Protocol de comunicare serial RS232: elemente de bază, funcționare și specificații

Unul dintre cele mai vechi și populare protocoluri de comunicare care este utilizat în industrii și produse comerciale este RS232 Communication Protoco l. Termenul RS232 înseamnă „Standard recomandat 232” și este un tip de comunicație serială utilizat pentru transmiterea datelor în mod normal la distanțe medii. A fost introdus în anii 1960 și și-a găsit drumul în multe aplicații precum imprimante pentru computere, dispozitive de automatizare din fabrică etc. Astăzi există multe protocoale moderne de comunicare precum RS485, SPI, I2C, CAN etc. le puteți verifica dacă sunteți interesat. În acest articol, vom înțelege elementele de bază ale protocolului RS232 și cum funcționează.

Ce este o comunicare în serie?

În telecomunicații, procesul de trimitere secvențială a datelor printr-o magistrală de computer este denumit comunicație serială, ceea ce înseamnă că datele vor fi transmise bit cu bit. În timp ce în comunicație paralelă, datele sunt transmise într-un octet (8 biți) sau caracter pe mai multe linii de date sau autobuze la un moment dat. Comunicarea în serie este mai lentă decât comunicarea în paralel, dar este utilizată pentru transmiterea lungă a datelor din motive de cost mai reduse și din motive practice.

Exemplu de înțeles:

Comunicare în serie - trageți o țintă folosind mitraliere, unde gloanțele ajung una câte una la țintă.

Comunicare paralelă - trageți pe o țintă folosind o pușcă, unde ajung numeroase gloanțe în același timp.

Moduri de transfer de date în comunicarea în serie:

• Transfer de date asincron - Modul în care biții de date nu sunt sincronizați de un impuls de ceas. Pulsul de ceas este un semnal utilizat pentru sincronizarea funcționării într-un sistem electronic.
• Transfer sincron de date - Modul în care biții de date sunt sincronizați de un impuls de ceas.

Caracteristicile comunicării în serie:

• Rata de transmisie este utilizată pentru a măsura viteza de transmisie. Este descris ca numărul de biți care trec într-o secundă. De exemplu, dacă rata de transmisie este de 200, atunci 200 de biți pe secundă trecuți. În liniile telefonice, ratele de transmisie vor fi 14400, 28800 și 33600.
• Stop Bits sunt folosiți pentru un singur pachet pentru a opri transmisia care este notată ca „T”. Unele valori tipice sunt 1, 1,5 și 2 biți.
• Parity Bit este cea mai simplă formă de verificare a erorilor. Există de patru feluri, adică pare impare, marcate și distanțate. De exemplu, dacă 011 este un număr, bitul de paritate = 0, adică paritatea pară și paritatea = 1, adică paritatea impară.

Ce este RS232?

RS232C „Standardul recomandat 232C” este versiunea recentă a standardului 25 pini, în timp ce, RS232D care are 22 pini. În noul computer de tip D masculin D, care are 9 pini.

RS232 este un protocol standard utilizat pentru comunicații seriale, este utilizat pentru conectarea computerului și a dispozitivelor sale periferice pentru a permite schimbul de date seriale între ele. Pe măsură ce obține tensiunea pentru calea utilizată pentru schimbul de date între dispozitive. Este utilizat în comunicații seriale de până la 50 de picioare cu o rată de 1.492 kbps. După cum definește EIA, RS232 este utilizat pentru conectarea echipamentelor de transmisie a datelor (DTE) și a echipamentelor de comunicare a datelor (DCE).

Receptor și transmițător universal de date asincrone (UART) utilizat în legătură cu RS232 pentru transferul de date între imprimantă și computer. Microcontrolerele nu sunt capabile să gestioneze astfel de niveluri de tensiune, conectorii sunt conectați între semnale RS232. Acești conectori sunt cunoscuți sub denumirea de conector DB-9 ca port serial și sunt de două tipuri: conector tată (DTE) și conector feminin (DCE).

Specificatii Electrice

Să discutăm specificațiile electrice ale RS232 prezentate mai jos:

• Niveluri de tensiune: RS232 folosit și ca sol și nivel de 5V. Binarul 0 funcționează cu tensiuni de până la + 5V până la + 15Vdc. Se numește „ON” sau spațiere (nivel de înaltă tensiune), în timp ce Binary 1 funcționează cu tensiuni de până la -5V până la -15Vdc. Se numește „OFF” sau marcare (nivel de tensiune scăzută).
• Nivelul tensiunii semnalului recepționat: Binarul 0 funcționează la tensiunile semnalului recepționat de până la + 3V până la +13 Vdc și Binarul 1 funcționează cu tensiuni de până la -3V până la -13 Vdc.
• Impedanțe de linie: Impedanța firelor este de până la 3 ohmi până la 7 ohmi și lungimea maximă a cablului este de 15 metri, dar noua lungime maximă în ceea ce privește capacitatea pe unitate de lungime.
• Tensiune de funcționare: Tensiunea de funcționare va fi 250v AC max.
• Rating curent: Ratingul curent va fi de maxim 3 Amperi.
• Tensiune de rezistență dielectrică: 1000 VCA min.
• Rată de rotire: Rata de modificare a nivelurilor semnalului este denumită Rată de rotire. Cu viteza de rotire este de până la 30 V / microsecundă și viteza de biți maximă va fi de 20 kbps.

Cum funcționează RS232?

