RS232 az egyik legszélesebb körben használt technikák interfész külső berendezések számítógépekkel. Az rs232 egy soros kommunikációs szabvány, amelyet az elektronikus ipari Szövetség (EIA) és a távközlési ipari Szövetség (TIA) fejlesztett ki.
RS232 határozza meg a DTE és a DCE között összekötő jeleket. Itt a DTE az adat Terminálberendezéseket jelenti, a DTE pedig a számítógépet., A DCE az adatkommunikációs berendezéseket vagy az Adatáramkör-megszakító berendezéseket jelenti, a DCE példa pedig a modem.
az RS232-t az 1960-as években vezették be, és eredetileg EIA ajánlott 232-es szabványnak nevezték. Az RS232 az egyik legrégebbi soros kommunikációs szabvány, amely biztosítja az egyszerű csatlakoztathatóságot és a különböző gyártók közötti kompatibilitást. Eredetileg az RS32 DTE-k elektromechanikus írógépek, a DCE-k pedig modemek.
RS232 soros kommunikációt használ, ahol egyszerre egy kis adatot küld egy adatvonal mentén., Ez ellentétben áll a párhuzamos kommunikációval, ahol egyszerre több Bit adatot küldünk több adatsor segítségével.
a soros kommunikáció párhuzamos kommunikációval történő használatának előnye, hogy a teljes duplex adatátvitelhez szükséges vezetékek száma nagyon kisebb lesz (két vezeték elegendő az elektromos vezetékek figyelembe vétele nélkül).,
RS232 de facto szabványsá vált a számítógépes és műszerek számára, mivel az EIA 1962-ben szabványosította, és ennek eredményeként a legelterjedtebb kommunikációs szabvány lett.
de az RS232 szabvány fő hátránya az adatsebesség és a kábel hossza. Az RS232 maximális átviteli sebessége 19200 bps, a kábel maximális hossza 20 méter.
vázlat
mi az az RS232?,
hivatalosan az RS232 szabványt EIA/TIA – 232-nek hívják, és a DTE és a Soros bináris adatcserét alkalmazó DCE eszközök közötti interfészként definiálják. Az RS232 megfelelő szabványnak tekinthető., Ez azért van, mert RS232 biztosítja, hogy nincs konfliktus a DTE meg DCE eszközök megadásával:
- Elektromos műszaki adatok
- Mechanikai adatok
- Funkcionális specifikáció, valamint
- Eljárási műszaki adatok
ezek a leírások, adja meg nekünk a különböző paramétereket, mint a közös feszültség szint, jel szintjét, pin kábelezési előírások, ellenőrzési adatok között a fogadó készülék, valamint a perifériás stb. Nézzük meg részletesen a különböző specifikációkat.,
elektromos jellemzők
az rs232 elektromos jellemzői meghatározzák a feszültségszintekre, a vonal impedanciájára és a jelszintek változásának sebességére vonatkozó előírásokat.
a
RS232 feszültségszinteket a TTL logika előtt határozták meg, így nem meglepő, hogy az RS232 nem használja a TTL specifikus 5V és GND logikai szinteket.
az RS232-ben az ” 1 “logika a-15V-tól-3V-ig terjedő feszültségtartományban van leírva, a” 0 “logika pedig a +3V-tól +15V-ig terjedő feszültségtartomány, azaz az alacsony szintű feszültség az” 1 “logika, a magas szintű feszültség pedig a” 0 ” logika.,
jellemzően az RS232-ben az ” 1 “logika-12v, a” 0 ” logika +12V lesz. A-3V és +3V közötti feszültséget meghatározatlan logikai állapotnak kell tekinteni.
történelmileg az ” 1 “(- 15V-3V) logikát jelölésnek, a ” 0 ” (+3V – +15V) logikát pedig Térköznek nevezik.
Slew Rate
a másik fontos elektromos jellemző a jelszintek változásának sebessége, azaz a Slew sebesség. Az rs232 maximális hullámsebessége 30V/µs-ra korlátozódik., Ezenkívül meghatározásra kerül a 20 Kbps maximális bitsebesség is.
