RS232 Protocol-Basics (Português)

RS232 define os sinais que ligam entre DTE e DCE. Aqui, DTE significa equipamento Terminal de dados e um exemplo para DTE é um computador., DCE significa equipamento de comunicação de dados ou equipamento de terminação de circuitos de dados e um exemplo para DCE é um modem.

RS232 foi introduzido em 1960 e era originalmente conhecido como norma recomendada pela AIA 232. O RS232 é um dos mais antigos padrões de comunicação em série com conectividade simples e compatibilidade garantida entre diferentes fabricantes. Originalmente, os DTEs em RS32 são máquinas de escrever eletromecânicas e os DCE são modems.

RS232 usa a comunicação serial, onde um bit de dados é enviado de cada vez ao longo de uma única linha de dados., Isto é contraste com a comunicação paralela, onde múltiplos bits de dados são enviados de uma vez usando múltiplas linhas de dados.

a vantagem de usar a comunicação em série sobre a comunicação paralela é o número de fios necessários para fazer uma transmissão completa duplex de dados será muito menor (dois fios são suficientes sem considerar linhas elétricas).,

RS232 tornou-se um padrão de facto para o computador e a instrumentação de dispositivos, pois foi normalizado no ano de 1962 pela AIA e, como resultado, tornou-se o mais utilizado padrão de comunicação.

mas a principal desvantagem da norma RS232 é a taxa de dados e comprimento do cabo. O RS232 suporta uma taxa de baud máxima de 19200 bps e o comprimento máximo do cabo é de 20 metros.

o que é o RS232?,

oficialmente, a norma RS232 é chamada EIA/TIA-232 e é definida como a interface entre um DTE e um DCE dispositivos que utilizam transferência de dados binários em série. O RS232 é considerado uma norma adequada., Isso é porque RS232 assegura que não haja conflito entre os dispositivos DTE e DCE especificando:

• Especificações Elétricas
• Especificações Mecânicas
• Especificações Funcionais e
• Processual Especificações

Todas essas especificações nos diferentes parâmetros, como comuns os níveis de tensão, níveis de sinal, pin especificações de cablagem, controle de dados entre o dispositivo host e seus periféricos, etc. Vejamos em pormenor as diferentes especificações.,

Características eléctricas

as características eléctricas do RS232 definem as especificações relativas aos níveis de tensão, impedância da linha e taxa de variação dos níveis de sinal.

níveis de tensão

RS232 foi definido muito antes da lógica TTL e, portanto, não é inesperado que o RS232 não use os níveis lógicos específicos 5V e GND da TTL.

a lógica ” 1 “em RS232 é descrita como estando na gama de tensão de-15V a-3V e a lógica” 0 “é descrita como a gama de tensão de +3V a +15V, ou seja, a baixa tensão é Lógica” 1 “e a alta tensão é lógica “0”.,

tipicamente, a lógica ‘1’ em RS232 será-12V e a lógica ‘0’ será +12V. todas as tensões acima mencionadas são em relação a um pin de ” GND ” comum. Qualquer tensão entre-3V e +3V é considerada um estado lógico indefinido.

historicamente, a lógica ‘ 1 ‘(- 15V a-3V) é referida como marcação e a lógica ‘0’ (+3V a +15V) é referida como espaçamento.

Slew Rate

a outra característica elétrica importante é a taxa de variação dos níveis de sinal, ou seja, a taxa Slew. A taxa máxima de movimento em RS232 é limitada a 30V/µs., Além disso, uma taxa de bits máxima de 20 Kbps também é definida.

estas limitações da Ajuda padrão na redução da conversa cruzada com sinais adjacentes.

Impedância de linha

a impedância de linha, ou seja, Impedância do fio entre os dispositivos DTE e DCE é especificado em torno de 3Ω a 7Ω.

também, o padrão original RS232 especifica o comprimento máximo do cabo como 15 metros, mas os padrões revistos especificam o comprimento máximo em termos de capacitância por unidade de comprimento.,as especificações mecânicas do RS232 abrangem a interface mecânica da norma. A norma RS232 especifica um conector de tipo D de 25 pinos para suportar toda a funcionalidade do RS232.

A imagem seguinte mostra um conector DB25. O dispositivo DTE usa um invólucro exterior feminino com cavilhas masculinas e o dispositivo DCE usa um invólucro exterior masculino com cavilhas femininas.

há três tipos de sinais em RS232. São dados, controlo e solo., A tabela seguinte mostra a lista de pinos, sua direção na comunicação junto com seu tipo de sinal.

Como os equipamentos eletrônicos e dispositivos estão ficando menores, não temos espaço para conector maior, como DB25 e aplicações mais comuns não necessitam de todas as 25 pinos no conector. Assim, um conector de função reduzida de 9 pinos é usado comumente.

