historycznie protokół komunikacyjny RS232 jest starym szeregowym protokołem komunikacyjnym opracowanym przez EIA (Electronics Industry Alliance) / TIA (Telecommunications Industry Association)-232 w roku 1962. Nowoczesne konstrukcje sprzętowe wykorzystują innowacyjne protokoły komunikacji szeregowej, takie jak USB, Ethernet i Wi-Fi. Ale nadal RS232 okazał się wybitny. Powodem jest to, że sygnały RS232 rozprzestrzeniają się na większe odległości w porównaniu do sygnałów I2C i szeregowych TTL., Co więcej, ma lepszą odporność na hałas. Udowodniono, że jest kompatybilny z różnymi producentami dla komputerów i modemów.

co to jest protokół RS232?

W RS232 'RS' oznacza zalecany Standard. Definiuje komunikację szeregową za pomocą sygnałów DTE i DCE. W tym przypadku DTE odnosi się do urządzeń końcowych danych, a DCE odnosi się do Urządzeń Do Transmisji Danych. Przykładem urządzenia DTE jest komputer, a DCE to modem. Formalnie określa się go jako interfejs między sprzętem DTE a sprzętem DCE wykorzystującym szeregową wymianę danych binarnych.,

komunikacja pomiędzy DTE i DCE

DTE (komputer) przesyła informacje seryjnie do drugiego urządzenia końcowego DCE (modemu). W tym przypadku DTE wysyła dane binarne „11011101” do DCE, a DCE wysyła dane binarne „11010101” do urządzenia DTE.

RS232 opisuje wspólne poziomy napięcia, standardy Elektryczne, Tryb pracy i liczbę bitów do przeniesienia z DTE do DCE. Standard ten jest używany do transmisji wymiany informacji za pośrednictwem linii telefonicznych.,

normy elektryczne

Specyfikacje elektryczne dla RS232 są aktualizowane w roku 1969. Określa napięcia elektryczne, prędkość obrotową, impedancję linii, tryb pracy i szybkość transmisji.

poziomy napięcia

napięcia linii RS232 wahają się od-25V do +25V. są one klasyfikowane jako Napięcie sygnału i napięcie sterujące.

poziomy napięcia RS232

Napięcie sygnału od +3V do +25V reprezentuje logikę „1”, A napięcia sygnału od-3V do-25V reprezentuje logikę „0”., Natomiast sygnały napięcia sterującego wykorzystują logikę ujemną, tzn. logika ” 1 „wskazuje od -3 do -25 V, a logika” 0 ” wskazuje od +3V do +25V. napięcie od – 3V do +3V jest uważane za stan nieokreślony.

zmiana napięcia wejściowego określa szybkość reakcji sterownika RS232. Jest to często określane jako prędkość obrotowa. Standard RS232 utrzymuje minimalną prędkość obrotową z powolnym czasem wzrostu i upadku, aby zmniejszyć rozmowę krzyżową między sąsiednimi sygnałami. Zwykle maksymalna dopuszczalna prędkość obrotowa wynosi 30V / µsec.,

Impedancja linii

impedancja pomostowa między sterownikiem RS232 a odbiornikiem jest zdefiniowana w celu maksymalizacji transferu napięcia między nadajnikiem a odbiornikiem. Znajduje się w zakresie od 3KΩ do 7KΩ.

tryb Pracy

urządzenia RS232 pracują na sygnalizacji single-ended (dwuprzewodowej). Oznacza to, że jeden przewód transmituje zmieniające się napięcie, a drugi przewód jest podłączony do masy. Na sygnały Single-ended wpływa szum wywołany różnicami napięć uziemienia w obwodach sterownika i odbiornika., Zaletą techniki single-ended jest to, że wymaga mniej przewodów do przesyłania informacji.

Szybkość Transmisji

jest to liczba bitów binarnych przesyłanych na sekundę. RS232 obsługuje prędkości transmisji od 110 do 230400. Powszechnie stosuje się szybkość transmisji z 1200, 4800, 9600, 115200. Określa prędkość, z jaką dane mają być wysyłane z nadajnika do odbiornika.

uwaga: szybkość transmisji musi być taka sama zarówno po stronie nadajnika, jak i po stronie odbiornika.

interfejs komunikacyjny

RS232 określa komunikację między DTE i DCE za pomocą złączy DB9 i DB25., Złącza D-sub (DB9, DB25) są dostarczane z kablem męskim i żeńskim. Złącze DB9 ma 9 pinów, A złącze DB25 ma 25 pinów, a każdy pin ma własną funkcję.

pinouty DB9 męskie i żeńskie

pinouty DB25

Opis funkcjonalny

oprócz charakterystyki elektrycznej, RS232 zdefiniował funkcje sygnałów, które są używane w interfejsie szeregowym. Niektóre z nich to wspólna płaszczyzna, dane, sygnały sterujące i czasowe., Oto lista sygnałów używanych w pinu RS232.

