porta ou verifique visualmente o tipo de porta.

No FreeBSD, cada porta serial é acessada através de uma entrada em /dev. Existem dois tipos diferentes de entradas:

O FreeBSD também fornece dispositivos de inicialização (/dev/ttyuN.init e /dev/cuauN.init ou /dev/cuadN.init) e dispositivos de bloqueio (/dev/ttyuN.lock e /dev/cuauN.lock ou /dev/cuadN.lock). Os dispositivos de inicialização são utilizados para inicializar os parâmetros da porta de comunicações de cada vez que uma porta é aberta, tal como o crtscts para modems que usam RTS/CTS sinalização para controle de fluxo. Os dispositivos de bloqueio são usados para bloquear sinalizadores nas portas para impedir que usuários ou programas alterem determinados parâmetros. Consulte termios(4), sio(4), e stty(1) para obter informações sobre configurações de terminal, bloqueio e inicialização de dispositivos e configuração de opções de terminal, respectivamente.

Por padrão, o FreeBSD suporta quatro portas seriais que são comumente conhecidas como COM1, COM2, COM3 e COM4. O FreeBSD também suporta placas de interfaces seriais multi-port, como o BocaBoard 1008 e 2016, bem como placas multi-port mais inteligentes, como as feitas pela Digiboard. No entanto, o kernel padrão procura apenas as portas padrão COM.

Para ver se o sistema reconhece as portas seriais, procure por mensagens de inicialização do sistema que começam com uart:

Se o sistema não reconhecer todas as portas seriais necessárias, entradas adicionais podem ser adicionadas ao /boot/device.hints. Este arquivo já contém entradas hint.uart.0.* para entradas COM1 e hint.uart.1.* para COM2. Ao adicionar uma entrada de porta para COM3 use 0x3E8 e para COM4 use 0x2E8. Endereços comuns de IRQ são 5 para COM3 e 9 para COM4.

Para determinar o conjunto padrão de configurações de terminal E/S usadas pela porta, especifique o nome do dispositivo. Este exemplo determina as configurações para a porta de chamada em COM2:

A inicialização de dispositivos seriais em todo o sistema é controlada por /etc/rc.d/serial. Este arquivo afeta as configurações padrão dos dispositivos seriais. Para alterar as configurações de um dispositivo, use stty. Por padrão, as configurações alteradas estão em vigor até que o dispositivo seja fechado e, quando o dispositivo for reaberto, volte para o conjunto padrão. Para alterar permanentemente o conjunto padrão, abra e ajuste as configurações do dispositivo de inicialização. Por exemplo, para ativar o modo CLOCAL, comunicação de 8 bits e controle de fluxo XON/XOFF para ttyu5, digite:

Para impedir que determinadas configurações sejam alteradas por um aplicativo, faça ajustes no dispositivo de bloqueio. Por exemplo, para bloquear a velocidade de ttyu5 para 57600 bps, digite:

Agora, qualquer aplicativo que abra ttyu5 e tente alterar a velocidade da porta será bloqueado com 57600 bps.

Esta seção descreve como configurar um sistema FreeBSD para ativar uma sessão de login em um terminal serial. Assume-se que o sistema reconhece a porta serial a qual o terminal está conectado e que o terminal está conectado com o cabo correto.

No FreeBSD, o init lê o /etc/ttys e inicia um processo getty nos terminais disponíveis. O processo getty é responsável por ler um nome de login e iniciar o programa login. As portas no sistema FreeBSD que permitem logins estão listadas em /etc/ttys. Por exemplo, o primeiro console virtual, ttyv0, possui uma entrada nesse arquivo, permitindo logins no console. Este arquivo também contém entradas para os outros consoles virtuais, portas seriais e pseudo-ttys. Para um terminal com fio, a entrada /dev da porta serial é listada sem a parte /dev. Por exemplo, /dev/ttyv0 está listado como ttyv0.

