Historisch gesehen ist RS232 Communication Protocol ein altes serielles Kommunikationsprotokoll, das von EIA (Electronics Industry Alliance)/TIA (Telecommunications Industry Association)-232 im Jahr 1962 entwickelt wurde. Moderne Hardware-Designs verwenden innovative serielle Kommunikationsprotokolle wie USB, Ethernet und Wi-Fi. Aber trotzdem hat es sich als prominent erwiesen. Der Grund dafür ist, dass RS232-Signale im Vergleich zu I2C-und seriellen TTL-Signalen über größere Entfernungen verteilt sind., Darüber hinaus hat es eine bessere Störfestigkeit. Es hat sich als herstellerübergreifend kompatibel für die Schnittstelle von Computern und Modems erwiesen.

Was ist RS232 Protokoll?

In RS232 steht‘ RS ‚ für Empfohlenen Standard. Es definiert die serielle Kommunikation mit DTE-und DCE-Signalen. Hier bezieht sich DTE auf Datenendgeräte und DCE auf die Datenkommunikationsgeräte. Beispiel für DTE-Gerät ist ein computer-und DCE ist ein modem. Formal wird es als Schnittstelle zwischen DTE-Geräten und DCE-Geräten unter Verwendung des seriellen binären Datenaustauschs angegeben.,

Kommunikation zwischen DTE und DCE

Der DTE (Computer) überträgt die Informationen seriell an das andere Ende von DCE (Modem). In diesem Fall sendet DTE Binärdaten “ 11011101 „an DCE und DCE sendet Binärdaten“ 11010101 “ an das DTE-Gerät.

RS232 beschreibt die gängigen Spannungspegel, elektrischen Standards, Betriebsart und Anzahl der Bits, die von DTE an DCE übertragen werden sollen. Dieser Standard wird für die Übertragung von Informationsaustausch über die Telefonleitungen verwendet.,

Elektrische Normen

Die elektrischen Spezifikationen für RS232 werden im Jahr 1969 aktualisiert. Es gibt die elektrischen Spannungen, die Schleuderrate, die Leitungsimpedanz, den Betriebsmodus und die Baudrate an.

Spannungspegel

Die Leitungsspannungen von RS232 reichen von-25V bis +25V. Sie werden als Signalspannung und Steuerspannung kategorisiert.

RS232 Spannungspegel

Die Signalspannung zwischen +3V bis +25V steht für Logik ‚1‘ und die Signalspannungen zwischen-3V bis-25V für Logik ‚0‘., Während die Steuerspannungssignale negative Logik verwenden, d.h. Logik ‚ 1 ‚zeigt -3 bis -25 Volt an und Logik‘ 0 ‚ zeigt +3V bis +25V. Die Spannung von-3V bis +3V wird als unbestimmter Zustand betrachtet.

Slew Rate

Die Änderung der Eingangsspannung bestimmt die Geschwindigkeit, mit der der RS232-Treiber antwortet. Dies wird oft als Slew Rate bezeichnet. Der RS232-Standard hält eine minimale Anstiegsrate mit langsamer Anstiegs-und Absturzzeit aufrecht, um das Cross-Talk zwischen benachbarten Signalen zu reduzieren. Normalerweise ist die maximal zulässige Schleuderrate 30V / µsec.,

Leitungsimpedanz

Die Impedanzbrückung zwischen RS232-Treiber und Empfänger ist definiert, um die Spannungsübertragung zwischen Sender und Empfänger zu maximieren. Es liegt im Bereich von 3KΩ bis 7KΩ.

Betriebsart

Die RS232 geräte arbeiten an single-ended signalisierung (zwei draht). Dies bedeutet, dass ein Draht eine sich ändernde Spannung überträgt und ein anderer Draht mit Masse verbunden ist. Single-Ended-Signale werden durch das Rauschen beeinflusst, das durch Unterschiede in den Massespannungen der Treiber-und Empfängerschaltungen induziert wird., Der Vorteil der Single-Ended-Technik besteht darin, dass weniger Drähte zum Übertragen von Informationen erforderlich sind.

Baudrate

Es ist die Anzahl der binären Bits pro Sekunde übertragen. RS232 unterstützt Baudraten von 110 bis 230400. Üblicherweise wird die Baudrate mit 1200, 4800, 9600, 115200 verwendet. Es bestimmt die Geschwindigkeit, mit der Daten vom Sender an den Empfänger gesendet werden sollen.

Hinweis: Die Baudrate muss sowohl auf der Senderseite als auch auf der Empfängerseite gleich sein.

Kommunikationsschnittstelle

RS232 bestimmt die Kommunikation zwischen DTE und DCE über DB9-und DB25-Anschlüsse., Die D-sub anschlüsse (DB9, DB25) kommen mit männlichen und weiblichen kabel. DB9 stecker hat 9 pins und DB25 stecker hat 25 pins mit jeder pin mit seine eigene funktion.

DB9 Männlichen und Weiblichen Pinouts

DB25 Pinout

Funktionale Beschreibung

Abgesehen von den elektrischen eigenschaften, RS232 definiert die Funktionen von Signalen, die in der seriellen Schnittstelle verwendet werden. Einige von ihnen sind gemeinsame Boden -, Daten -, Steuer-und Timing-Signale., Hier ist eine Liste der Signale in RS232-pinout.

Signal Name Funktion
Schutz Boden Dieses signal ist verbunden zu chassis boden von metallic stecker.
Gemeinsame Masse Null Referenzspannungspegel für alle Steuersignale.
TxD (Sendestift) Zum Übertragen von Daten von DTE an DCE.
RxD (Empfangen Pin) Sendet daten von DCE zu DTE.,
DTR (Daten Terminal Bereit) DTE ist bereit zu akzeptieren anfrage.
DCD (Data carrier Detect) DCE akzeptiert einen Träger von einem DTE, der sich an einem entfernten Ort befindet.
DSR (Data Set Ready) DCE ist bereit zum senden und empfangen von Informationen.
RI (Ring Indicator) Erkennt den eingehenden Klingelton auf der Telefonleitung.
RTS (Request to Send) DTE call for DCE-Daten zu senden.
RTR (Ready to Receive) DTE ausgerichtet ist, empfangen Daten von DCE.,
CTS (Clear To Send) DCE ist bereit, Daten von DTE zu akzeptieren.

Andere als oben signale, (primäre signale) RS232 bietet sekundäre signale wie sekundäre DTE, sekundäre RTS, sekundäre DCD, sekundäre TxD und sekundäre RxD für optional verbindung von DTE und DCE.

Serielle Kabeltypen

Um die serielle Kommunikation zwischen DTE und DCE zu ermöglichen, gibt es zwei Arten von RS232-Kabeln. Sie sind Nullmodem und gerade Kabel., Im Nullmodemkabel ist der TX-Pin (Sender) des Steckers mit dem RX-Pin (Empfänger) der Buchse verbunden und der RX-Pin des Steckers ist mit dem TX-Pin der Buchse verbunden.

Null Modem oder Crossover Kabel

Nächste, ist die Gerade-durch kabel. Wie der Name schon sagt, handelt es sich um einen Eins-zu-Eins-Anschluss, d. H. Ein Sendestift eines Geräts ist mit dem Sendestift eines anderen Geräts verbunden, und der Empfängerstift eines Geräts ist mit dem Empfängerstift eines anderen Geräts verbunden., Abgesehen von den Anschlüssen hängt die Kabellänge von der Verdrahtungskapazität ab. Gemäß Spezifikation ist die Kabellänge fast 80 Fuß.

Gerade Kabel Verbindung

Wie RS232 Kommunikation Funktioniert?

Das Arbeiten von RS-232 kann durch das Protokollformat verstanden werden. Da RS-232 ein Punkt-zu-Punkt-asynchrones Kommunikationsprotokoll ist, sendet es Daten in einer einzigen Richtung. Hier ist keine Uhr zum Synchronisieren von Sender und Empfänger erforderlich., Das Datenformat wird mit einem Startbit gefolgt von 7-Bit-Binärdaten, Paritätsbit und Stoppbit initiiert, die nacheinander gesendet werden.

Protokollformat

RS232 Framing

Die Übertragung beginnt mit dem Senden eines Startbit ‚0‘. Dies wird durch 7 Bits ASCII-Daten erreicht. Das Paritätsbit wird an diese Daten für die Empfängervalidierung angehängt. Die vom Sender gesendeten Daten sollten am Empfänger übereinstimmen. Schließlich wird die Übertragung mit einem Stopbit gestoppt und durch das binäre ‚1‘dargestellt., Im Allgemeinen können 1 oder 2 Stoppbits gesendet werden.

Im obigen Diagramm wird das ASCII-Zeichen ‚A’mit einem seriellen Binärstrom von ‚1 ’s und‘ 0 ‚ s gesendet. Diese Verzögerung wird als inaktive Zeit betrachtet und die RS232-Leitung befindet sich im negativen Logikzustand (- 12V).

Was ist Händeschütteln?

Handshaking ist der Prozess des Austauschs von Informationssignalen zwischen Sender (Sender) und Empfänger. Diese Signale bilden eine Kommunikationsverbindung zwischen Sender und Empfänger. Darüber hinaus gibt es zwei Arten von Handshaking., Sie sind hardware-handshaking-und software-quittungsbetrieb.

Handshake

Die Anschlüsse DB9 und Db25 verwendet werden, für das handshaking Zweck. Wenn kein Handshaking durchgeführt wird, sind nur TxD (Sender) und RxD miteinander gekoppelt. Andere pins, RTS, CTS, DSR und DTR sind verbunden in loopback Mode.

Um die Handshaking-Technik zu verwenden, sind RTS und CTS kreuzgekoppelt. Außerdem sind DTR und DSR auch im Cross-Modus verbunden.

Warum Handshaking verwenden?,

Zum Senden und Empfangen der Informationen ohne Datenverlust ist eine robuste Kommunikation zwischen Sender und Empfänger erforderlich. Dazu wird Puffer verwendet. Puffer ist ein temporärer Speicherort, an dem Sender und Empfänger die Daten speichern können, bis die Informationen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten voneinander verarbeitet werden.

Datenfluss

Im obigen Diagramm haben Sender und Empfänger einen eigenen Puffer. Der Sendepuffer enthält die Zeichen, die an den Empfänger gesendet werden sollen., Während der Empfangspuffer die vom Sender empfangenen Zeichen enthält. Wenn der Sender Daten mit einer höheren Geschwindigkeit sendet, kann der Empfänger möglicherweise nicht empfangen. In diesem Fall wird das Zeichen ‚C‘ vom Empfänger übersehen. Um dies zu vermeiden, wird Handshaking verwendet. Durch Handshaking können Sender und Empfänger zustimmen, bevor die Kommunikation beginnt.

Hardware-Handshaking

Die Flusskontrolle der Datenübertragung und des Empfangs erfolgt mittels Hardware-Handshaking. Es verwendet Steuersignale DTR, DSR, RTS und CTS Signale., Typischerweise werden beim Aufbau der Kommunikation zwischen einem Computer und Modem RTS-und CTS-Signale verwendet.

Es stoppt den Austausch der Daten im Empfängerpuffer. Die Signale werden in einem hohen Zustand gehalten (Logik ‚1‘), um das Handshaking zu aktivieren.

Software-Handshaking

Diese Art des Handshakings verwendet zwei ASCII-Zeichen für die Start-Stopp-Kommunikation. Daher wird dies als Software Flow Control bezeichnet. Software handshaking verwenden XON / XOFF zeichen, um die serielle kommunikation. ‚XON‘ steht für Strg+S oder ASCII-Zeichen 11, während ‚XOFF‘ für Strg+Q oder ASCII 13 steht., Diese handshaking erfordert 3 drähte. Sie sind TXD, RXD und signal-GND.

Wenn das Zeichen ‚XOFF‘ aktiviert ist, wird die Kommunikation geschlossen, bis das Zeichen ‚XON‘ vom Sender empfangen wird. In einigen Fällen kann der Empfängerpuffer überlastet sein, wodurch der Empfänger automatisch „XOFF“ an den Sender sendet.

Wie Handshaking Funktioniert?

Im Ausgangszustand wird die RTS-Linie vom DTE hochgezogen, um den DCE aufzuwecken. In diesem Zustand werden keine Daten übertragen. Danach setzt DCE die CTS-Leitung HOCH, um die Daten zu empfangen. Dadurch reagiert der DTE und setzt den DTR in den HOHEN Zustand., Nun findet die Datenübertragung statt. Nach Abschluss der Datenübertragung werden sowohl RTS als auch DTR durch DTE NIEDRIG gezogen. Dann löst DCE die CTS-Leitung in den NIEDRIGEN Zustand aus. Dies stoppt die DTE, um die Daten zu übertragen.

RS232 Handshaking Signale

Auf diese weise, handshaking erfolgt durch DTE anfrage, unter kontrolle der kommunikation link und lässt die DCE transfer daten.

Unterschied zwischen RS232 und UART

Der hauptunterschied zwischen RS232 und UART protokoll ist die spannung ebenen., Abgesehen davon unterstützen beide Halbduplex-und Vollduplexkommunikation.

Mikrocontroller tolerieren keine RS232-Spannungen und können beschädigt werden. Um dies zu vermeiden, UART (Universal Asynchronous Transmitter-Receiver) verwendet. Es sendet und empfängt die Daten in serieller form. Um die Pegelumwandlung von Spannungen durchzuführen, wird ein RS232-Treiber-IC wie MAX232 zwischen der UART – und der seriellen Schnittstelle verwendet.,

RS232 – UART

Vorteile

Die vorteile von RS232 machen es als standard serielle schnittstelle für system zu system kommunikation und auch für die folgenden vorteile.

  • Einfaches Protokolldesign.
  • Der Hardware-Overhead ist geringer als bei paralleler Kommunikation.
  • Empfohlener Standard für Kurzstreckenanwendungen.
  • Kompatibel mit DTE und DCE Kommunikation.
  • Low-cost-Protokoll für die Entwicklung.,

Nachteile

Die einschränkungen von RS232 protokoll sind, es nicht unterstützung full-duplex kommunikation und es ist ein single-ended protokoll, die verschiebt die boden potenzial. Darüber hinaus führt die längere Kabellänge Cross Talk während der seriellen Kommunikation ein. Daher ist dieses Protokoll für die Fernkommunikation eingeschränkt.

Anwendungen

RS232 kommunikation ist verwendet in verschiedenen anwendungen. Einige von Ihnen sind:

  • Teletypewriter Geräte.
  • Demodulator-Anwendungen.
  • PC-COM-port-Schnittstelle.
  • In eingebetteten Systemen zum Debuggen.,
  • Modems und Druckern.
  • Handheld Geräte.
  • CNC controller, Software debugger etc.
  • Barcode-Scanner und POS-Terminals.

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