Storicamente, il protocollo di comunicazione RS232 è un vecchio protocollo di comunicazione seriale sviluppato da EIA (Electronics Industry Alliance)/TIA (Telecommunications Industry Association)-232 nell’anno 1962. I moderni design hardware utilizzano innovativi protocolli di comunicazione seriale come USB, Ethernet e Wi-Fi. Ma ancora, RS232 ha dimostrato di essere prominente. Il motivo è che i segnali RS232 si diffondono su distanze più lunghe rispetto ai segnali I2C e TTL seriali., Inoltre, ha una migliore immunità al rumore. È dimostrato di essere compatibile tra diversi produttori per l’interfacciamento di computer e modem.

Che cos’è il protocollo RS232?

In RS232, ‘ RS ‘ sta per Standard consigliato. Definisce la comunicazione seriale utilizzando segnali DTE e DCE. Qui, DTE si riferisce alle apparecchiature terminali dati e DCE si riferisce alle apparecchiature di comunicazione dati. Esempio di dispositivo DTE è un computer e DCE è un modem. Formalmente, è specificato come interfaccia tra apparecchiature DTE e apparecchiature DCE utilizzando lo scambio di dati binari seriali.,

Comunicazione tra DTE e DCE

Il DTE (computer) trasmette le informazioni in serie all’altra apparecchiatura DCE (modem). In questo caso, DTE invia dati binari “11011101” a DCE e DCE invia dati binari “11010101” al dispositivo DTE.

RS232 descrive i livelli di tensione comuni, gli standard elettrici, la modalità operativa e il numero di bit da trasferire da DTE a DCE. Questo standard viene utilizzato per la trasmissione di scambio di informazioni attraverso le linee telefoniche.,

Norme elettriche

Le specifiche elettriche per RS232 vengono aggiornate nel 1969. Specifica le tensioni elettriche, la velocità di rotazione, l’impedenza di linea, la modalità operativa e la velocità di trasmissione.

Livelli di tensione

Le tensioni di linea di RS232 vanno da-25V a +25V. Sono classificate come tensione di segnale e tensione di controllo.

RS232 Livelli di tensione

La tensione del segnale tra +3 V a +25 V rappresenta logica ‘1’ e le tensioni del segnale tra-3 V a-25 V rappresenta logica ‘0’., Mentre i segnali di tensione di controllo usano la logica negativa, cioè la logica ‘ 1 ‘indica -3 a -25 volt e la logica’ 0 ‘ indica +3V a +25V. La tensione da – 3V a +3V è considerata come uno stato indeterminato.

Slew Rate

La variazione della tensione di ingresso determina la velocità alla quale il driver RS232 risponde. Questo è spesso definito come slew rate. Lo standard RS232 mantiene una velocità di rotazione minima con tempi di salita e discesa lenti per ridurre il cross-talk tra segnali vicini. Normalmente, la velocità di rotazione massima consentita è 30V / µsec.,

Impedenza di linea

Il ponte di impedenza tra il driver RS232 e il ricevitore è definito per massimizzare il trasferimento di tensione tra il trasmettitore e il ricevitore. È nell’intervallo da 3KΩ a 7KΩ.

Modalità di funzionamento

I dispositivi RS232 funzionano su segnalazione single-ended (a due fili). Ciò significa che un filo trasmette una tensione alterante e un altro filo è collegato a terra. I segnali single-ended sono influenzati dal rumore indotto dalle differenze nelle tensioni di massa dei circuiti del driver e del ricevitore., Il vantaggio della tecnica single-ended è che richiede meno fili per trasmettere informazioni.

Baud rate

È il numero di bit binari trasferiti al secondo. RS232 supporta velocità di trasmissione da 110 a 230400. Comunemente, la velocità di trasmissione con 1200, 4800, 9600, 115200 sono utilizzati. Determina la velocità con cui i dati devono essere inviati dal trasmettitore al ricevitore.

Nota: La velocità di trasmissione deve essere uguale sia sul lato trasmettitore che sul lato ricevitore.

Interfaccia di comunicazione

RS232 determina la comunicazione tra DTE e DCE utilizzando i connettori DB9 e DB25., I connettori D-sub (DB9, DB25) sono dotati di cavo maschio e femmina. Il connettore DB9 ha 9 pin e il connettore DB25 ha 25 pin con ogni pin che ha una propria funzione.

DB9 Maschio e Femmina Pin

DB25 Pin

Descrizione

a parte le caratteristiche elettriche, RS232 definite le funzioni dei segnali che vengono utilizzati in l’interfaccia seriale. Alcuni di questi sono segnali di terreno, dati, controllo e temporizzazione comuni., Ecco un elenco di segnali utilizzati nella piedinatura RS232.