O conector de 9 pinos é chamado como DE-9 (muitas vezes erroneamente chamado como DB-9) e é um conector de tipo D (D – Sub)., A imagem a seguir mostra os conectores de-9 masculino e feminino.

os pinos no conector DE-9, seus nomes e descrição são dadas na tabela seguinte.

especificações funcionais

Uma vez que o RS232 é considerado um padrão completo, define mais do que características eléctricas e mecânicas. O padrão RS232 também define as funções de diferentes sinais usados na interface.

os sinais são classificados como: Common, Data, Timing and Control Signals.,

ESPECIFICAÇÕES processuais

As especificações processuais do RS232 especificam a sequência de operações que devem ser realizadas quando um DTE e um DCE estão ligados.

Assume que um computador (DTE) Está ligado a um Modem (DCE) através da interface RS232. Para enviar dados do computador para o Modem, deve seguir-se o seguinte procedimento:

• Quando o Modem (DCE) estiver pronto para receber, irá enviar um sinal DCE pronto.
• Quando o computador (DTE) está pronto para enviar os dados, ele envia um sinal pronto para enviar (RTS).,
• O Modem (DCE) então envia um sinal claro para enviar (CTS) para indicar que os dados podem ser enviados por computador (DTE).finalmente, o computador (DTE) envia dados sobre a linha de transmissão de dados (TD) para o Modem (DCE).

Nota: Este não é um procedimento exato, mas semelhante ao atual.

implementação prática do RS232

os níveis de tensão do RS232 são muito diferentes da maioria dos sistemas projetados hoje. Portanto, precisamos de um conversor de nível de alguns tipos para implementar a interface RS232., Este trabalho é realizado por ICs conversor de nível dedicado como MAX232 pela Maxim integrada, por exemplo.

estes ci absorvem os sinais RS232 e geram uma tensão de nível TTL. Estes CI também invertem os sinais, uma vez que os níveis de baixa tensão em RS232 são lógicos ” 1 “e os níveis de alta tensão em RS232 são lógicos “0”. A imagem a seguir mostra a implementação do Driver RS232 em um aplicativo em tempo real.,

Aqui, o UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) gera e recebe os sinais necessários para comunicação serial e o Driver RS232 é responsável pela conversão de sinais entre TTL e RS232 interface.

o sistema de comunicação mencionado neste exemplo é de tipo assíncrono e requer bits de sincronização, ou seja, Iniciar e parar e verificar erros, ou seja, paridade., O UART no exemplo acima é responsável por gerar os bits de início, parada e paridade ao transmitir os dados e também detectar erros ao receber os dados.

a imagem a seguir ilustra uma aplicação típica RS232 entre um computador e um Modem. Aqui, o PC ou computador é o DTE e o Modem é o DCE.

o computador e o Modem comunicam entre si usando a interface RS232 e a comunicação entre os modems é estabelecida usando ligações de telecomunicações.,

Como RS232 Funciona?

em RS232, os dados são transmitidos em série numa direcção ao longo de uma única linha de dados. Para estabelecer uma comunicação de duas vias, precisamos de pelo menos três fios (RX, TX e GND) para além dos sinais de controlo. Um byte de dados pode ser transmitido a qualquer momento desde que o byte anterior já tenha sido transmitido.

RS232 segue o protocolo de comunicação assíncrona, ou seja, não há sinal de clock para sincronizar transmissor e receptor., Assim, ele usa bits start e stop para informar o receptor quando verificar os dados.

Há um atraso de certo tempo entre as transmissões de cada bit. Este atraso não é nada mais que um estado inativo, ou seja, o sinal é definido para Lógica ‘ 1 ‘ ou seja-12V (se você se lembrar, lógica ‘1’ em RS232 é-12V e lógica ‘0’ é +12V).

Em Primeiro Lugar, O transmissor, ou seja, o DTE envia um bit inicial para o receptor, ou seja, o DCE para informá-lo de que a transmissão de dados começa a partir do próximo bit. O bit inicial é sempre “0”, ou seja, + 12V. os próximos 5 a 9 caracteres são bits de dados.,

Se for usado um bit de paridade, um máximo de 8 bits pode ser transmitido. Se a paridade não for usada, então 9 bits de dados podem ser transmitidos. Após a transmissão dos dados, o transmissor envia os bits de paragem. Pode ter 1 bit ou 1,5 bits ou 2 bits de comprimento. A imagem seguinte mostra o formato de moldura do protocolo RS232.

embora o RS232 seja considerado um padrão completo, muitos fabricantes podem não cumprir os padrões. Alguns fabricantes podem implementar as especificações completas e alguns implementar apenas uma especificação parcial.,

a razão por trás desta variação na implementação da norma RS232 é que nem todos os dispositivos e aplicações requerem as especificações completas e a funcionalidade do protocolo RS232. Por exemplo, um Modem serial usando RS232 pode exigir mais linhas de controle do que um Mouse serial usando porta serial.

então como o transmissor e receptor, que pode usar diferentes conjuntos de especificações, transmite ou recebe com sucesso os dados? Um processo chamado Handshaking é usado para este propósito.,

Handshaking

Handshaking é um processo de definir dinamicamente os parâmetros de uma comunicação entre o transmissor e o receptor antes de A comunicação começar.