Por padrão o /etc/ttys configura o suporte para as quatro primeiras portas seriais, ttyu0 até ttyu3:

Ao conectar um terminal a uma destas portas, modifique a entrada padrão para definir a velocidade e o tipo de terminal necessários, para ligar o dispositivo on e, se necessário, para alterar o secure da porta. Se o terminal estiver conectado a outra porta, adicione uma entrada para a porta.

Configurando Entradas de Terminal configura dois terminais em /etc/ttys. A primeira entrada configura um Wyse-50 conectado ao COM2. A segunda entrada configura um computador antigo executando o software do terminal Procomm emulando um terminal VT-100. O computador está conectado à sexta porta serial em uma placa serial com várias portas.

Depois de fazer qualquer alteração em /etc/ttys, envie um sinal SIGHUP (hangup) para o processo init para forçá-lo a reler seu arquivo de configuração:

Como o init é sempre o primeiro processo executado em um sistema, ele sempre tem um processo ID de 1.

Se tudo estiver configurado corretamente, todos os cabos estiverem no lugar e os terminais ligados, um processo getty deverá estar em execução em cada terminal e as solicitações de login deverão estar disponíveis em cada terminal.

Mesmo com a mais meticulosa atenção aos detalhes, algo poderia dar errado ao configurar um terminal. Aqui está uma lista de sintomas comuns e algumas correções sugeridas.

Se nenhum prompt de login aparecer, verifique se o terminal está conectado e ligado. Se for um computador pessoal atuando como um terminal, verifique se ele está executando o software de emulação de terminal na porta serial correta.

Certifique-se de que o cabo esteja conectado firmemente ao terminal e ao computador do FreeBSD. Certifique-se de que é o tipo certo de cabo.

Certifique-se de que o terminal e o FreeBSD concordem com as configurações de taxa e paridade de bps. Para um terminal de exibição de vídeo, verifique se os controles de contraste e brilho estão ativados. Se for um terminal de impressão, verifique se o papel e a tinta estão em bom estado.

Use ps para certificar-se de que um processo getty esteja em execução e atendendo ao terminal. Por exemplo, a listagem a seguir mostra que um getty está sendo executado na segunda porta serial, ttyu1, e está usando a entrada std.38400 em /etc/gettytab:

Se nenhum processo getty estiver em execução, certifique-se de que a porta esteja ativada em /etc/ttys. Lembre-se de executar kill -HUP 1 após modificar /etc/ttys.

Se o processo getty estiver em execução, mas o terminal ainda não exibir um prompt de login ou se exibir um prompt, mas não aceitar entrada digitada, o terminal ou cabo poderá não suportar handshaking de hardware. Tente alterar a entrada em /etc/ttys de std.38400 para 3wire.38400 e, em seguida, execute kill -HUP 1 depois de modificar o /etc/ttys. A entrada 3wire é semelhante a std, mas ignora handshaking de hardware. Pode ser necessário reduzir a taxa de transmissão ou ativar o controle de fluxo de software ao usar 3wire para evitar buffer overflows.

Se aparecer lixo em vez de um prompt de login, certifique-se de que o terminal e o FreeBSD concordem com as configurações de taxa e paridade de bps. Verifique os processos getty para certificar-se de que o tipo correto getty esteja em uso. Se não, edite /etc/ttys e execute kill -HUP 1.

Se os caracteres aparecerem duplicados e a senha aparecer quando digitada, alterne o terminal ou o software de emulação de terminal de "half duplex" ou "local echo" para "full duplex."

Como nos terminais, o init gera um processo getty para cada porta serial configurada usada para conexões de dial-in. Quando um usuário disca a linha do modem e os modems se conectam, o sinal "Carrier Detect" é informado pelo modem. O kernel percebe que a portadora foi detectada e instrui o getty a abrir a porta e exibir um prompt login: na velocidade da linha inicial especificada. Em uma configuração típica, se caracteres de lixo forem recebidos, geralmente devido à velocidade de conexão do modem ser diferente da velocidade configurada, o getty tenta ajustar as velocidades de linha até receber caracteres razoáveis. Depois que o usuário digita seu nome de login, o getty executa o login, que conclui o processo de login solicitando a senha do usuário e iniciando o shell do usuário.

Existem duas escolas de pensamento sobre modems dial-up. Um método de configuração é definir os modems e sistemas de modo que, independentemente da velocidade em que um usuário remoto disca, a interface de discagem RS-232 seja executada em uma velocidade travada. O benefício dessa configuração é que o usuário remoto sempre vê um prompt de login do sistema imediatamente. A desvantagem é que o sistema não sabe qual é a verdadeira taxa de dados do usuário, portanto, programas em tela cheia como o Emacs não ajustam seus métodos de tela para melhorar a resposta para conexões mais lentas.

O segundo método é configurar a interface RS-232 para variar sua velocidade com base na velocidade de conexão do usuário remoto. Como o getty não compreende o relatório de velocidade de conexão de nenhum modem em particular, ele fornece uma mensagem login: em uma velocidade inicial e observa os caracteres que retornam em resposta. Se o usuário vê lixo, eles devem pressionar Enter até que um prompt reconhecível seja exibido. Se as taxas de dados não corresponderem, getty verá qualquer coisa que o usuário digita como lixo, e tentará a próxima velocidade e informará novamente o prompt login:. Esse procedimento normalmente leva apenas um pressionamento de tecla ou dois antes que o usuário veja um bom prompt. Essa seqüência de login não parece tão limpa quanto o método de velocidade travada, mas um usuário em uma conexão de baixa velocidade deve receber uma melhor resposta interativa de programas em tela cheia.

Ao travar a taxa de comunicação de dados de um modem a uma velocidade específica, nenhuma alteração em /etc/gettytab deve ser necessária. No entanto, para uma configuração de velocidade compatível, entradas adicionais podem ser necessárias para definir as velocidades a serem usadas para o modem. Este exemplo configura um modem de 14,4 Kbps com uma velocidade de interface superior de 19,2 Kbps usando conexões de 8 bits sem paridade. Ele configura o getty para iniciar a taxa de comunicação para uma conexão V.32bis a 19,2 Kbps, passando por 9600 bps, 2400 bps, 1200 bps, 300 bps e de volta para 19,2 Kbps. O ciclo de taxa de comunicação é implementado com o recurso nx= (proxima tabela). Cada linha usa uma entrada tc= (continuação de tabela) para selecionar o restante das configurações para uma taxa de dados específica.

Para um modem de 28,8 Kbps ou para aproveitar a compactação em um modem de 14,4 Kbps, use uma taxa de comunicação mais alta, conforme mostrado neste exemplo:

Para uma CPU lenta ou um sistema altamente carregado sem portas seriais baseadas no 16550A, esta configuração pode produzir erros sio "silo" a 57,6 Kbps.

A configuração do /etc/ttys é similar a Configurando Entradas de Terminal, mas um argumento diferente é passado para o getty e dialup é usado para o tipo de terminal. Substitua xxx pelo processo init que será executado no dispositivo:

O tipo de terminal dialup pode ser alterado. Por exemplo, definir vt102 como o tipo de terminal padrão permite que os usuários usem a emulação VT102 em seus sistemas remotos.

Para uma configuração de velocidade travada, especifique a velocidade com um tipo válido listado em /etc/gettytab. Este exemplo é para um modem cuja velocidade de porta está travada em 19,2 Kbps:

Em uma configuração de velocidade correspondente, a entrada precisa referenciar a entrada inicial apropriada "auto-baud" em /etc/gettytab. Para continuar o exemplo de um modem com velocidade correspondente que começa em 19,2 Kbps, use esta entrada:

Depois de editar o /etc/ttys, espere até que o modem esteja devidamente configurado e conectado antes de sinalizar o init:

Modems de alta velocidade, como os modems V.32, V.32bis e V.34, usam hardware (RTS/CTS) para controle de fluxo. Use o stty para definir a flag de controle de fluxo de hardware para a porta do modem. Este exemplo define a flag crtscts na inicialização dos dispositivos COM2 de dial-in e de dial-out:

Esta seção fornece algumas dicas para solucionar problemas de um modem dial-up que não se conecta há um sistema FreeBSD.

Conecte o modem ao sistema FreeBSD e inicialize o sistema. Se o modem tiver luzes de indicação de status, observe se o indicador DTR do modem acende quando o prompt login: é exibido no console do sistema. Se acender, isso deve significar que o FreeBSD iniciou um processo getty na porta de comunicação apropriada e está aguardando o modem aceitar uma chamada.

Se o indicador DTR não acender, faça o login no sistema FreeBSD através do console e digite ps ax para ver se o FreeBSD está executando um processo getty na porta correta:

Se a segunda coluna contiver um d0 em vez de um ?? e o modem ainda não aceitou uma chamada, isso significa que o getty completou sua chamada na porta de comunicações. Isso pode indicar um problema com o cabeamento ou com um modem configurado incorretamente porque o getty não deve conseguir abrir a porta de comunicação até que o sinal de detecção da portadora tenha sido declarado pelo modem.

Se nenhum processo getty estiver aguardando para abrir a porta, verifique se a entrada da porta está correta no /etc/ttys. Além disso, verifique o /var/log/messages para ver se há alguma mensagem de log do init ou do getty.

Em seguida, tente discar para o sistema. Certifique-se de usar 8 bits, sem paridade e 1 bit de stop no sistema remoto. Se um prompt não aparecer imediatamente ou o prompt mostrar lixo, tente pressionar Enter uma vez por segundo durante alguns segundos. Se ainda não houver nenhum prompt de login:, tente enviar um BREAK. Ao usar um modem de alta velocidade, tente discar novamente após travar a velocidade da interface do modem de discagem.

Se ainda não houver o prompt login:, verifique novamente o /etc/gettytab e faça um double-check:

Se o modem no sistema FreeBSD não responder, verifique se o modem está configurado para atender o telefone quando o DTR é ativado. Se o modem parece estar configurado corretamente, verifique se a linha DTR é ativada, verificando as luzes indicadoras do modem.

Se ainda assim não funcionar, tente enviar um e-mail para a lista de discussão de perguntas gerais do FreeBSD descrevendo o modem e o problema.

Um dialer Hayes genérico está incorporado no tip. Use at=hayes em /etc/remote.

O driver Hayes não é inteligente o suficiente para reconhecer alguns dos recursos avançados de mensagens de modems mais recentes como BUSY, NO DIALTONE ou CONNECT 115200. Desative essas mensagens ao usar o tip com o ATX0&W.

O tempo limite de discagem para o tip é de 60 segundos. O modem deve usar algo menor, ou então o tip irá achar que existe um problema de comunicação. Tente usar ATS7=45&W.

Crie uma entrada "direct" em /etc/remote. Por exemplo, se o modem estiver conectado à primeira porta serial, /dev/cuau0, use a seguinte linha:

Use a taxa mais alta de bps que o modem suporta no recurso br. Em seguida, digite tip cuau0 para conectar-se ao modem.

Ou use cu como root com o seguinte comando:

line é a porta serial, tal como /dev/cuau0, e speed é a velocidade, tal como 57600 . Quando terminar de digitar os comandos AT, digite ~. para sair.

O @ na capability do número de telefone diz ao tip para procurar em /etc/phones um número de telefone. Mas, o sinal. @ também é um caractere especial em arquivos de capablity como o /etc/remote, então ele precisa ser escapado com uma barra invertida:

Coloque uma entrada "genérica" em /etc/remote. Por exemplo:

Isto deve funcionar agora:

Usuários que preferem comando cu ao tip, podem usar uma entrada cu genérica:

e digite:

Coloque uma entrada para tip1200 ou cu1200, mas vá em frente e use qualquer taxa bps apropriada com o capability br. O tip acha que um bom padrão é de 1200 bps, e é por isso que ele procura por uma entrada tip1200. No entanto, 1200 bps não precisa ser usado.

