Протокол послідовного зв'язку RS232: основи, робота та технічні характеристики

Одним з найдавніших, але популярних комунікаційних протоколів, який використовується в галузях промисловості та комерційних продуктах, є протокол зв'язку RS232. Термін RS232 означає "Рекомендований стандарт 232", і це тип послідовного зв'язку, що використовується для передачі даних, як правило, на середні відстані. Він був представлений ще в 1960-х роках і знайшов свій шлях у багатьох додатках, таких як комп'ютерні принтери, пристрої автоматизації виробництва тощо. Сьогодні існує безліч сучасних протоколів зв'язку, таких як RS485, SPI, I2C, CAN тощо. Ви можете перевірити їх, якщо зацікавлені. У цій статті ми розберемося з основами протоколу RS232 і з тим, як він працює.

Що таке послідовне спілкування?

У телекомунікаціях процес послідовної передачі даних через комп'ютерну шину називається послідовним зв'язком, що означає, що дані будуть передаватися побітно. При паралельному зв'язку дані передаються в байті (8 біт) або символі на декількох лініях даних або шинах одночасно. Послідовний зв'язок повільніший, ніж паралельний, але використовується для тривалої передачі даних через меншу вартість та практичні причини.

Приклад для розуміння:

Послідовний зв’язок - ви стріляєте в ціль за допомогою кулеметів, де кулі по черзі досягають цілі.

Паралельне спілкування - ви стріляєте в ціль за допомогою рушниці, куди одночасно досягає велика кількість куль.

Режими передачі даних у послідовному зв'язку:

• Асинхронна передача даних - режим, в якому біти даних не синхронізуються тактовим імпульсом. Імпульс годинника - це сигнал, що використовується для синхронізації роботи в електронній системі.
• Синхронна передача даних - Режим, в якому біти даних синхронізуються тактовим імпульсом.

Характеристики послідовного зв'язку:

• Швидкість передачі використовується для вимірювання швидкості передачі. Це описується як кількість бітів, що проходять за одну секунду. Наприклад, якщо швидкість передачі даних становить 200, то 200 біт на секунду пройдено. У телефонних лініях швидкість передачі даних складатиме 14400, 28800 та 33600.
• Стоп-біти використовуються для одного пакета для зупинки передачі, яка позначається як "Т". Деякі типові значення складають 1, 1,5 і 2 біти.
• Паритетний біт - найпростіша форма перевірки помилок. Існує чотири види, тобто навіть непарні, позначені та розташовані з інтервалом. Наприклад, якщо 011 - це число, біт парності = 0, тобто парне парність і парність = 1, тобто непарна парність.

Що таке RS232?

RS232C “Рекомендований стандарт 232C” - це остання версія стандартного 25-контактного виводу, тоді як RS232D - 22-контактний. У новому ПК чоловічий D-тип, який має 9 контактів.

RS232 - це стандартний протокол, що використовується для послідовного зв'язку, він використовується для підключення комп'ютера та його периферійних пристроїв для забезпечення послідовного обміну даними між ними. Отримавши напругу на шляху, що використовується для обміну даними між пристроями. Він використовується в послідовному зв'язку до 50 футів зі швидкістю 1,492 кбіт / с. Як визначає ОВНС, RS232 використовується для підключення обладнання для передачі даних (DTE) та обладнання для передачі даних (DCE).

Універсальний асинхронний приймач та передавач даних (UART), що використовується у зв'язку з RS232 для передачі даних між принтером та комп'ютером. Мікроконтролери не здатні обробляти такі рівні напруги, роз'єми з'єднані між сигналами RS232. Ці з'єднувачі відомі як з'єднувач DB-9 як послідовний порт, і вони складаються з двох типів роз'єму "роз'єм" (DTE) і роз'єм "жінка" (DCE).

Електричні характеристики

Давайте обговоримо електричні характеристики RS232, наведені нижче:

• Рівні напруги: RS232 також використовується як земля і рівень 5В. Бінарний 0 працює з напругою до + 5В до + 15В постійного струму. Це називається "ON" або інтервал (рівень високої напруги), тоді як Binary 1 працює з напругою до -5V до -15Vdc. Це називається вимкненням або маркуванням (низький рівень напруги).
• Рівень напруги отриманого сигналу: двійковий 0 працює на напругах прийнятого сигналу до + 3В до +13 В постійного струму, а двійковий 1 працює з напругами до -3В до -13 В постійного струму.
• Опір лінії: Опір проводів становить від 3 до 7 Ом, а максимальна довжина кабелю становить 15 метрів, але нова максимальна довжина з точки зору ємності на одиницю довжини.
• Робоча напруга: Робоча напруга становитиме 250 В змінного струму макс.
• Поточний рейтинг: Поточний рейтинг становитиме не більше 3 ампер.
• Діелектрична витримуюча напруга: 1000 В змінного струму хв.
• Швидкість наростання: Швидкість зміни рівнів сигналу називається швидкістю наростання. З його швидкістю наростання до 30 В / мікросекунда, а максимальна швидкість передачі даних буде 20 кбіт / с.

Як працює RS232?

