RS232 Protocol – Grunnleggende

RS232 er en av de mest brukte teknikkene for å grensesnitt eksternt utstyr med datamaskiner. RS232 er en Seriell Kommunikasjon-Standard som er utviklet av Electronic Industry Association (EIA) og Telecommunications Industry Association (TIA).

RS232 definerer signaler tilkobling mellom DTE og DCE. Her er DTE står for Data Terminal Equipment og et eksempel for DTE er en datamaskin., DCE står for Data-og kommunikasjonsutstyr eller Data Circuit Avslutte Utstyr og et eksempel for DCE er et modem.

RS232 ble innført på 1960-tallet og var opprinnelig kjent som EIA Anbefalt Standard 232. RS232 er en av de eldste seriell kommunikasjon standarder med sørget for enkel tilkobling og kompatibilitet på tvers av forskjellige produsenter. Opprinnelig DTEs i RS32 er elektromekaniske skrivemaskiner og DCEs er modemer.

RS232 bruker seriell kommunikasjon, der en bit av data som er sendt i en tid langs en enkelt data-linje., Dette er i kontrast til parallell kommunikasjon, hvor flere biter av data som er sendt på en gang ved å bruke flere data linjer.

fordelen med bruk av seriell kommunikasjon over parallell kommunikasjon er antall ledninger som kreves for å gjøre en full dupleksoverføring vil være meget mindre (to ledninger er tilstrekkelig, uten å ta hensyn elektriske linjer).,

RS232 har blitt en de facto standard for datamaskin og instrumentering enheter siden det ble standardisert i året 1962 av EIA og som et resultat, det ble den mest brukte standard kommunikasjon.

Men den største ulempen av RS232 standard er data rate og lengden på kabelen. RS232 støtter en maksimal overføringshastighet (baud av 19200 bps, og maksimal lengde på kabelen er 20 meter.

Hva er RS232?,

Offisielt, RS232 standard kalles EIA/TIA – 232 og er definert som grensesnitt mellom en DTE og en DCE enheter ansette seriell binære data interchange. RS232 er ansett for å være en passende standard., Dette er fordi RS232 sikrer at det er ingen konflikt mellom DTE og DCE-enheter ved å spesifisere:

• Elektriske Spesifikasjoner
• Mekanisk Spesifikasjoner
• Funksjonelle Spesifikasjoner og
• Prosedyremessige Spesifikasjoner

Alle disse opplysningene gir oss forskjellige parametere som vanlig spenningsnivåer, signal nivåer, pin-ledninger spesifikasjoner, kontroll av data mellom verten enheten og dens perifere etc. La oss se om de ulike spesifikasjoner i detalj.,

Elektriske Egenskaper

De elektriske egenskapene til RS232 definerer spesifikasjoner relatert til spenningsnivåer, linje impedans og endring av signal nivåer.

Spenning Nivåer

RS232 ble definert måte før TTL logikk og dermed er det ikke uventet at RS232 ikke bruker TTL-spesifikke 5 V og GND logikk nivåer.

The logic ‘1’ i RS232 er beskrevet som å være i spenning spekter av-15V til-3V og logikk ‘0’ er beskrevet som den spenning på +3V til +15V dvs. lavt nivå spenning er logikken ‘1’ og høy spenning er logikken ‘0’.,

Vanligvis, logic ‘1’ i RS232 vil være 12V og logikk ‘0’ vil være +12V. Alle de ovennevnte spenning er knyttet til en felles plattform ‘JORD’ pin-kode. Noen spenning mellom -3V og +3V regnes for å være en udefinert logikk staten.

Historisk, logic ‘1’ (-15V til-3V) er referert til som Merking og logikk ‘0’ (+3V til +15V) er referert til som Avstand.

Slew Rate

Den andre viktige elektrisk karakteristikk er endring av signal nivåer, dvs. Drap Pris. Maksimal slew rate i RS232 er begrenset til 30V/µs., Også, en maksimal bithastighet av 20 Kbps er også definert.

Disse begrensningene av standarden bidra til å redusere cross – talk med tilstøtende signaler.

Line Impedans

line impedans dvs. impedans på ledningen mellom DTE og DCE-enheter er angitt å være rundt 3Ω å 7Ω.

Også, den opprinnelige RS232 standard angir den maksimale lengden av kabelen som 15 meter, men den reviderte standarder angir maksimal lengde i form av kapasitans per stykk lengde.,

Mekaniske Spesifikasjoner

Den Mekaniske Spesifikasjoner av RS232 dekker den mekaniske grensesnitt standard. RS232 standarden spesifiserer en 25 – pin D – Type konnektor for å støtte den fullstendige funksjonaliteten til RS232.

følgende bilde viser en DB25-Kontakten. Den DTE-enheten bruker en kvinnelig ytre deksel med mannlige pinner og DCE-enheten bruker en mannlig ytre deksel med kvinnelige pinner.

Det er tre typer signaler RS232. De data, kontroll og bakken., Følgende tabell viser liste av pins, deres retning i kommunikasjon sammen med sine signal type.

