RS232 est l’une des techniques les plus utilisées pour interfacer des équipements externes avec des ordinateurs. RS232 est une norme de Communication série développée par L’Electronic Industry Association (EIA) et la Telecommunications Industry Association (TIA).
RS232 définit les signaux de la connexion entre DTE et DCE. Ici, DTE signifie Data Terminal Equipment et un exemple pour DTE est un ordinateur., DCE signifie équipement de transmission de données ou équipement de terminaison de Circuit de données et un exemple pour DCE est un modem.
RS232 a été introduit dans les années 1960 et était à l’origine connu sous le nom de norme recommandée EIA 232. RS232 est l’une des normes de communication série les plus anciennes avec une connectivité et une compatibilité simples assurées entre différents fabricants. À l’origine, les DTEs en RS32 sont des machines à écrire électromécaniques et les DCE sont des modems.
RS232 utilise la communication série, où un bit de données est envoyé à la fois le long d’une seule ligne de données., Ceci contraste avec la communication parallèle, où plusieurs bits de données sont envoyés à la fois en utilisant plusieurs lignes de données.
l’avantage de l’utilisation de la communication série par rapport à la communication parallèle est que le nombre de fils requis pour effectuer une transmission de données en duplex intégral sera très inférieur (deux fils suffisent sans tenir compte des lignes électriques).,
RS232 est devenu une norme de facto pour les appareils informatiques et d’instrumentation depuis qu’il a été normalisé en 1962 par L’EIA et par conséquent, il est devenu la norme de communication la plus largement utilisée.
Mais le principal inconvénient de la norme RS232 est le débit de données et la longueur du câble. RS232 prend en charge une vitesse de transmission maximale de 19200 bps et la longueur maximale du câble est de 20 mètres.
Aperçu
qu’est-Ce que RS232?,
officiellement, la norme RS232 est appelée EIA / TIA-232 et est définie comme l’interface entre un DTE et un dispositif DCE utilisant l’échange de données binaires série. RS232 est considéré comme une norme appropriée., En effet, RS232 garantit qu’il n’y a pas de conflit entre les périphériques DTE et DCE en spécifiant:
- Spécifications électriques
- Spécifications mécaniques
- spécifications fonctionnelles et
- Spécifications procédurales
toutes ces spécifications nous fournissent différents paramètres tels que les niveaux de tension communs, les niveaux de signal, les spécifications de câblage des broches, les données de contrôle entre le périphérique hôte et son périphérique, etc. Voyons les différentes spécifications en détail.,
Caractéristiques électriques
Les caractéristiques électriques du RS232 définissent les spécifications relatives aux niveaux de tension, à l’impédance de ligne et au taux de changement des niveaux de signal.
niveaux de tension
RS232 a été défini bien avant la logique TTL et par conséquent, il n’est pas inattendu que RS232 n’utilise pas les niveaux logiques 5V et GND spécifiques à TTL.
La logique ‘1’ dans le RS232 est décrit comme étant dans la plage de tension de 15V à -3V et logique » 0 « est décrite comme la plage de tension de +3V à +15V c’est à dire à faible niveau de tension est logique » 1 » et le haut niveau de tension est logique ‘0’.,
Typiquement, la logique ‘1’ dans RS232 sera-12V et la logique ‘0’ sera +12v. toutes les tensions mentionnées ci-dessus sont par rapport à une broche ‘ GND ‘ commune. Toute tension comprise entre – 3V et +3v est considérée comme un état logique indéfini.
historiquement, la logique » 1 « (- 15V à-3v) est appelée marquage et la logique » 0 » (+3V à +15V) est appelée espacement.
vitesse de balayage
l’autre caractéristique électrique importante est le taux de changement des niveaux de signal, c’est-à-dire le taux de balayage. La vitesse maximale de balayage en RS232 est limitée à 30V / µs., En outre, un débit binaire maximum de 20 Kbps est également défini.
ces limitations de la norme aident à réduire la conversation croisée avec les signaux adjacents.