Nome del Segnale Funzione
messa a Terra di Protezione Questo segnale è collegato a terra del telaio metallico del connettore.
Terreno comune Zero livello di tensione di riferimento per tutti i segnali di controllo.
TxD (Transmit Pin) Per trasmettere dati da DTE a DCE.
RxD (Pin di ricezione) Invia dati da DCE a DTE.,
DTR (Terminale dati pronto) DTE è pronto ad accettare la richiesta.
DCD (Data carrier Detect) DCE accetta un vettore da un DTE situato in posizione remota.
DSR (Data Set Ready) DCE è pronto per inviare e ricevere le informazioni.
RI (Ring Indicator) Rileva la suoneria in entrata sulla linea telefonica.
RTS (Richiesta di invio) DTE chiama DCE per inviare i dati.
RTR (Ready to Receive) DTE è predisposto per ricevere dati provenienti da DCE.,
CTS (Clear To Send) DCE è in uno stato pronto per accettare i dati provenienti da DTE.

Oltre ai segnali precedenti, (segnali primari) RS232 fornisce segnali secondari come DTE secondario, RTS secondario, DCD secondario, TXD secondario e RXD secondario per il collegamento opzionale di DTE e DCE.

Tipi di cavi seriali

Per rendere possibile la comunicazione seriale tra DTE e DCE, esistono due tipi di cavi RS232. Sono modem Null e cavo dritto., Nel cavo null modem, il pin TX (trasmettitore) del connettore maschio è collegato con il pin RX (Ricevitore) della femmina e il pin RX del maschio è collegato al pin TX della femmina.

Null Modem o cavo crossover

Il prossimo è il cavo dritto. Come suggerisce il nome, è un connettore uno a uno, cioè un pin di trasmissione di un dispositivo è collegato al pin di trasmissione di un altro dispositivo e il pin del ricevitore di un dispositivo è collegato al pin del ricevitore di un altro dispositivo., Oltre alle connessioni, la lunghezza del cavo dipende dalla capacità di cablaggio. Secondo la specifica, la lunghezza del cavo è di quasi 80 piedi.

Collegamento cavo diritto

Come funziona la comunicazione RS232?

Il funzionamento di RS-232 può essere compreso dal formato del protocollo. Poiché RS-232 è un protocollo di comunicazione asincrono punto a punto, invia i dati in un’unica direzione. Qui, non è richiesto alcun orologio per sincronizzare il trasmettitore e il ricevitore., Il formato dei dati viene avviato con un bit di avvio seguito da dati binari a 7 bit, bit di parità e bit di stop che vengono inviati uno dopo l’altro.

Formato protocollo

RS232 Framing

La trasmissione inizia con l’invio di un bit di avvio ‘0’. Questo è successo da 7 bit di dati ASCII. Il bit di parità viene aggiunto a questi dati per la convalida del ricevitore. I dati inviati dal trasmettitore devono corrispondere al ricevitore. Infine, la trasmissione viene interrotta utilizzando un bit di stop ed è rappresentata dal binario ‘1’., Generalmente, 1 o 2 bit di stop possono essere inviati.

Nel diagramma sopra, il carattere ASCII ‘A’ viene inviato utilizzando un flusso binario seriale di ‘1 ‘e ‘0’. Durante l’invio dei dati, dovrebbe esserci un certo ritardo tra ogni bit. Questo ritardo è considerato come tempo inattivo e la linea RS232 è allo stato logico negativo (- 12V).

Che cos’è la stretta di mano?

Handshaking è il processo di scambio di segnali di informazione tra il mittente (trasmettitore) e il ricevitore. Questi segnali creano un collegamento di comunicazione tra il trasmettitore e il ricevitore. In RS232, ci sono due tipi di handshaking., Sono handshaking hardware e handshaking software.

Handshaking

I connettori DB9 e Db25 sono utilizzati a scopo handshaking. Quando non viene eseguito alcun handshaking, solo il TxD (Trasmettitore) e RxD sono accoppiati in modo incrociato. Altri pin, RTS, CTS, DSR e DTR sono collegati in modo loopback.

Per utilizzare la tecnica di handshaking, RTS e CTS sono accoppiati incrociati. Inoltre, DTR e DSR sono collegati anche in modalità incrociata.

Perché usare l’Handshaking?,

Per inviare e ricevere le informazioni senza perdita di dati, è necessario mantenere una comunicazione robusta tra il trasmettitore e il ricevitore. Per fare ciò, viene utilizzato il buffer. Il buffer è una posizione di archiviazione temporanea che consente al trasmettitore e al ricevitore di memorizzare i dati fino a quando le informazioni non vengono elaborate l’una dall’altra a velocità diverse.