Nazwa sygnału funkcja
ochrona uziemienie ten sygnał jest podłączony do masy obudowy metalowego złącza.
wspólny grunt zerowy poziom napięcia odniesienia dla wszystkich sygnałów sterujących.
TXD (Transmit Pin) do przesyłania danych z DTE do DCE.
RxD (Receive Pin) wysyła dane z DCE do DTE.,
DTR (Data Terminal Ready) DTE jest gotowy do przyjęcia żądania.
DCD (Data carrier Detect) DCE akceptuje nośnik z DTE znajdującego się w zdalnej lokalizacji.
DSR (Data Set Ready) DCE jest przygotowany do wysyłania i odbierania informacji.
Ri (wskaźnik dzwonka) wykrywa przychodzący sygnał dzwonka na linii telefonicznej.
RTS (Request to Send) DTE call for DCE to send the data.
RTR (Ready to Receive) DTE jest przystosowany do odbioru danych pochodzących z DCE.,
CTS (Clear to Send) DCE jest w stanie gotowym do przyjęcia danych pochodzących z DTE.

inne niż powyższe sygnały, (sygnały podstawowe) RS232 dostarcza sygnały wtórne, takie jak wtórne DTE, wtórne RTS, wtórne DCD, wtórne TXD i wtórne RxD do opcjonalnego połączenia DTE i DCE.

rodzaje kabli szeregowych

aby umożliwić komunikację szeregową między DTE i DCE, istnieją dwa rodzaje kabli RS232. Są to Modem zerowy i kabel prosty., W kablu modemu null pin TX (Nadajnik) złącza męskiego jest połączony z pinem RX (Odbiornik) żeńskiego, a pin RX męskiego jest podłączony do pinu TX żeńskiego.

Null Modem lub kabel Crossover

następny jest Kabel prosto przelotowy. Jak sama nazwa wskazuje, jest to złącze jeden do jednego, tj. pin transmisji jednego urządzenia jest podłączony do pin transmisji innego urządzenia i pin odbiornika jednego urządzenia jest podłączony do pin odbiornika innego urządzenia., Poza połączeniami Długość kabla zależy od pojemności okablowania. Zgodnie ze specyfikacją Długość kabla wynosi prawie 80 stóp.

proste połączenie kablowe

jak działa Komunikacja RS232?

praca RS-232 może być rozumiana przez format protokołu. Ponieważ RS-232 jest asynchronicznym protokołem komunikacyjnym punkt-punkt, przesyła dane w jednym kierunku. Tutaj nie jest wymagany zegar do synchronizacji nadajnika i odbiornika., Format danych jest inicjowany bitem startowym, a następnie 7-bitowymi danymi binarnymi, bitem parzystości i bitem stopu, które są wysyłane jeden po drugim.

Format protokołu

ramkowanie RS232

transmisja rozpoczyna się od wysłania bitu początkowego '0′. Następstwem tego jest 7 bitów danych ASCII. Bit parzystości jest dołączany do tych danych w celu walidacji odbiornika. Dane wysyłane z nadajnika powinny pasować do odbiornika. W końcu transmisja jest zatrzymywana za pomocą bitu stopu i jest reprezentowana przez binarną „1”., Ogólnie można wysłać 1 lub 2 bity stopu.

na powyższym diagramie znak ASCII' A ' jest wysyłany za pomocą szeregowego strumienia binarnego '1 'i ' 0′. podczas wysyłania danych, pomiędzy każdym bitem powinno być pewne opóźnienie. Opóźnienie to jest uważane za czas nieaktywny, a linia RS232 znajduje się w ujemnym stanie logicznym (-12V).

Co to jest Handshaking?

Handshaking to proces wymiany sygnałów informacyjnych pomiędzy nadawcą (nadajnikiem) i odbiornikiem. Sygnały te budują łącze komunikacyjne między nadajnikiem a odbiornikiem. W RS232 istnieją dwa rodzaje handshakingu., Są to sprzętowe handshaking i software handshaking.