Som elektronisk utstyr blir mindre, vi har ikke rom for større kontakten som DB25, og de fleste vanlige programmer som ikke krever alle 25 pinner i kontakten. Derfor, en redusert funksjon 9 – pinners-kontakten brukes ofte.

9 – pinners-kontakten kalles DE-9 (ofte feilaktig kalt DB-9), og det er en D – Type subminiatyr (D – Sub) kontakt., Følgende bilde viser DE-9 mannlige og kvinnelige kontakter.

pinnene i DE-9-kontakt, deres navn og beskrivelse er gitt i følgende tabell.

Funksjonelle Spesifikasjoner

Siden RS232 regnes som en komplett standard, den definerer mer enn elektriske og mekaniske egenskaper. RS232 standarden definerer også funksjonene av forskjellige signaler som brukes i grensesnittet.

signalene er klassifisert som: Common, Data, Timing og Kontroll-Signaler.,

Prosedyremessige Spesifikasjoner

Den Prosedyremessige Spesifikasjoner av RS232 angi sekvens av operasjoner som må utføres når en DTE og DCE er koblet til.

Anta en datamaskin (DTE) er koblet til et Modem (DCE) via RS232-grensesnittet. For å sende data fra datamaskinen til Modemet, kan følgende fremgangsmåte må følges.

• Når Modem (DCE) er klar til å motta, vil den sende en DCE er klar signal.
• Når datamaskinen (DTE) er klar til å sende data, sender den en Ready to Send (RTS) – signal.,
• Modem (DCE) sender deretter en Clear to Send (CTS) signal for å indikere at data kan sendes av datamaskinen (DTE).
• til Slutt, Datamaskinen (DTE) sender data på overføring av Data (TD) linje til Modemet (DCE).

MERK: Dette er ikke en nøyaktig prosedyre, men ligner den faktiske én.

Praktiske Gjennomføringen av RS232

spenning nivåer av RS232 er veldig forskjellig fra de fleste av de systemer som er utformet i dag. Derfor trenger vi et nivå converter av noen slag for å implementere RS232-grensesnittet., Denne jobben er utført av dedikerte nivå converter ICs som MAX232 av Maxim Integrert for eksempel.

Disse ICs ta i RS232-signaler og generere en TTL-nivå spenning. Disse ICs også invertere signaler som lave spenningsnivåer i RS232 er logikken ‘1’ og høye spenningsnivåer i RS232 er logikken ‘0’. Følgende bilde viser gjennomføringen av RS232-Driveren i et ekte program.,

Her, UART (Universal Asynchronous Receiver Sender) genererer og får den nødvendige signaler for seriell kommunikasjon og RS232-Driver er ansvarlig for konvertering av signalene mellom TTL-og RS232-grensesnittet.

kommunikasjons system er nevnt i dette eksemplet er av asynkrone type og det krever synkronisering biter dvs. Starte og Stoppe og feilkontroll bit Paritet dvs.., Den UART i eksemplet ovenfor er ansvarlig for å generere Start, Stopp og Paritet biter når du overfører data og også å oppdage feil under mottak av data.

følgende bilde illustrerer en typisk RS232-programmet mellom en Datamaskin og et Modem. Her, PC-en eller Datamaskinen er DTE og Modemet er DCE.

Datamaskinen og Modemet kommuniserer med hverandre ved hjelp av RS-232-grensesnitt og kommunikasjon mellom modemer er etablert ved hjelp av telekommunikasjon lenker.,

Hvordan RS232 Fungerer?

I RS232 data er overført sammen i én retning over en enkelt data-linje. For å etablere toveis kommunikasjon, trenger vi minst tre ledninger (RX, TX og JORD) bortsett fra kontroll-signaler. En byte av data kan sendes når som helst, forutsatt forrige byte har allerede blitt overført.

RS232 følger asynkron kommunikasjon protocol, dvs. det er ingen klokke signal å synkronisere sender og mottaker., Derfor, det bruker start-og stoppbiter til å informere mottakeren ved å kontrollere for data.

Det er en forsinkelse av en viss tid mellom overføringer av hver bit. Denne forsinkelsen er ingenting, men en inaktiv tilstand dvs. at signalet er satt til logic ‘1’, dvs. -12V (hvis du husker, logic ‘1’ i RS232-er 12V og logikk ‘0’ er +12V).

Først, senderen, dvs. DTE sender en Start bit til mottakeren, dvs. DCE å informere det at dataoverføringen starter fra neste bit. Start-bit er alltid ‘0’, dvs. +12V. De neste 5 til 9 tegn er data biter.,

Hvis bit paritet er brukt maksimum 8 bits kan overføres. Hvis paritet er ikke brukt, da 9 data biter kan overføres. Etter at dataene er overført, senderen sender stoppbiter. Det kan være enten 1 bit eller 1,5 biter eller 2 biter. Følgende bilde viser frame-format av RS232-protokoll.

Om RS232 er ansett for å være en komplett standard-mange produsenter kan ikke rette seg etter de standarder. Noen produsenter kan gjennomføre den komplette spesifikasjoner og noen implementere bare en delvis spesifikasjon.,

grunnen til At bak denne variasjonen i gjennomføring av RS232 standard er at ikke alle enheter og programmer krever full spesifikasjoner og funksjonalitet av RS232-Protokoll. For eksempel, en seriell Modemet ved hjelp av RS232 kan kreve mer kontroll linjer enn en seriell Mus bruker seriell port.

Så hvordan gjør du Sender og Mottaker, som kan bruke forskjellige sett av spesifikasjoner, lykkes med å overføre eller motta data? En prosess som kalles Handshaking brukes for dette formålet.,

Handshaking

Handshaking er en prosess av dynamisk innstilling av parametere av en kommunikasjon mellom sender og mottaker før kommunikasjonen starter.

behovet for handshaking er diktert av hastigheten med senderen (DTE) overfører data, hastigheten på som mottaker (DCE) mottar data, og prisen på som data som blir overført.

I en asynkron dataoverføring system, kan det ikke være handshaking, hardware handshake-og programvareinitialisering.,

Nei Handshaking

Hvis handshaking er ikke brukt, da mottakeren (DCE) må lese data som allerede er mottatt av det før senderen (DTE) sender de neste data. For denne mottakeren bruker en spesiell minne-sted som heter Buffer og siden den brukes på mottakeren slutten, det kalles Mottaker Buffer.

De mottatte dataene er lagret i buffer før den er lest av mottakeren., Mottakeren Buffer kan vanligvis lagre en eneste bit av data, og disse dataene må være tømt (lese) før neste data kommer, og hvis det ikke er fjernet, vil de eksisterende data vil bli overskrevet med nye data.

følgende bilde viser en typisk sending og mottak av data ved hjelp av sender og mottaker-bufferen. I dette oppsettet, mottakeren har lykkes med å lese de første tre biter av data, men ikke lest den fjerde bit. Derfor, neste bit dvs. den femte bit vil overskrive den fjerde bit og fjerde bit er tapt.,

for Å unngå situasjoner som dette, vi trenger noen form for Handshaking mekanisme (enten Programvare eller Maskinvare Handshaking).

maskinvareinitialisering

I maskinvareinitialisering, senderen første spør mottakeren om det er klar til å motta data. Mottakeren sjekker sin buffer og hvis bufferen er tom, det vil si så til senderen om at den er klar til å motta.

senderen vil overføre dataene, og det er lagt til mottakeren buffer., I løpet av denne tiden, mottakeren forteller senderen ikke for å sende ytterligere data til data i buffer har blitt lest av mottakeren.

RS232 Protokollen definerer fire signaler for formålet av Handshake:

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

følgende bilde viser sammenhengen mellom en 9 – pin-Senderen (DTE) og 25 – pin-Mottaker (DCE) og en 9 – pinners-Sender og en 9 – pinners-Mottaker i hardware handshake-modus.,

ved hjelp av maskinvareinitialisering data fra senderen er aldri mistet eller skrevet over i mottakeren buffer. Når senderen (DTE) ønsker å sende data, det trekker RTS (Ready to Send) linje til høy.

Så sender venter for CTS (Clear to Send) for å gå høyt, og dermed holder på å overvåke den. Hvis CTS linje er lav, betyr det at mottakeren (DCE) er opptatt, og som ennå ikke klar til å motta data.

Når mottakeren er klar, det trekker CTS linje til høy. Senderen da sender data., Denne metoden er også kalt som RTS/CTS-Handshake.

i Tillegg er det to andre ledningene som brukes i Handshaking. De er DTR (Data Terminal Ready) og DSR (Data Set Ready). Disse to signalene er brukt av DTE og DCE for å indikere deres individuelle status. Ofte er disse to signalene er brukt i modem kommunikasjon.

Den nye standarder for RS232 definere en 8-signal for maskinvareinitialisering.

programvareinitialisering (Handshaking

programvareinitialisering (Handshaking i RS232 innebærer to spesielle tegn for å starte og stoppe kommunikasjon., Disse tegnene er X og X-OFF (Sender På og Sender AV).

Når mottakeren sender en X-OFF-signal sender slutter å sende data. Senderen begynner å sende data kun etter at du mottar X-ON signal.

Begrensninger av RS232

• RS232 Protokollen krever en enighet mellom senderen (DTE) og mottaker (DCE). Derfor er det grunn for kortere kabler mellom DTE og DCE i RS232-Protokoll.
• signalet i linjen er svært utsatt for støy. Støy kan være enten internt eller eksternt.,
• Hvis det er en økning i hastighet og lengde på kabel, det er en sjanse for cross talk introdusert av kapasitans mellom kablene.
• spenning nivåer i RS232 er ikke kompatibel med moderne TTL eller CMOS logikk. Vi trenger en ekstern nivå converter.

Programmer

• Om RS232 er en svært berømt seriell kommunikasjon-protokollen er det nå har blitt erstattet med avanserte protokoller, for eksempel USB.
• de Tidligere brukte vi for seriell terminaler som Mus, Modem etc.,
• Men, RS232 fortsatt blir brukt i noen Servo-Kontrollere, CNC-Maskiner, PLC maskiner og noen mikrokontroller styrene bruk RS232-Protokoll.