A necessidade de handshaking é ditada pela velocidade com que o transmissor (DTE), transmite os dados, a velocidade a que o receptor (DCE) recebe os dados e a taxa na qual os dados são transmitidos.

num sistema assíncrono de transmissão de dados, não pode haver aperto de mão, hardware e software.,

No Handshaking

Se handshaking não é usado, então o receptor (DCE) deve ler os dados que já é recebido por ele antes que o transmissor (DTE) envia os próximos dados. Para isso, o receptor usa uma localização de memória especial chamada Buffer e como ele é usado no fim do receptor, ele é chamado de Buffer Do receptor.

os dados recebidos são armazenados no buffer antes de serem lidos pelo receptor., O Buffer receptor pode tipicamente armazenar um único bit de dados e esses dados devem ser limpos (lidos) antes que os próximos dados cheguem e se não forem limpos, os dados existentes serão substituídos com os novos dados.

A imagem a seguir mostra uma transmissão e recepção típicas de dados usando tampões de transmissor e receptor. Nesta configuração, o receptor leu com sucesso os primeiros três bits de dados, mas não leu o quarto bit. Assim, o próximo bit, ou seja, o quinto bit irá sobrepor o quarto bit e o quarto bit é perdido.,

para evitar situações como esta, precisamos de algum tipo de mecanismo de Handshaking (Software ou hardware Handshaking).

Hardware Handshaking

no Hardware Handshaking, o transmissor Primeiro pergunta ao receptor se ele está pronto para receber os dados. O receptor então verifica seu buffer e se o buffer estiver vazio, ele Então dirá ao transmissor que está pronto para receber.

O transmissor transmite os dados e é carregado no buffer do receptor., Durante este tempo, o receptor diz ao transmissor para não enviar mais dados até que os dados no buffer tenham sido lidos pelo receptor.

O Protocolo RS232 define quatro sinais com a finalidade de Handshaking:

• Pronto para Enviar (RTS)
• Limpar para Enviar (CTS)
• Terminal de Dados Pronto (DTR) e
• Data Set Ready (DSR)

a imagem A seguir mostra a ligação entre um 9 – pino Transmissor (DTE) e de 25 pinos do Receptor (DCE) e um de 9 pinos Transmissor e um de 9 pinos Receptor de handshaking de hardware modo.,

com a ajuda do Handshaking do Hardware, os dados do transmissor nunca são perdidos ou substituídos no buffer do receptor. Quando o transmissor (DTE) quer enviar dados, ele puxa a linha RTS (pronto para enviar) para cima.

em seguida, o transmissor espera por CTS (claro para enviar) para ir alto e, portanto, continua a monitorá-lo. Se a linha CTS é baixa, significa que o receptor (DCE) está ocupado e ainda não está pronto para receber dados.

Quando o receptor está pronto, ele puxa a linha CTS para cima. O transmissor transmite então os dados., Este método também é chamado de Handshaking RTS/CTS.além disso, existem dois outros fios utilizados no aperto de mão. Eles são DTR (Data Terminal Ready) e DSR (Data Set Ready). Estes dois sinais são usados pelo DTE e DCE para indicar o seu estado individual. Muitas vezes, estes dois sinais são usados na comunicação modem.

os padrões mais recentes do RS232 definem um 8 de Hardware de sinal.

Software Handshaking

software Handshaking in RS232 involves two special characters for starting and stopping the communication., Estes personagens são X-ON e X-OFF (Transmissor ligado e Transmissor desligado).

Quando o receptor envia um sinal X-OFF, o transmissor pára de enviar os dados. O transmissor começa a enviar dados apenas depois de receber o sinal X-ON.

Limitações de RS232

• RS232 Protocolo requer um terreno comum entre o transmissor (DTE) e o receptor (DCE). Assim, a razão para cabos mais curtos entre DTE e DCE no protocolo RS232.
• o sinal na linha é altamente suscetível ao ruído. O ruído pode ser interno ou externo.,se houver um aumento na taxa de baud e comprimento do cabo, há uma chance de conversa cruzada introduzida pela capacitância entre os cabos.os níveis de tensão no RS232 não são compatíveis com as lógicas modernas TTL ou CMOS. Precisamos de um conversor de nível externo.

Applications

• embora o RS232 seja um famoso protocolo de comunicação em série, ele agora foi substituído por protocolos avançados como USB.anteriormente utilizávamos para terminais seriais como Mouse, Modem, etc.,
• Mas, o RS232 ainda está sendo usado em alguns controladores Servo, máquinas CNC, máquinas PLC e algumas placas de microcontrolador usam o protocolo RS232.