A szabvány ezen korlátai segítenek csökkenteni a keresztbeszélgetést a szomszédos jelekkel.
Line impedancia
a DTE és a DCE eszközök közötti vezeték impedanciája 3ω-tól 7Ω-ig terjed.
az eredeti RS232 szabvány a kábel maximális hosszát 15 méterként határozza meg, de a felülvizsgált szabványok meghatározzák a maximális hosszúságot az egységhosszra eső kapacitás szempontjából.,
mechanikai előírások
az rs232 mechanikai specifikációi a szabvány mechanikai felületét fedik le. Az RS232 szabvány egy 25 tűs D – típusú csatlakozót határoz meg, amely támogatja az RS232 teljes funkcionalitását.
az alábbi képen egy DB25 csatlakozó látható. A DTE készülék női külső burkolatot használ férfi csapokkal, a DCE készülék pedig férfi külső burkolatot használ női csapokkal.
háromféle jel létezik az RS232-ben. Ezek adatok,irányítás és föld., Az alábbi táblázat a csapok listáját mutatja, a kommunikáció irányát a jel típusával együtt.
mivel az elektronikus berendezések és eszközök egyre kisebbek, nincs helyünk nagyobb csatlakozókhoz, mint például a DB25, és a leggyakoribb alkalmazásokhoz nem szükséges mind a 25 csap a csatlakozóban. Ezért a csökkentett funkció 9 tűs csatlakozó általánosan használt.
A 9 tűs csatlakozót DE-9-nek hívják (gyakran tévesen DB-9 – nek hívják), ez egy D – típusú alminiatúra (D-Sub) csatlakozó., Az alábbi képen a DE-9 férfi és női csatlakozók láthatók.
A de-9 csatlakozóban lévő csapok, nevük és leírásuk a következő táblázatban található.
funkcionális SPECIFIKÁCIÓK
mivel az RS232 teljes szabványnak tekinthető, többet határoz meg, mint az elektromos és mechanikai jellemzők. Az rs232 szabvány meghatározza az interfészben használt különböző jelek funkcióit is.
a jelek a következők: közös, adatok, időzítési és vezérlőjelek.,
eljárási előírások
az rs232 eljárási előírásai meghatározzák a DTE és a DCE összekapcsolásakor végrehajtandó műveletek sorrendjét.
tegyük fel, hogy egy számítógép (DTE) az rs232 interfészen keresztül csatlakozik egy modemhez (DCE). Annak érdekében, hogy adatokat küldjön a számítógépről a modemre, a következő eljárást kell követni.
- amikor a Modem (DCE) készen áll a fogadásra, DCE kész jelet küld.
- amikor a számítógép (DTE) készen áll az adatok küldésére, küld egy kész (RTS) jelet.,
- a Modem (DCE) ezután egyértelmű küldési (CTS) jelet küld, jelezve, hogy az adatokat számítógépen (DTE) lehet elküldeni.
- végül a számítógép (DTE) adatokat küld az adatátviteli (TD) vonalon a modemhez (DCE).
Megjegyzés: Ez nem pontos eljárás, hanem hasonló a tényleges eljáráshoz.
az RS232
gyakorlati megvalósítása az RS232 feszültségszintje nagyon különbözik a ma tervezett rendszerek többségétől. Ezért szükségünk van valamilyen szintű átalakítóra az RS232 interfész megvalósításához., Ezt a feladatot olyan dedikált szintű átalakító IC-k végzik, mint például a MAX232, például a Maxim Integrated.
Ezek az IC-k beveszik az RS232 jeleket és TTL szintű feszültséget generálnak. Ezek az IC-k szintén megfordítják a jeleket, mivel az RS232-ben az alacsony feszültségszint logikai “1”, az RS232-ben pedig a magas feszültségszint logikai “0”. A következő kép az RS232 illesztőprogram valós idejű alkalmazását mutatja.,
itt az UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) generálja és fogadja a soros kommunikációhoz szükséges jeleket, az RS232 illesztőprogram pedig felelős a TTL és RS232 interfész közötti jelek konvertálásáért.
az ebben a példában említett kommunikációs rendszer aszinkron típusú, szinkronizálási biteket igényel, azaz indítás, leállítás és hibaellenőrzés bit, azaz paritás., Az UART a fenti példában felelős a Start, Stop, Parity bitek létrehozásáért az adatok továbbításakor, valamint hibák észlelésekor az adatok fogadása közben.
a következő kép egy tipikus RS232 alkalmazást ábrázol egy számítógép és egy Modem között. Itt a számítógép vagy a számítógép a DTE, a Modem pedig a DCE.