RS232 funcționează pe comunicația bidirecțională care schimbă date între ele. Există două dispozitive conectate între ele, echipamente de transmisie de date (DTE) și echipamente de comunicații de date (DCE) care au pini precum TXD, RXD și RTS și CTS. Acum, din sursa DTE, RTS generează solicitarea de a trimite datele. Apoi, din cealaltă parte DCE, CTS, șterge calea pentru primirea datelor. După ștergerea unei căi, acesta va da un semnal către RTS al sursei DTE pentru a trimite semnalul. Apoi biții sunt transmiși de la DTE la DCE. Acum din nou de la DCEsursa, solicitarea poate fi generată de RTS și CTS din sursele DTE șterge calea pentru primirea datelor și dă un semnal pentru a trimite datele. Acesta este întregul proces prin care are loc transmiterea datelor.

TXD	TRANSMIŢĂTOR
RXD	RECEPTOR
RTS	SOLICITARE DE TRIMIS
CTS	CLEAR DE TRIMITE
GND	SOL

De exemplu: Semnalele setate la logica 1, adică -12V. Transmiterea datelor începe de la următorul bit și, pentru a informa acest lucru, DTE trimite bitul de start la DCE. Bitul de început este întotdeauna „0”, adică +12 V și următoarele 5 până la 9 caractere sunt biți de date. Dacă folosim bitul de paritate, atunci datele de 8 biți pot fi transmise, în timp ce dacă paritatea nu se folosește, atunci se transmit 9 biți. Biții de oprire sunt trimiși de emițătorul ale cărui valori sunt 1, 1,5 sau 2 biți după transmiterea datelor.

Specificații mecanice

Pentru specificații mecanice, trebuie să studiem două tipuri de conectori care sunt DB-25 și DB-9. În DB-25, există 25 de pini disponibili, care sunt utilizați pentru multe dintre aplicații, dar unele dintre aplicații nu au utilizat cei 25 de pini. Deci, conectorul cu 9 pini este realizat pentru confortul dispozitivelor și echipamentelor.

Acum, aici discutăm despre conectorul pin DB-9 care este utilizat pentru conectarea între microcontrolere și conector. Acestea sunt de două tipuri: conector tată (DTE) și conector tată (DCE). Există 5 pini pe rândul de sus și 4 pini în rândul de jos. Este adesea numit conector DE-9 sau tip D.

Structura pinului conectorului DB-9:

Pin Descriere Conector DB-9:

Cod PIN	Nume PIN	Descrierea pinului
1	CD (Carrier Detect)	Semnal de intrare de la DCE
2	RD (Primire date)	Primește date primite de la DTE
3	TD (Transmit date)	Trimiteți datele de ieșire către DCE
4	DTR (Data Terminal Ready)	Semnal de strângere a mâinii
5	GND (masă semnal)	Tensiunea de referință comună
6	DSR (Data Set Ready)	Semnal de strângere a mâinii
7	RTS (Cerere de trimitere)	Semnal de ieșire pentru controlul debitului
8	CTS (Clear to Send)	Semnal de intrare pentru controlul debitului
9	RI (Indicator sonerie)	Semnal de intrare de la DCE

Ce este strângerea mâinii?

Handshaking este procesul care este utilizat pentru a transfera semnalul de la DTE la DCE pentru a realiza conexiunea înainte de transferul efectiv de date. Mesageria dintre emițător și receptor se poate face prin strângere de mână.

Există 3 tipuri de procese de strângere a mâinii numite: -

Fără strângere de mână:

Dacă nu există strângere de mână, atunci DCE citește datele deja primite în timp ce DTE transmite următoarele date. Toate datele primite stocate într-o locație de memorie cunoscută sub numele de buffer al receptorului. Acest buffer poate stoca doar un bit, astfel încât receptorul trebuie să citească buffer-ul de memorie înainte ca următorul bit să sosească. Dacă receptorul nu poate citi bitul stocat în buffer și următorul bit ajunge, atunci bitul stocat se va pierde.

Așa cum se arată în diagrama de mai jos, un receptor nu a reușit să citească cel de-al 4- ^lea bit până la sosirea celui de-al 5- ^lea și acest rezultat suprascrierea celui de-al 4- ^lea bit cu cel de-al 5- ^lea și al 4- ^lea bit se pierde.

Strângere de mână hardware:

• Folosește porturi seriale specifice, adică RTS și CTS pentru a controla fluxul de date.
• În acest proces, transmițătorul solicită receptorului că este gata să primească date, apoi receptorul verifică tamponul dacă este gol, dacă este gol, atunci îi va da semnalului transmițătorului că sunt gata să primesc date.
• Receptorul transmite semnalului emițătorului să nu trimită date în timp ce datele deja primite nu pot fi citite.
• Procesul său de lucru este același cu cel descris mai sus în strângerea de mână.

Strângere de mână software:

• În acest proces, există două forme, adică X-ON & X-OFF. Aici, „X” este emițătorul.
• X-ON este partea în care reia transmiterea datelor.
• X-OFF este partea în care întrerupe transmisia de date.
• Este folosit pentru a controla fluxul de date și a preveni pierderea în timpul transmisiei.

Aplicații ale comunicării RS232

• Comunicarea serială RS232 este utilizată în computerele de generație veche pentru conectarea dispozitivelor periferice precum mouse, imprimante, modem etc.
• În prezent, RS232 este înlocuit de USB avansat.
• Este, de asemenea, utilizat în mașini PLC, mașini CNC și servo controlere, deoarece este mult mai ieftin.
• Este încă folosit de unele plăci de microcontroler, imprimante de chitanțe, sistem de punct de vânzare (PoS) etc.