RS232 працює на двосторонньому зв'язку, який обмінюється даними між собою. Є два пристрої, підключені один до одного, (DTE) Обладнання для передачі даних & (DCE) Обладнання для передачі даних, яке має контакти, такі як TXD, RXD та RTS & CTS. Тепер із джерела DTE RTS генерує запит на відправлення даних. Потім з іншого боку DCE, CTS, очищає шлях для отримання даних. Після очищення шляху, це дасть сигнал RTS в DTE джерела для відправки сигналу. Потім біти передаються від DTE до DCE. Тепер знову від DCEджерело, запит може бути згенерований RTS і CTS на DTE джерел очищає шлях для отримання даних і дає сигнал для відправки даних. Це весь процес, за допомогою якого відбувається передача даних.

TXD	ПЕРЕДАТЧИК
RXD	ПРИЙМАЧ
РТС	ЗАПИТ НА НАДІСЛАННЯ
CTS	ЧИСТО ВІДПРАВИТИ
GND	ЗЕМЛЯ

Наприклад: Сигнали встановлені на логіку 1, тобто -12В. Передача даних починається з наступного біта, і, щоб повідомити про це, DTE відправляє стартовий біт на DCE. Початковий біт завжди '0', тобто +12 В і наступні 5 до 9 символів - це біти даних. Якщо ми використовуємо біт парності, то можна передавати 8 бітових даних, тоді як якщо парність не використовує, то передається 9 бітів. Біти зупинки передаються передавачем, значення якого становлять 1, 1,5 або 2 біти після передачі даних.

Механічна специфікація

Що стосується механічних характеристик, нам доведеться вивчити два типи з'єднувачів - DB-25 та DB-9. У DB-25 доступно 25 висновків, які використовуються для багатьох програм, але деякі програми не використовували цілих 25 висновків. Отже, 9-контактний роз'єм зроблений для зручності пристроїв та обладнання.

Зараз ми обговорюємо контактний роз'єм DB-9, який використовується для з'єднання між мікроконтролерами та роз'ємом. Це два типи: чоловічий роз'єм (DTE) і жіночий роз'єм (DCE). У верхньому ряду є 5 штифтів, а в нижньому - 4 шпильки. Його часто називають DE-9 або роз'ємом типу D.

Структура контактів роз'єму DB-9:

Опис штифта Роз'єм DB-9:

ПІН-код	Ім'я PIN-коду	Опис штифта
1	CD (виявлення несучої)	Вхідний сигнал від DCE
2	RD (отримання даних)	Отримує вхідні дані від DTE
3	TD (Передача даних)	Надіслати вихідні дані в DCE
4	DTR (готовий термінал передачі даних)	Вихідний сигнал рукостискання
5	GND (заземлення сигналу)	Загальна опорна напруга
6	DSR (Набір даних готовий)	Вхідний сигнал рукостискання
7	RTS (Запит на відправлення)	Вихідний сигнал для управління потоком
8	CTS (Clear to Send)	Вхідний сигнал для управління потоком
9	RI (індикатор кільця)	Вхідний сигнал від DCE

Що таке рукостискання?

Встановлення зв'язку - це процес, який використовується для передачі сигналу з DTE на DCE для встановлення з'єднання до фактичної передачі даних. Обмін повідомленнями між передавачем і приймачем може здійснюватися шляхом рукостискання.

Існує 3 типи процесів рукостискання, які називаються:

Без рукостискання:

Якщо немає рукостискання, DCE зчитує вже отримані дані, тоді як DTE передає наступні дані. Всі отримані дані зберігаються в пам'яті, відомій як буфер приймача. Цей буфер може зберігати лише один біт, тому приймач повинен прочитати буфер пам'яті до того, як надійде наступний біт. Якщо приймач не може прочитати збережений біт у буфері, а наступний біт надходить, тоді збережений біт буде втрачено.

Як показано на діаграмі нижче, приймач не зміг прочитати 4- ^й біт до прибуття 5- ^го біта, і цей результат, що перекриває 4- ^й біт на 5- ^й біт і 4- ^й біт, втрачається.

Встановлення обладнання:

• Він використовує специфічні послідовні порти, тобто RTS & CTS для управління потоком даних.
• У цьому процесі передавач запитує приймач, що він готовий приймати дані, тоді приймач перевіряє буфер, чи він порожній; якщо він порожній, то він подасть передавач сигналу, що я готовий приймати дані.
• Приймач подає сигнал передавачеві, щоб не надсилав жодних даних, тоді як вже отримані дані неможливо прочитати.
• Його робочий процес такий самий, як описано вище у рукостисканні.

Встановлення програмного забезпечення:

• У цьому процесі є дві форми, тобто X-ON і X-OFF. Тут "X" - передавач.
• X-ON - це частина, в якій він відновлює передачу даних.
• X-OFF - це частина, в якій він зупиняє передачу даних.
• Застосовується для управління потоком даних та запобігання втратам під час передачі.

Застосування зв'язку RS232

• Послідовний зв’язок RS232 використовується на ПК старого покоління для підключення периферійних пристроїв, таких як миша, принтери, модем тощо.
• У наш час RS232 замінюється вдосконаленим USB.
• Він також використовується у верстатах PLC, верстатах з ЧПУ та сервоконтролерах, оскільки він набагато дешевший.
• Він все ще використовується деякими платами мікроконтролера, принтерами квитанцій, системою торгових точок (PoS) тощо.