A számítógép és a Modem RS232 interfésszel kommunikál egymással, a modemek közötti kommunikáció pedig telekommunikációs kapcsolatokkal történik.,
hogyan működik az RS232?
az RS232-ben az adatokat sorosan egy irányba továbbítják egyetlen adatsoron keresztül. A kétirányú kommunikáció kialakításához a vezérlőjeleken kívül legalább három vezetékre (RX, TX és GND) van szükségünk. Az adatok bájtja bármikor továbbítható, feltéve, hogy az előző bájt már továbbításra került.
az RS232 aszinkron kommunikációs protokollt követ, azaz nincs órajel az adó és a vevő szinkronizálására., Ezért a start and stop bitek segítségével tájékoztatja a vevőt, hogy mikor ellenőrizze az adatokat.
az egyes bitek átvitele között bizonyos idő késése van. Ez a késleltetés nem más, mint egy inaktív állapot, azaz a jel ” 1 “logikára van állítva, azaz-12V (ha emlékszel, az” 1 “logika az RS232-ben-12V, a” 0 ” logika pedig +12V).
először az adó, azaz a DTE egy kezdő bitet küld a Vevőnek, azaz a DCE-nek, hogy tájékoztassa arról, hogy az adatátvitel a következő bitről indul. A kezdő bit mindig “0”, azaz +12v. a következő 5-9 karakter adat bit.,
parity bit használata esetén legfeljebb 8 Bit továbbítható. Ha a paritást nem használják, akkor 9 adat bit továbbítható. Az adatok továbbítása után az adó elküldi a stop biteket. Ez lehet 1 bit vagy 1,5 Bit vagy 2 Bit hosszú. A következő kép az RS232 protokoll keretformátumát mutatja.
bár az RS232 teljes szabványnak tekinthető, sok gyártó nem tartja be a szabványokat. Egyes gyártók végrehajthatják a teljes specifikációt, mások csak részleges specifikációt hajtanak végre.,
az rs232 szabvány megvalósításának ezen változásának oka, hogy nem minden eszköz és alkalmazás igényli az RS232 protokoll teljes specifikációját és funkcionalitását. Például az RS232-t használó soros Modem több vezérlővezetéket igényelhet, mint a soros portot használó soros egér.
akkor hogyan továbbítja vagy fogadja az adatokat az adó-vevő, amely különböző specifikációkat használhat? Erre a célra egy kézfogásnak nevezett folyamatot használnak.,
kézfogás
a kézfogás az adó és a vevő közötti kommunikáció paramétereinek dinamikusan történő beállítása a kommunikáció megkezdése előtt.
a kézfogás szükségességét az adóval (DTE) végzett sebesség határozza meg, az adatok továbbításának sebessége, a vevő (DCE) fogadásának sebessége, valamint az adatok továbbításának sebessége.
egy aszinkron adatátviteli rendszerben nem lehet kézfogás, hardver kézfogás és szoftver kézfogás.,
nincs kézfogás
Ha a kézfogást nem használják, akkor a Vevőnek (DCE) el kell olvasnia az általa már fogadott adatokat, mielőtt az adó (DTE) elküldi a következő adatokat. Ehhez a Vevő egy speciális memória helyet használ, amelyet puffernek hívnak, és mivel a vevő végén használják, Vevőpuffernek hívják.
a kapott adatokat a pufferben tárolja, mielőtt a vevő elolvassa., A Vevőpuffer jellemzően egyetlen bit adatot képes tárolni, ezeket az adatokat a következő adatok megérkezése előtt törölni kell (olvasni), és ha nem törlik, a meglévő adatokat felülírják az új adatokkal.
