Протокол за серийна комуникация Rs232: основи, работа и спецификации

Един от най-старите, но популярни комуникационни протоколи, който се използва в индустриите и търговските продукти, е RS232 Communication Protoco l. Терминът RS232 означава "Препоръчителен стандарт 232" и е вид серийна комуникация, използвана за предаване на данни, обикновено на средни разстояния. Той е представен през 60-те години на миналия век и е намерил своя път в много приложения като компютърни принтери, фабрични устройства за автоматизация и др. Днес има много съвременни комуникационни протоколи като RS485, SPI, I2C, CAN и др. Можете да ги проверите, ако се интересувате. В тази статия ще разберем основите на протокола RS232 и как работи.

Какво представлява серийната комуникация?

В телекомуникацията процесът на изпращане на данни последователно през компютърна шина се нарича последователна комуникация, което означава, че данните ще се предават бит по бит. Докато при паралелна комуникация данните се предават в байт (8 бита) или символ по няколко линии за данни или шини едновременно. Последователната комуникация е по-бавна от паралелната, но се използва за дълго предаване на данни поради по-ниски разходи и практически причини.

Пример за разбиране:

Последователна комуникация - вие стреляте по цел с помощта на картечници, където куршумите достигат един по един до целта.

Паралелна комуникация - вие стреляте в целта с помощта на пушка, където много брой куршуми достигат едновременно.

Режими на трансфер на данни при последователна комуникация:

Асинхронен трансфер на данни - Режимът, при който битовете данни не се синхронизират от импулс на часовника. Часовник импулс е сигнал, използван за синхронизиране на работата в електронна система.
Синхронен трансфер на данни - Режимът, в който битовете данни се синхронизират от импулс на часовника.

Характеристики на серийната комуникация:

Скорост на предаване се използва за измерване на скоростта на предаване. Описва се като броят на битовете, преминаващи за една секунда. Например, ако скоростта на предаване е 200, тогава са предадени 200 бита на секунда. В телефонните линии скоростта на предаване ще бъде 14400, 28800 и 33600.
Стоп битове се използват за един пакет за спиране на предаването, което е означено като „Т“. Някои типични стойности са 1, 1,5 и 2 бита.
Parity Bit е най-простата форма за проверка на грешките. Има четири вида, т.е. четни, нечетни, маркирани и раздалечени. Например, ако 011 е число, битът за паритет = 0, т.е. четен паритет и четността = 1, т.е. нечетен паритет.

Какво е RS232?

RS232C “Препоръчан стандарт 232C” е най-новата версия на стандартен 25 пинов, докато RS232D, който е от 22 пина. В новия компютър от мъжки тип D, който е от 9 пина.

RS232 е стандартен протокол, използван за серийна комуникация, той се използва за свързване на компютър и неговите периферни устройства, за да позволи сериен обмен на данни между тях. Тъй като получава напрежението за пътя, използван за обмен на данни между устройствата. Използва се в серийна комуникация до 50 фута със скорост от 1,492 kbps. Както определя EIA, RS232 се използва за свързване на оборудване за предаване на данни (DTE) и оборудване за комуникация на данни (DCE).

Универсален асинхронен приемник и предавател на данни (UART), използван във връзка с RS232 за прехвърляне на данни между принтер и компютър. Микроконтролерите не могат да се справят с такъв вид нива на напрежение, съединителите са свързани между RS232 сигнали. Тези съединители са известни като DB-9 Connector като сериен порт и са от два типа мъжки конектор (DTE) и женски конектор (DCE).

Електрически спецификации

Нека обсъдим електрическите спецификации на RS232, дадени по-долу:

Нива на напрежение: RS232 също се използва като земя и ниво 5V. Binary 0 работи с напрежения до + 5V до + 15Vdc. Нарича се „ВКЛ“ или интервал (ниво на високо напрежение), докато Binary 1 работи с напрежения до -5V до -15Vdc. Тя се нарича „OFF“ или маркировка (ниво на ниско напрежение).
Ниво на получено напрежение на сигнала: Binary 0 работи върху получените напрежения на сигнала до + 3V до +13 Vdc & Binary 1 работи с напрежения до -3V до -13 Vdc.
Линейни импеданси: Импедансът на проводниците е до 3 ома до 7 ома и максималната дължина на кабела е 15 метра, но нова максимална дължина по отношение на капацитета на единица дължина.
Работно напрежение: Работното напрежение ще бъде 250v AC макс.
Текущ рейтинг: Текущият рейтинг ще бъде 3 ампера макс.
Диелектрично издържащо напрежение: 1000 VAC мин.
Скорост на предаване : Скоростта на промяна на нивата на сигнала се нарича скорост на предаване. Със своята скорост на убиване е до 30 V / микросекунда и максималната скорост на предаване ще бъде 20 kbps.

Как работи RS232?

RS232 работи върху двупосочната комуникация, която обменя данни помежду си. Има две устройства, свързани помежду си, (DTE) оборудване за предаване на данни и (DCE) оборудване за комуникация на данни, което има щифтове като TXD, RXD и RTS & CTS. Сега от източника на DTE RTS генерира заявката за изпращане на данните. След това от другата страна DCE, CTS, изчиства пътя за получаване на данните. След като изчисти пътя, той ще подаде сигнал към RTS на източника на DTE, за да изпрати сигнала. След това битовете се предават от DTE към DCE. Сега отново от DCEизточник, заявката може да бъде генерирана от RTS и CTS от DTE източници изчиства пътя за получаване на данните и дава сигнал за изпращане на данните. Това е целият процес, чрез който се извършва предаването на данни.

TXD	ПРЕДАВАТЕЛ
RXD	ПОЛУЧАТЕЛ
RTS	ИСКАНЕ ЗА ИЗПРАЩАНЕ
CTS	ЯСНО ЗА ИЗПРАЩАНЕ
GND	ЗЕМЯ

Например: Сигналите, зададени на логика 1, т.е. -12V. Предаването на данни започва от следващия бит и за да информира това, DTE изпраща стартов бит към DCE. Началният бит винаги е „0“, т.е. +12 V и следващите 5 до 9 знака са битове за данни. Ако използваме бит за четност, тогава могат да се предадат 8 битови данни, докато ако четността не използва, тогава се предават 9 бита. Стоп битовете се изпращат от предавателя, чиито стойности са 1, 1,5 или 2 бита след предаването на данните.

Механична спецификация

За механични спецификации трябва да проучим два вида съединители, които са DB-25 и DB-9. В DB-25 има 25 налични щифта, които се използват за много от приложенията, но някои от приложенията не използват цели 25 пина. И така, 9-пиновият конектор е направен за удобство на устройствата и оборудването.

Сега тук обсъждаме DB-9 щифтовия конектор, който се използва за връзка между микроконтролери и конектор. Те са два вида: мъжки конектор (DTE) и женски конектор (DCE). Има 5 щифта в горния ред и 4 щифта в долния ред. Често се нарича DE-9 или D-type конектор.

Структура на щифтове на DB-9 конектор:

ПИН Описание DB-9 конектор:

ЕГН №	Име на ПИН	Описание на щифта
1	CD (Откриване на носител)	Входящ сигнал от DCE
2	RD (Получаване на данни)	Получава входящи данни от DTE
3	TD (предаване на данни)	Изпратете изходящи данни до DCE
4	DTR (готов за терминал за данни)	Изходящ сигнал за ръкостискане
5	GND (земя на сигнала)	Общо референтно напрежение
6	DSR (Набор от данни готов)	Входящ сигнал за ръкостискане
7	RTS (Искане за изпращане)	Изходящ сигнал за управление на потока
8	CTS (Изчистване за изпращане)	Входящ сигнал за управление на потока
9	RI (индикатор за позвъняване)	Входящ сигнал от DCE

Какво е ръкостискане?

Ръководството е процесът, който се използва за прехвърляне на сигнала от DTE към DCE, за да се осъществи връзката преди реалния трансфер на данни. Съобщенията между предавателя и приемника могат да се извършват чрез ръкостискане.

Има 3 вида процеси на ръкостискане, наречени:

Без ръкостискане:

Ако няма ръкостискане, тогава DCE чете вече получените данни, докато DTE предава следващите данни. Всички получени данни се съхраняват на място в паметта, известно като буфер на приемника. Този буфер може да съхранява само един бит, така че приемникът трябва да прочете буфера на паметта, преди да пристигне следващият бит. Ако приемникът не е в състояние да прочете съхранения бит в буфера и следващият бит пристигне, съхраненият бит ще бъде загубен.

Както е показано на диаграмата по-долу, приемникът не успя да прочете 4 ^-ия бит до пристигането на 5 ^-тия бит и този резултат, заменящ 4 ^-ти бит с 5 ^-ти бит и 4 ^-ти бит, се губи.

Ръкостискане с хардуер:

Той използва специфични серийни портове, т.е. RTS и CTS за контрол на потока от данни.
В този процес предавателят пита приемника, че е готов да получи данни, след което приемникът проверява буфера, че е празен, ако е празен, тогава ще подаде сигнал на предавателя, че съм готов да получа данни.
Приемникът дава сигнал на предавателя да не изпраща никакви данни, докато вече получените данни не могат да бъдат прочетени.
Неговият работен процес е същият, както е описано по-горе при ръкостискането.

Ръкостискане със софтуера:

В този процес има две форми, т.е. X-ON и X-OFF. Тук „X“ е предавателят.
X-ON е частта, в която възобновява предаването на данни.
X-OFF е частта, в която спира паузата на предаването на данни.
Използва се за контрол на потока от данни и предотвратяване на загуби по време на предаване.

Приложения на RS232 комуникация

RS232 серийната комуникация се използва в компютри от старо поколение за свързване на периферни устройства като мишка, принтери, модем и др.
В днешно време RS232 се заменя с усъвършенстван USB.
Също така се използва в PLC машини, CNC машини и серво контролери, защото е далеч по-евтино.
Все още се използва от някои платки за микроконтролери, принтери за касови бележки, система за продажба (PoS) и др.