Impédance de ligne
l’impédance de ligne, c’est-à-dire l’impédance du fil entre les dispositifs DTE et DCE est spécifiée pour être autour de 3Ω à 7ω.
En outre, la norme RS232 d’origine spécifie la longueur maximale du câble de 15 mètres, mais les normes révisées spécifient la longueur maximale en termes de capacité par unité de longueur.,
Spécifications mécaniques
Les spécifications mécaniques de RS232 couvrent l’interface mécanique de la norme. La norme RS232 spécifie un connecteur de type d à 25 broches pour prendre en charge toutes les fonctionnalités de RS232.
L’image suivante montre un Connecteur DB25. Le dispositif DTE utilise un boîtier extérieur femelle avec des broches mâles et le dispositif DCE utilise un boîtier extérieur mâle avec des broches femelles.
Il existe trois types de signaux RS232. Elles sont données, de contrôle et de sol., Le tableau suivant montre la liste des broches, leur direction dans la communication ainsi que leur type de signal.
comme l’équipement électronique et les appareils deviennent plus petits, nous n’avons pas de place pour un connecteur plus grand comme DB25 et la plupart des applications courantes ne nécessitent pas toutes les 25 broches du connecteur. Par conséquent, un connecteur à 9 broches à fonction réduite est couramment utilisé.
Le connecteur à 9 broches est appelé DE – 9 (souvent appelé à tort DB-9) et c’est un connecteur subminiature (D-Sub) de type D., L’image suivante montre les connecteurs mâle et femelle DE-9.
Les broches DE-9 connecteur, leur nom et leur description sont donnés dans le tableau suivant.
spécifications fonctionnelles
étant donné que RS232 est considéré comme une norme complète, il définit plus que des caractéristiques électriques et mécaniques. La norme RS232 définit également les fonctions des différents signaux utilisés dans l’interface.
les signaux sont classés comme: signaux communs, de données, de synchronisation et de commande.,
Spécifications procédurales
Les spécifications procédurales de RS232 spécifient la séquence des opérations à effectuer lorsqu’un DTE et un DCE sont connectés.
supposons qu’un ordinateur (DTE) soit connecté à un Modem (DCE) via L’interface RS232. Pour envoyer des données de l’ordinateur au Modem, la procédure suivante doit être suivie.
- lorsque le Modem (DCE) est prêt à recevoir, il envoie un signal DCE ready.
- lorsque L’ordinateur (DTE) est prêt à envoyer les données, il envoie un signal prêt à envoyer (RTS).,
- Le Modem (DCE) envoie alors un signal clair pour envoyer (CTS) pour indiquer que les données peuvent être envoyées par ordinateur (DTE).
- enfin, L’ordinateur (DTE) envoie des données sur la ligne de transmission de données (TD) au Modem (DCE).
Remarque: Ce n’est pas une procédure exacte mais similaire à la procédure réelle.
mise en œuvre pratique du RS232
les niveaux de tension du RS232 sont très différents de la plupart des systèmes conçus aujourd’hui. Par conséquent, nous avons besoin d’un convertisseur de niveau de certaines sortes pour implémenter L’interface RS232., Ce travail est effectué par des circuits intégrés de conversion de niveau dédiés comme MAX232 par Maxim Integrated par exemple.
ces circuits intégrés prennent en compte les signaux RS232 et génèrent des tensions de niveau TTL. Ces circuits intégrés inversent également les signaux car les niveaux de basse tension en RS232 sont logiques » 1 « et les niveaux de haute tension en RS232 sont logiques « 0 ». L’image suivante montre l’implémentation du pilote RS232 dans une application en temps réel.,
ici, L’UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) génère et reçoit les signaux nécessaires à la communication série et le pilote RS232 est responsable de la conversion des signaux entre l’interface TTL et RS232.
le système de communication mentionné dans cet exemple est de type asynchrone et nécessite des bits de synchronisation, C’est-à-dire Start et Stop et des bits de vérification d’erreur, c’est-à-dire la parité., L’UART dans l’exemple ci-dessus est responsable de la génération des bits de démarrage, D’arrêt et de parité lors de la transmission des données et de la détection des erreurs lors de la réception des données.
l’image suivante illustre une application RS232 typique entre un ordinateur et un Modem. Ici, le PC ou L’ordinateur est le DTE et le Modem est le DCE.