az alábbi képen az adatok tipikus átvitele és vétele látható adó-és vevőegység pufferekkel. Ebben a beállításban a vevő sikeresen elolvasta az első három bit adatot, de nem olvasta el a negyedik bitet. Ezért a következő bit, azaz az ötödik bit felülírja a negyedik bitet, a negyedik pedig elvész.,
az ilyen helyzetek elkerülése érdekében valamilyen kézfogási mechanizmusra van szükségünk (akár szoftver, akár hardver kézfogás).
hardveres kézfogás
a hardveres kézfogás során az adó először megkérdezi a vevőt, hogy készen áll-e az adatok fogadására. A vevő ezután ellenőrzi a puffert, és ha a puffer üres, akkor megmondja az adónak, hogy készen áll a fogadásra.
az adó továbbítja az adatokat, majd betölti a vevőpufferbe., Ez idő alatt a vevő azt mondja az adónak, hogy ne küldjön további adatokat, amíg a pufferben lévő adatokat a Vevő nem olvassa el.
az RS232 protokoll négy jelet határoz meg a kézfogás céljából:
- küldésre kész (RTS)
- Clear to Send (CTS)
- data Terminal Ready (DTR) és
- Data Set Ready (DSR)
a következő kép egy 9 tűs adó (DTE) és a 25 tűs Vevő (DCE), valamint egy 9 tűs adó (DCE) közötti kapcsolatot mutatja pin adó és egy 9 tűs Vevő hardveres kézfogási módban.,
hardveres kézfogás segítségével az adó adatai soha nem vesznek el vagy felülíródnak a vevőpufferben. Amikor az adó (DTE) adatokat akar küldeni, az RTS (küldésre kész) vonalat magasra húzza.
ezután az adó arra vár ,hogy a CTS (Clear to Send) magasra emelkedjen, ezért folyamatosan figyeli. Ha a CTS vonal alacsony, ez azt jelenti, hogy a vevő (DCE) elfoglalt, még nem áll készen az adatok fogadására.
amikor a vevő készen áll, a CTS vonalat magasra húzza. Az adó ezután továbbítja az adatokat., Ezt a módszert RTS/CTS kézfogásnak is nevezik.
továbbá, van két másik vezetékek használt kézfogás. Ezek DTR (Data Terminal Ready) és DSR (Data Set Ready). Ezt a két jelet a DTE és a DCE használja az egyéni állapot jelzésére. Gyakran ezt a két jelet használják a modem kommunikációban.
az rs232 újabb szabványai 8 jel hardver kézfogást határoznak meg.
Software Handshaking
az rs232 szoftveres kézfogás két speciális karaktert tartalmaz a kommunikáció elindításához és leállításához., Ezek a karakterek X-ON és X-OFF (adó be és Adó ki).
amikor a vevő X-OFF jelet küld, az adó leállítja az adatok küldését. Az adó csak az X-ON jel fogadása után kezdi el az adatok küldését.
az RS232
- RS232 protokoll korlátai közös alapot igényelnek az adó (DTE) és a vevő (DCE) között. Ezért az rs232 protokollban a DTE és a DCE közötti rövidebb kábelek oka.
- a vonalban lévő jel nagyon érzékeny a zajra. A zaj lehet belső vagy külső.,
- ha a kábel átviteli sebessége és hossza növekszik, akkor a kábelek közötti kapacitás által bevezetett keresztbeszélgetés esélye van.
- az rs232 feszültségszintje nem kompatibilis a modern TTL vagy CMOS logikával. Szükségünk van egy külső szintű átalakítóra.
Alkalmazások
- bár az RS232 egy nagyon híres soros kommunikációs protokoll, most olyan fejlett protokollokkal váltották fel, mint az USB.
- korábban soros terminálokhoz, például egérhez, modemhez stb.,
- de, RS232 még mindig használják néhány szervo vezérlők, CNC gépek, PLC gépek, valamint néhány mikrovezérlő táblák RS232 protokollt.