Em vez de esperar até conectar-se e digitar CONNECT_host_ a cada vez, use o recurso cm do tip. Por exemplo, estas entradas no /etc/remote permitirão que você digite tip pain ou tip muffin para conectar-se aos hosts pain ou muffin e tip deep13 para conectar ao servidor de terminal.

Isto geralmente é um problema em que uma universidade tem várias linhas de modems e vários milhares de estudantes tentando usá-las.

Faça uma entrada em /etc/remote e use @ para o recurso pn:

Em seguida, liste os números de telefone em /etc/phones:

O tip tentará cada número na ordem listada, depois desistirá. Para continuar tentando, execute o tip em um loop while.

O Ctrl+P é o caracter "force" padrão, usado para dizer ao tip que o próximo caractere é um dado literal. O caractere force pode ser definido para qualquer outro caractere com o escape ~s, o que significa "definir uma variável."

Digite ~sforce=single-char seguido por uma nova linha. Onde single-char é qualquer caractere único. Se o single-char for omitido, o caractere force será o caractere nulo, que é acessado digitando-se Ctrl+2 ou Ctrl+Espace. Um valor muito bom para single-char é o Shift+Ctrl+6, que é usado apenas em alguns servidores de terminal.

Para alterar o caractere force, especifique o seguinte em ~/.tiprc:

Isso acontece quando o Ctrl+A é pressionado, o qual corresponde ao tip "raise character", especialmente concebido para pessoas coma tecla de caps-lock quebrada. Use ~s para definir raisechar para algo razoável. Ele pode ser configurado para ser o mesmo que o caractere de force, se nenhum recurso for usado.

Aqui está um exemplo do ~/.tiprc para os usuários do Emacs que precisam digitar Ctrl+2 e Ctrl+A:

O ^^ é Shift+Ctrl+6.

Ao falar com outro sistema operacional semelhante ao UNIX™, os arquivos podem ser enviados e recebidos usando ~p (put) e ~t (take). Esses comandos executam cat e echo no sistema remoto para aceitar e enviar arquivos. A sintaxe é:

~p local-file [ remote-file ]

~t remote-file [ local-file ]

Não há verificação de erros, então outro protocolo, como zmodem, provavelmente deveria ser usado.

Para receber arquivos, inicie o programa de envio no terminal remoto. Em seguida, digite ~C rz para começar a recebê-los localmente.

Para enviar arquivos, inicie o programa de recebimento no terminal remoto. Em seguida, digite ~C sz files para enviá-los ao sistema remoto.

Esta seção fornece uma visão geral rápida da configuração do console serial. Este procedimento pode ser usado quando o terminal burro é conectado ao COM1.

Se uma configuração diferente for necessária, consulte a próxima seção para obter uma explicação de configuração mais detalhada.

Esta seção fornece uma explicação mais detalhada das etapas necessárias para configurar um console serial no FreeBSD.

Durante o terceiro estágio do processo de inicialização, ainda é possível alternar entre o console interno e o console serial definindo as variáveis de ambiente apropriadas no carregador de inicialização. Veja loader(8) para obter maiores informações.

Por padrão, as configurações da porta serial são 9600 baud, 8 bits, sem paridade e 1 bit de parada. Para alterar a velocidade do console padrão, use uma das seguintes opções:

Para configurar a capacidade de inserir o depurador de kernel no console serial, inclua as seguintes opções em um arquivo de configuração de kernel personalizado e compile o kernel usando as instruções em Configurando o kernel do FreeBSD. Observe que, embora isso seja útil para diagnósticos remotos, também é perigoso se um BREAK espúrio for gerado na porta serial. Consulte ddb(4) e ddb(8) para mais informações sobre o depurador do kernel.