L’ordinateur et le Modem communiquent entre eux à l’aide de L’interface RS232 et la communication entre les modems est établie à l’aide de liaisons de télécommunication.,
Comment RS232 Fonctionne?
dans RS232, les données sont transmises en série dans une direction sur une seule ligne de données. Afin d’établir une communication bidirectionnelle, nous avons besoin d’au moins trois fils (RX, TX et GND) en dehors des signaux de commande. Un octet de données peut être transmis à tout moment à condition que l’octet précédent ait déjà été transmis.
RS232 suit un protocole de communication asynchrone, c’est-à-dire qu’il n’y a pas de signal d’horloge pour synchroniser l’émetteur et le récepteur., Par conséquent, il utilise des bits de démarrage et d’arrêt pour informer le récepteur quand vérifier les données.
Il y a un délai d’un certain temps entre les transmissions de chaque bit. Ce délai n’est rien d’autre qu’un état inactif, c’est-à-dire que le signal est réglé sur logic ‘1’, c’est-à-dire-12v (si vous vous en souvenez, logic ‘1’ dans RS232 est-12V et logic ‘0’ est +12v).
Tout d’abord, l’émetteur, c’est-à-dire le DTE, envoie un bit de départ au récepteur, c’est-à-dire le DCE, pour l’informer que la transmission de données commence à partir du bit suivant. Le bit de départ est toujours ‘0’, c’est-à-dire +12v. les 5 à 9 caractères suivants sont des bits de données.,
Si le bit de parité est utilisé, un maximum de 8 bits peut être transmis. Si la parité n’est pas utilisée, 9 bits de données peuvent être transmis. Une fois les données transmises, l’émetteur envoie les bits d’arrêt. Il peut être 1 peu ou 1,5 bits ou 2 bits de long. L’image suivante montre le format de trame du protocole RS232.
bien que RS232 soit considéré comme une norme complète, de nombreux fabricants peuvent ne pas respecter les normes. Certains fabricants peuvent mettre en œuvre les spécifications complètes et d’autres ne mettent en œuvre qu’une spécification partielle.,
la raison derrière cette variation dans la mise en œuvre de la norme RS232 est que tous les périphériques et applications ne nécessitent pas les spécifications et les fonctionnalités complètes du protocole RS232. Par exemple, un Modem série utilisant RS232 peut nécessiter plus de lignes de contrôle qu’une souris série utilisant un port série.
alors, comment L’émetteur et le récepteur, qui peuvent utiliser différents ensembles de spécifications, transmettent ou reçoivent avec succès les données? Un processus appelé Handshaking est utilisé à cette fin.,
Handshaking
Handshaking est un processus de réglage dynamique des paramètres d’une communication entre l’émetteur et le récepteur avant le début de la communication.
la nécessité d’une prise de contact est dictée par la vitesse à laquelle l’émetteur (DTE) transmet les données, la vitesse à laquelle le récepteur (DCE) reçoit les données et la vitesse à laquelle les données sont transmises.
dans un système de transmission de données asynchrone, il ne peut y avoir de prise de contact, de prise de contact matérielle et de prise de contact logicielle.,
No Handshaking
Si handshaking n’est pas utilisé, le récepteur (DCE) doit lire les données déjà reçues avant que l’émetteur (DTE) n’envoie les données suivantes. Pour cela, le récepteur utilise un emplacement de mémoire spécial appelé tampon et comme il est utilisé à l’extrémité du récepteur, il est appelé tampon du récepteur.
Les données reçues sont stockées dans le tampon avant d’être lues par le récepteur., Le tampon du récepteur peut généralement stocker un seul bit de données et ces données doivent être effacées (lues) avant l’arrivée des données suivantes et si elles ne sont pas effacées, les données existantes seront écrasées avec les nouvelles données.
l’image suivante montre une transmission et une réception typiques de données utilisant des tampons d’émetteur et de récepteur. Dans cette configuration, le récepteur a lu avec succès les trois premiers bits de données mais n’a pas lu le quatrième bit. Par conséquent, le bit suivant, c’est-à-dire le cinquième bit écrasera le quatrième bit et le quatrième bit sera perdu.,
Pour éviter de telles situations, nous avons besoin d’une sorte de mécanisme de prise de contact (prise de contact logicielle ou matérielle).
prise de contact matérielle
dans la prise de contact matérielle, l’émetteur demande d’abord au récepteur s’il est prêt à recevoir les données. Le récepteur vérifie son tampon et si le tampon est vide, il dira à l’émetteur qu’il est prêt à recevoir.
l’émetteur transmettra les données et les chargera dans la mémoire tampon du récepteur., Pendant ce temps, le récepteur indique à l’émetteur de ne pas envoyer d’autres données tant que les données dans le tampon n’ont pas été lues par le récepteur.
le protocole RS232 définit quatre signaux aux fins de la prise de contact:
- prêt à envoyer (RTS)
- clair à envoyer (CTS)
- prêt au terminal de données (DTR) et
- prêt au jeu de données (DSR)
L’image suivante montre la connexion entre un émetteur à 9 broches (DTE) et un récepteur émetteur et un récepteur à 9 broches en mode handshaking matériel.,
avec L’aide de la prise de contact matérielle, les données de l’émetteur ne sont jamais perdues ou écrasées dans le tampon du récepteur. Lorsque L’émetteur (DTE) veut envoyer des données, il tire la ligne RTS (prêt à envoyer) à haute.
ensuite, L’émetteur attend que CTS (Clear to Send) aille haut et continue donc à le surveiller. Si la ligne CTS est faible, cela signifie que le récepteur (DCE) est occupé et pas encore prêt à recevoir des données.
lorsque le récepteur est prêt, Il tire la ligne CTS vers le haut. L’émetteur transmet ensuite les données., Cette méthode est également appelée poignée de main RTS/CTS.
En outre, il y a deux autres fils utilisés dans la poignée de main. Ils sont DTR (Data Terminal Ready) et DSR (data Set Ready). Ces deux signaux sont utilisés par le DTE et le DCE pour indiquer leur statut individuel. Souvent, ces deux signaux sont utilisés dans la communication par modem.
Les nouvelles normes de RS232 définissent une prise de contact matérielle à 8 signaux.
prise de contact logicielle
prise de contact logicielle dans RS232 implique deux caractères spéciaux pour démarrer et arrêter la communication., Ces caractères sont X-ON et X-OFF (émetteur allumé et Émetteur éteint).
lorsque le récepteur envoie un signal X-OFF, l’émetteur cesse d’envoyer les données. L’émetteur ne commence à envoyer des données qu’après avoir reçu le signal X-ON.
les Limites de RS232
- RS232 Protocole nécessite un terrain d’entente entre l’émetteur (DTE) et le récepteur (DCE). Par conséquent, la raison pour des câbles plus courts entre DTE et DCE dans le protocole RS232.
- Le signal dans la ligne est très sensible au bruit. Le bruit peut être interne ou externe.,
- S’il y a une augmentation de la vitesse de transmission et de la longueur du câble, il y a un risque de conversation croisée introduite par la capacité entre les câbles.
- Les niveaux de tension en RS232 ne sont pas compatibles avec les logiques TTL ou CMOS modernes. Nous avons besoin d’un convertisseur de niveau.
Applications
- bien que RS232 est un protocole de communication série très célèbre, il est maintenant a été remplacé par des protocoles avancés comme USB.
- auparavant, nous les utilisions pour les terminaux série comme la souris, le Modem, etc.,
- mais, RS232 est toujours utilisé dans certains Servo-contrôleurs, machines CNC, Machines PLC et certaines cartes de microcontrôleur utilisent le protocole RS232.