Flusso di dati

Nel diagramma sopra, il trasmettitore e il ricevitore hanno il proprio buffer. Il buffer di trasmissione contiene i caratteri da inviare al ricevitore., Mentre il buffer di ricezione contiene i caratteri ricevuti dal trasmettitore. Se il trasmettitore invia i dati a una velocità maggiore, il ricevitore potrebbe non ricevere. In questo caso, il carattere ‘ C ‘ viene perso dal ricevitore. Per evitare ciò, viene utilizzato l’handshaking. Handshaking consente al trasmettitore e al ricevitore di concordare prima che la comunicazione inizi.

Handshaking hardware

Il controllo del flusso di trasmissione e ricezione dei dati avviene tramite handshaking hardware. Utilizza segnali di controllo DTR, DSR, RTS e segnali CTS., In genere, quando si stabilisce la comunicazione tra un computer e un modem vengono utilizzati segnali RTS e CTS.

Interrompe la sostituzione dei dati nel buffer del ricevitore. I segnali sono mantenuti in uno stato elevato (logica ‘1’) per attivare l’handshaking.

Handshaking software

Questo tipo di handshaking utilizza due caratteri ASCII per la comunicazione start-stop. Quindi, questo è noto come controllo del flusso del software. Handshaking software utilizzare il carattere XON / XOFF per controllare la comunicazione seriale. ‘XON’ rappresenta Ctrl + S o carattere ASCII 11, mentre ‘XOFF’ rappresenta Ctrl + Q o ASCII 13., Questo handshaking richiede 3 fili. Sono TXD, RXD e segnale GND.

Quando il carattere’ XOFF ‘è abilitato, la comunicazione viene chiusa fino a quando il carattere’ XON ‘ non viene ricevuto dal trasmettitore. In alcuni casi, il buffer del ricevitore potrebbe sovraccaricare il che fa sì che il ricevitore invii automaticamente “XOFF” al trasmettitore.

Come funziona l’Handshaking?

Nello stato iniziale, la linea RTS viene tirata in alto dal DTE per riattivare il DCE. In questo stato non vengono trasmessi dati. Dopo di che, DCE mette la linea CTS alta per ricevere i dati. Questo rende il DTE per rispondere e impostare il DTR nello stato ALTO., Ora, il trasferimento dei dati avviene. Dopo il completamento del trasferimento dei dati, sia RTS che DTR vengono tirati in BASSO da DTE. Quindi, DCE attiva la linea CTS allo stato BASSO. Questo interrompe il DTE per trasmettere i dati.

RS232 Handshaking Signals

In questo modo, handshaking avviene su richiesta DTE, prendendo il controllo del collegamento di comunicazione e consente il trasferimento dei dati DCE.

Differenza tra RS232 e UART

La differenza principale tra RS232 e UART protocollo è i livelli di tensione., Oltre a questo, entrambi supportano la comunicazione half duplex e full duplex.

I microcontrollori non tollerano tensioni RS232 e potrebbero essere danneggiati. Per evitare ciò, viene utilizzato UART (Universal Asynchronous Transmitter Receiver). Invia e riceve i dati in forma seriale. Per eseguire la conversione di livello delle tensioni, viene utilizzato il driver IC RS232 come MAX232 tra l’UART e la porta seriale.,

RS232 – UART

Vantaggi

I vantaggi di RS232 lo rendono un’interfaccia seriale standard per la comunicazione da sistema a sistema e anche per i seguenti vantaggi.

  • Semplice progettazione del protocollo.
  • L’overhead hardware è inferiore alla comunicazione parallela.
  • Standard consigliato per applicazioni a breve distanza.
  • Compatibile con la comunicazione DTE e DCE.
  • Protocollo a basso costo per lo sviluppo.,

Svantaggi

Le limitazioni del protocollo RS232 sono, non supporta la comunicazione full-duplex ed è un protocollo single-ended che sposta il potenziale di terra. Inoltre, la lunghezza del cavo più lungo introduce cross talk durante la comunicazione seriale. Quindi, questo protocollo è limitato per la comunicazione a lunga distanza.

Applicazioni

La comunicazione RS232 viene utilizzata in diverse applicazioni. Alcuni di questi sono:

  • Dispositivi Teletypewriter.
  • Applicazioni demodulatore.
  • Interfaccia porta COM PC.
  • Nei sistemi embedded per il debug.,
  • Modem e stampanti.
  • Attrezzature portatili.
  • Controller CNC, debugger software ecc.
  • Scanner di codici a barre e terminali POS (Point of Sales).

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