Handshaking

złącza DB9 i Db25 są używane do handshakingu. Gdy nie wykonuje się handshakingu, tylko TXD (Nadajnik) i RXD są sprzężone krzyżowo. Inne piny, RTS, CTS, DSR i DTR są połączone w sposób loopback.

aby użyć techniki handshaking, RTS i CTS są sprzężone krzyżowo. Ponadto DTR i DSR są również podłączone w trybie krzyżowym.

dlaczego warto używać Handshakingu?,

aby wysyłać i odbierać informacje bez utraty danych, konieczne jest utrzymanie solidnej komunikacji między nadajnikiem a odbiornikiem. W tym celu używany jest bufor. Bufor jest tymczasowym miejscem przechowywania, które pozwala nadajnikowi i odbiornikowi przechowywać dane, dopóki informacje nie są przetwarzane przez siebie z różnymi prędkościami.

przepływ danych

na powyższym schemacie nadajnik i odbiornik mają swój własny bufor. Bufor transmisji zawiera znaki, które mają być wysłane do odbiornika., Podczas gdy bufor odbioru zawiera znaki odebrane z nadajnika. Jeśli nadajnik wysyła dane z większą prędkością, odbiornik może nie odbierać. W tym przypadku odbiorca nie dostrzega znaku „C”. Aby tego uniknąć, używa się handshaking. Handshaking pozwala nadajnikowi i odbiornikowi uzgodnić urządzenie przed rozpoczęciem komunikacji.

sprzętowy Handshaking

kontrola przepływu transmisji i odbioru danych odbywa się za pomocą sprzętowego handshakingu. Wykorzystuje sygnały sterujące DTR, DSR, RTS i sygnały CTS., Zazwyczaj przy nawiązywaniu komunikacji między komputerem a modemem wykorzystywane są sygnały RTS i CTS.

zatrzymuje wymianę danych w buforze odbiornika. Sygnały są przechowywane w stanie wysokim (logika „1”), Aby aktywować handshaking.

Software Handshaking

Ten typ handshakingu używa dwóch znaków ASCII do komunikacji start-stop. Stąd jest to znane jako kontrola przepływu oprogramowania. Oprogramowanie handshaking używa znaku XON/XOFF do sterowania komunikacją szeregową. 'XON' to Ctrl + S lub znak ASCII 11, podczas gdy 'XOFF' to Ctrl+Q lub ASCII 13., Ten handshaking wymaga 3 przewodów. Są to TXD, RXD i sygnał GND.

gdy jest włączony znak 'XOFF', komunikacja jest zamykana do momentu odebrania przez nadajnik znaku 'XON'. W niektórych przypadkach bufor odbiornika może być przeciążony, co powoduje, że odbiornik automatycznie wysyła „XOFF” do nadajnika.

jak działa Handshaking?

w stanie początkowym linia RTS jest ciągnięta wysoko przez DTE, aby obudzić DCE. W tym stanie nie są przesyłane żadne dane. Następnie DCE stawia linię CTS wysoko, aby odbierać dane. To sprawia, że DTE reaguje i ustawia DTR na wysoki stan., Teraz następuje transfer danych. Po zakończeniu transmisji danych zarówno RTS, jak i DTR są ściągane nisko przez DTE. Następnie DCE uruchamia linię CTS do stanu niskiego. Uniemożliwia to przesyłanie danych przez DTE.

RS232 Handshaking Signals

w ten sposób handshaking odbywa się przez żądanie DTE, przejmując kontrolę nad łączem komunikacyjnym i umożliwiając przesyłanie danych przez DCE.

różnica między RS232 a UART

główną różnicą między RS232 a protokołem UART są poziomy napięcia., Poza tym oba obsługują komunikację half duplex i full duplex.

mikrokontrolery nie tolerują napięć RS232 i mogą być uszkodzone. Aby tego uniknąć, stosuje się UART (Universal Asynchronous Transmitter Receiver). Wysyła i odbiera dane w formie szeregowej. Aby wykonać konwersję poziomów napięć, między UART a portem szeregowym używany jest układ scalony sterownika RS232, taki jak MAX232.,

RS232 – UART

zalety

zalety RS232 sprawiają, że jest to standardowy interfejs szeregowy do komunikacji system-system, a także dla następujących korzyści.

  • Prosta konstrukcja protokołu.
  • obciążenie sprzętowe jest mniejsze niż komunikacja równoległa.
  • zalecany standard do zastosowań na krótkich dystansach.
  • kompatybilny z komunikacją DTE i DCE.
  • Low cost protocol For development.,

wady

Ograniczenia protokołu RS232 są takie, że nie obsługuje komunikacji full-duplex i jest to protokół single-ended, który przesuwa potencjał uziemienia. Ponadto dłuższa długość kabla wprowadza cross talk podczas komunikacji szeregowej. W związku z tym protokół ten jest ograniczony do komunikacji na odległość.

Aplikacje

Komunikacja RS232 jest wykorzystywana w różnych aplikacjach. Niektóre z nich to:

  • urządzenia Teletypewriter.
  • aplikacje demodulatora.
  • interfejs portu PC COM.
  • w systemach wbudowanych do debugowania.,
  • Modemy i drukarki.
  • sprzęt ręczny.
  • sterowniki CNC, debuggery oprogramowania itp.
  • skanery kodów kreskowych i terminale punktów sprzedaży (POS).

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *