RS232 Protocol-Basics (Dansk)

RS232 er en af de mest anvendte teknikker til at interface eksternt udstyr med computere. RS232 er en seriel kommunikationsstandard udviklet af Electronic Industry Association (EIA) og Telecommunications Industry Association (TIA).

RS232 definerer signalerne, der forbinder mellem dte og DCE. Her står DTE for dataterminaludstyr, og et eksempel på dte er en computer., DCE står for Datakommunikationsudstyr eller Datakredsløbsafslutningsudstyr, og et eksempel for DCE er et modem.RS232 blev introduceret i 1960 ‘ erne og blev oprindeligt kendt som VVM anbefalet Standard 232. RS232 er en af de ældste serielle kommunikationsstandarder med sikret enkel tilslutning og kompatibilitet på tværs af forskellige producenter. Oprindeligt er dte ‘erne i RS32 elektromekaniske skrivemaskiner, og DCE’ erne er modemer.

RS232 bruger seriel kommunikation, hvor en bit data sendes ad gangen langs en enkelt datalinje., Dette er kontrast til parallel kommunikation, hvor flere bits af data sendes ad gangen ved hjælp af flere datalinjer.

fordelen ved at bruge seriel kommunikation over parallel kommunikation er antallet af ledninger, der kræves for at foretage en fuld duple .datatransmission, vil være meget mindre (to ledninger er tilstrækkelige uden at overveje elektriske ledninger).,

RS232 er blevet en de facto standard for computer og instrumentering, udstyr, da det blev standardiseret i år 1962, ved VVM, og som et resultat, det blev den mest udbredte kommunikation standard.

men den største ulempe ved RS232 standard er datahastighed og længde af kablet. RS232 understøtter en maksimal baudhastighed på 19200 bps, og den maksimale længde af kablet er 20 meter.

Hvad er RS232?,

officielt kaldes RS232 – standarden EIA / TIA-232 og defineres som grænsefladen mellem en DTE og en DCE-enhed, der anvender seriel binær dataudveksling. RS232 anses for at være en passende standard., Dette er fordi RS232 sikrer, at der ikke er nogen konflikt mellem DTE-og DCE-enheder ved angivelse af:

• Elektriske Specifikationer
• Mekaniske Specifikationer
• Funktionelle Specifikationer og
• Proceduremæssige Specifikationer

Alle disse specifikationer giver os forskellige parametre som fælles spænding niveauer, signal niveauer, pin-ledninger specifikationer, kontrol af data mellem værten enhed og dens perifere osv. Lad os se om de forskellige specifikationer i detaljer.,

elektriske egenskaber

de elektriske egenskaber ved RS232 definerer specifikationerne vedrørende spændingsniveauer, linieimpedans og ændringshastighed for signalniveauer.

spændingsniveauer

RS232 blev defineret måde før TTL logik og derfor er det ikke uventet, at RS232 ikke bruger TTL specifikke 5V og GND logik niveauer.

logikken ‘1’ i RS232 beskrives som værende i spændingsområdet-15V til-3V, og logikken ‘0’ beskrives som spændingsområdet +3V til +15V, dvs.lavspænding er logisk ‘1’ og højspænding er logisk ‘0’.,

typisk vil logikken ‘ 1 ‘i RS232 være-12V og logikken’ 0 ‘ vil være + 12V. alle ovennævnte spændinger er med hensyn til en fælles grund ‘GND’ pin. Enhver spænding mellem-3V og + 3V anses for at være en udefineret logik tilstand.

Historisk betegnes logik ‘1’ (-15V til-3V) som markering, og logik ‘0’ (+3V til +15V) betegnes som Afstand.

dræbte hastighed

den anden vigtige elektriske egenskab er ændringshastigheden for signalniveauer, dvs.dræbte hastighed. Den maksimale slaghastighed i RS232 er begrænset til 30V / µs., Også en maksimal bithastighed på 20 Kbps er også defineret.

disse begrænsninger af standarden hjælper med at reducere cross – talk med tilstødende signaler.

Linjeimpedans

linjeimpedansen, dvs.impedansen af ledningen mellem dte-og DCE-enhederne, er angivet til at være omkring 3 to til 7..

den originale RS232-standard specificerer også kablets maksimale længde som 15 meter, men de reviderede standarder specificerer den maksimale længde med hensyn til kapacitans pr.,

mekaniske specifikationer

de mekaniske specifikationer for RS232 dækker den mekaniske grænseflade for standarden. RS232-standarden specificerer et 25 – polet D-type stik for at understøtte den fulde funktionalitet i RS232.

følgende billede viser et DB25-stik. Dte-enheden bruger et kvindeligt ydre hus med hanstifter, og DCE-enheden bruger et hanligt ydre hus med hunstifter.

der er tre typer signaler i RS232. De er data, kontrol og jorden., Følgende tabel viser listen over stifter, deres retning i kommunikation sammen med deres Signaltype.

Som det elektroniske udstyr og enheder bliver mindre, at vi ikke har plads til større stik som DB25, og de mest almindelige programmer ikke kræver, at alle de 25 ben i stikket. Derfor bruges en reduceret funktion 9 – polet stik almindeligt.

9 – polet stik kaldes som de-9 (ofte fejlagtigt kaldet som DB-9), og det er en D – Type subminiature (D – Sub) stik., Følgende billede viser de-9 Han-og Hunstik.

stifterne i de-9-stikket, deres navne og beskrivelse er angivet i følgende tabel.

Funktionelle Specifikationer

Da RS232 betragtes som en fuldstændig standard, der definerer mere end elektriske og mekaniske egenskaber. RS232 standard definerer også funktionerne af forskellige signaler, der anvendes i grænsefladen.

signalerne er klassificeret som: fælles, Data, Timing og styresignaler.,

proceduremæssige SPECIFIKATIONER

Procedurespecifikationerne for RS232 angiver rækkefølgen af operationer, der skal udføres, når en dte og DCE er tilsluttet.

Antag, at en computer (DTE) er forbundet til et Modem (DCE) via RS232-interface. For at sende data fra computer til Modem skal følgende procedure følges.

• når Modem (DCE) er klar til at modtage, sender det et DCE-klarsignal.
• når computeren (dte) er klar til at sende dataene, sender den et klar til at sende (RTS) signal.,
• modemet (DCE) sender derefter et klart at sende (CTS) signal for at indikere, at data kan sendes via computer (dte).
• endelig sender computeren (dte) data på Transmit Data (TD) linje til modemet (DCE).

BEMÆRK: Dette er ikke en nøjagtig procedure, men ligner den faktiske.

praktisk implementering af RS232

spændingsniveauerne for RS232 er meget forskellige fra de fleste af de systemer, der er designet i dag. Derfor har vi brug for en niveaukonverter af nogle slags for at implementere RS232-interface., Dette job udføres af dedikerede level converter ICs som ma .232 af Ma .im integreret for eksempel.

disse ICs tage i RS232 signaler og generere en ttl niveau spændinger. Disse ICs inverterer også signalerne, da lavspændingsniveauer i RS232 er logiske ‘ 1 ‘ og højspændingsniveauer i RS232 er logiske ‘0’. Følgende billede viser implementeringen af RS232 Driver i et realtidsprogram.,

Her, er UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) genererer og modtager den nødvendige signaler til seriel kommunikation og RS232-Driver er ansvarlig for at konvertere signaler mellem TTL og RS232 interface.

kommunikationssystemet nævnt i dette eksempel er af asynkron type, og det kræver synkroniseringsbits, dvs.Start og Stop og fejlkontrol bit, dvs. paritet., UART i ovenstående eksempel er ansvarlig for at generere Start -, Stop-og Paritetsbitene ved transmission af dataene og også opdage fejl under modtagelse af data.

følgende billede illustrerer et typisk RS232-program mellem en Computer og et Modem. Her er PC ‘ en eller computeren DTE, og modemet er DCE.

computeren og modemet kommunikerer med hinanden ved hjælp af RS232-interface, og kommunikationen mellem modemerne etableres ved hjælp af telekommunikationsforbindelser.,

hvordan RS232 virker?

i RS232 overføres dataene serielt i en retning over en enkelt datalinje. For at etablere tovejskommunikation har vi brug for mindst tre ledninger (r., t. og GND) bortset fra styresignalerne. En byte af data kan transmitteres til enhver tid, forudsat at den tidligere byte allerede er transmitteret.

RS232 følger asynkron kommunikationsprotokol, dvs.der er ikke noget ursignal til synkronisering af Sender og modtager., Derfor bruger den start og stop bits til at informere modtageren, hvornår man skal tjekke for data.

Der er en forsinkelse på bestemt tid mellem transmissionerne af hver bit. Denne forsinkelse er intet andet end en inaktiv tilstand, dvs.signalet er indstillet til logik ‘1’ dvs-12V (hvis du husker, logik ‘1’ i RS232 er-12V og logik ‘0’ er +12V).dte sender en startbit til modtageren, dvs. DCE for at informere den om, at dataoverførsel starter fra næste bit. Start bit er altid ‘ 0 ‘ dvs + 12V .de næste 5 til 9 tegn er databit.,

Hvis der anvendes paritetsbit, kan der maksimalt overføres 8 bit. Hvis paritet ikke bruges, kan der overføres 9 databit. Når dataene er transmitteret, sender senderen stopbitene. Det kan enten være 1 bit eller 1,5 bit eller 2 bit lang. Følgende billede viser rammeformatet for RS232-protokollen.

selvom RS232 anses for at være en komplet standard, overholder mange producenter muligvis ikke standarderne. Nogle producenter implementerer muligvis de komplette specifikationer, og nogle implementerer kun en delvis specifikation.,

årsagen til denne variation i implementeringen af RS232-standarden er, at ikke alle enheder og applikationer kræver de fulde specifikationer og funktionalitet i RS232-protokollen. For eksempel kan et serielt Modem, der bruger RS232, kræve flere kontrollinjer end en seriel mus ved hjælp af seriel port.

Så Hvordan sender eller modtager senderen og modtageren, som muligvis bruger forskellige specifikationer, succesfuldt eller modtager dataene? En proces kaldet Handshaking bruges til dette formål.,

Handshaking

Handshaking er en proces med dynamisk indstilling af parametrene for en kommunikation mellem sender og modtager, før kommunikationen begynder.

behovet for håndtryk dikteres af hastigheden at med transmitteren (DTE) transmitterer dataene, den hastighed, hvormed modtageren (DCE) modtager dataene, og den hastighed, hvormed dataene transmitteres.

i et asynkront dataoverførselssystem kan der ikke være håndtryk, hard .are håndtryk og soft .are håndtryk.,

ingen håndtryk

Hvis håndtryk ikke bruges, skal modtageren (DCE) læse de data, der allerede er modtaget af den, før senderen (dte) sender de næste data. Til dette bruger modtageren en speciel hukommelsesplacering kaldet Buffer, og da den bruges ved modtagerens ende, kaldes den Modtagerbuffer.

de modtagne data gemmes i bufferen, før de læses af modtageren., Modtagerbufferen kan typisk gemme en enkelt bit data, og disse data skal ryddes (læses), før de næste data ankommer, og hvis de ikke ryddes, overskrives de eksisterende data med de nye data.

følgende billede viser en typisk transmission og modtagelse af data ved hjælp af Sender-og modtagerbuffere. I denne opsætning har modtageren med succes læst de første tre bits af data, men læste ikke den fjerde bit. Derfor vil den næste bit, dvs. den femte bit overskrive den fjerde bit, og den fjerde bit går tabt.,

for At undgå situationer som denne, har vi brug for nogle sorter af Handshaking-mekanisme (enten Software eller Hardware-Handshaking).

Hardware-Handshaking

I Hardware-Handshaking, sender først spørger modtageren, om det er klar til at modtage data. Modtageren kontrollerer derefter sin buffer, og hvis bufferen er tom, fortæller den senderen, at den er klar til at modtage.

senderen sender dataene, og de indlæses i modtagerbufferen., I løbet af denne tid, modtageren fortæller senderen ikke at sende yderligere data, før dataene i bufferen er blevet læst af modtageren.

RS232 Protokollen definerer fire signaler til formål Handshaking:

• Ready to Send (RTS)
• Clear to Send (CTS)
• Data Terminal Ready (DTR) og
• Data Set Ready (DSR)

følgende billede viser forbindelsen mellem en 9 – pin Senderen (DTE) og 25 – pin-Modtager (DCE) og en 9 – pin Sender og en 9 – pin Modtager i hardware-handshaking-tilstand.,

ved hjælp af Hardware-Handshaking, data fra senderen er aldrig tabt eller overskrevet i modtageren buffer. Når senderen (DTE) ønsker at sende data, trækker den RTS-linjen (klar til at sende) til høj.

derefter venter senderen på, at CTS (klar til at sende) går højt, og derfor fortsætter den med at overvåge den. Hvis CTS-linjen er lav, betyder det, at modtageren (DCE) er optaget og endnu ikke klar til at modtage data.

når modtageren er klar, trækker den CTS-linjen til høj. Senderen sender derefter dataene., Denne metode kaldes også som RTS / CTS Handshaking.

derudover er der to andre ledninger, der bruges til håndtryk. De er DTR (Data Terminal Ready) og DSR (datasæt Ready). Disse to signaler bruges af DTE og DCE til at angive deres individuelle status. Ofte bruges disse to signaler i modemkommunikation.

de nyere standarder for RS232 definerer en 8 signal hard .are håndtryk.

Software-Handshaking

Software-Handshaking i RS232 indebærer to særlige tegn til at starte og stoppe meddelelsen., Disse tegn er ON-ON og Transmitter-OFF (Transmitter On og Transmitter OFF).

når modtageren sender et OFF-OFF-signal, stopper senderen med at sende dataene. Senderen begynder kun at sende data, når den modtager signal-ON-signalet.

Begrænsninger af RS232

• RS232 Protokollen kræver en fælles grund mellem senderen (DTE) og modtager (DCE). Derfor er årsagen til kortere kabler mellem DTE og DCE i RS232-protokollen.
• signalet i linjen er meget modtageligt for støj. Støjen kan være enten intern eller ekstern.,
• hvis der er en stigning i baudhastighed og længde på kablet, er der en chance for krydssnak introduceret af kapacitansen mellem kablerne.
• spændingsniveauerne i RS232 er ikke kompatible med moderne TTL-eller CMOS-logikker. Vi har brug for en ekstern niveau konverter.

applikationer

• selvom RS232 er en meget berømt seriel kommunikationsprotokol, er den nu blevet erstattet med avancerede protokoller som USB.
• tidligere brugte vi til serielle terminaler som mus, Modem osv.,
• men RS232 bruges stadig i nogle Servokontrollere, CNC-maskiner, PLC-maskiner og nogle mikrocontroller-kort bruger RS232-protokollen.