RS232 soros kommunikációs protokoll: alapok, munka és specifikációk

Az egyik legrégebbi, mégis népszerű kommunikációs protokoll, amelyet az iparban és a kereskedelmi termékekben használnak, az RS232 Communication Protoco l. Az RS232 kifejezés az "Ajánlott 232-es szabvány" kifejezést jelenti, és ez egy soros kommunikáció, amelyet általában közepes távolságú adatok továbbítására használnak. Még az 1960-as években vezették be, és számos alkalmazásban megtalálta útját, például számítógépes nyomtatók, gyári automatizálási eszközök stb. Ma már sok olyan modern kommunikációs protokoll létezik, mint az RS485, SPI, I2C, CAN stb.. Ebben a cikkben megértjük az RS232 protokoll alapjait és működését.

Mi a soros kommunikáció?

A telekommunikációban az egymás utáni számítógépes buszon keresztüli küldés folyamatát soros kommunikációnak nevezik, ami azt jelenti, hogy az adatokat bitenként továbbítják. Míg a párhuzamos kommunikáció során az adatokat bájtban (8 bit) vagy karakterben továbbítják, egyszerre több adatsoron vagy buszon. A soros kommunikáció lassabb, mint a párhuzamos kommunikáció, de alacsonyabb költségek és gyakorlati okok miatt hosszú adatátvitelre használják.

Példa a megértésre:

Soros kommunikáció - géppuskákkal lövöldözsz egy célpontra, ahol a golyók egyesével elérik a célt.

Párhuzamos kommunikáció - célt lő egy puskával, ahol egyszerre sok golyó ér el.

Az adatátvitel módjai a soros kommunikációban:

• Aszinkron adatátvitel - Az az üzemmód, amelyben az adatbiteket nem szinkronizálja egy órajel. Az óraimpulzus az elektronikus rendszer működésének szinkronizálására szolgáló jel.
• Szinkron adatátvitel - Az az üzemmód, amelyben az adatbiteket órajel impulzus szinkronizálja.

A soros kommunikáció jellemzői:

• Átviteli sebesség mérésére szolgál a sebessége is nő. Leírják, mint az egy másodperc alatt áthaladó bitek száma. Például, ha az átviteli sebesség 200, akkor másodpercenként 200 bit másodpercenként. Telefonvonalakon az adatátviteli sebesség 14400, 28800 és 33600 lesz.
• A Stop biteket egyetlen csomagnál használják az „T” jelöléssel ellátott átvitel leállítására. Néhány tipikus érték 1, 1,5 és 2 bit.
• A Parity Bit a hibák ellenőrzésének legegyszerűbb formája. Négyféle van, azaz páros, páros, jelölt és elosztott. Például, ha 011 szám, akkor a paritásbit = 0, azaz a páros paritás és a paritás = 1, azaz a páratlan paritás.

Mi az RS232?

RS232C Az „Ajánlott Standard 232C” a Standard 25 tűs legújabb verziója, míg az 22 tűs RS232D. Az új PC férfi D-típusú, 9 tűs.

Az RS232 egy soros kommunikációra használt szabványos protokoll, a számítógép és perifériáinak összekapcsolására szolgál, hogy soros adatcserét lehessen végrehajtani közöttük. Amint megkapja az eszközök közötti adatcseréhez használt útvonal feszültségét. Soros kommunikációban használják, 50 lábig, 1,492 kbps sebességgel. Az EIA meghatározása szerint az RS232 az adatátviteli berendezések (DTE) és az adatátviteli berendezések (DCE) csatlakoztatására szolgál.

Univerzális aszinkron adatvevő és adó (UART), amelyet az RS232-hez kapcsolódóan használnak adatátvitelhez a nyomtató és a számítógép között. A mikrovezérlők nem képesek kezelni az ilyen típusú feszültségszinteket, az RS232 jelek között csatlakozók vannak csatlakoztatva. Ezeket a csatlakozókat DB-9 csatlakozóként soros portként ismerjük, és kétféle típusú férfi csatlakozó (DTE) és női csatlakozó (DCE).

Elektromos előírások

Beszéljük meg az RS232 alább megadott elektromos specifikációit:

• Feszültségszintek: Az RS232-et földi és 5 V-os szintként is használják. A bináris 0 + 5V - + 15Vdc feszültségig működik. „ON” -nak vagy távolságnak (magas feszültségszint) hívják, míg az 1-es bináris -5 V és -15 V DC közötti feszültséggel működik. „OFF” -nak vagy jelölésnek hívják (alacsony feszültségszint).
• Fogadott jel feszültségszintje: A 0 bináris működik a vett jelfeszültségeken + 3 V és +13 Vdc között, és az 1 bináris működik -3 V és -13 V DC közötti feszültséggel.
• Vezeték impedanciái: A vezetékek impedanciája legfeljebb 3 ohm és 7 ohm között van, a maximális kábelhossz pedig 15 méter, de új maximális hosszúság az egységnyi hosszúságú kapacitás szempontjából.
• Működési feszültség: Az üzemi feszültség 250v AC lesz.
• Aktuális besorolás: A jelenlegi névleges érték 3 Amper.
• Dielektromos ellenállóképesség: 1000 VAC min.
• Elfordulási sebesség: A jelszintek változásának sebességét elforgatási sebességnek nevezzük. A forgási sebessége legfeljebb 30 V / mikroszekundum, a maximális bitráta pedig 20 kbps lesz.

Hogyan működik az RS232?

Az RS232 azon kétirányú kommunikáción dolgozik, amely adatokat cserél egymással. Két eszköz van összekapcsolva egymással: (DTE) adatátviteli berendezés és (DCE) adatkommunikációs berendezés, amelynek csapjai vannak, mint a TXD, RXD, valamint az RTS & CTS. Most a DTE forrásból az RTS generálja az adatok küldésére vonatkozó kérést . Ezután a másik oldalról a DCE, a CTS törli az adatok fogadásának útját. Az útvonal törlése után jelet ad a DTE forrás RTS-nek a jel küldésére. Ezután a biteket a DTE- ről a DCE- re továbbítják. Most ismét a DCE-tőlforrás, a kérést RTS generálhatja, és a DTE források CTS letisztítja az útvonalat az adatok fogadásához és jelet ad az adatok küldéséhez. Ez az egész folyamat, amelyen keresztül az adatátvitel zajlik.

TXD	ADÓ
RXD	FOGADÓ
RTS	KÜLDÉS KÉRÉSE
CTS	TÖRLÉS KÜLDÉSRE
GND	TALAJ

Például: A jelek logikai 1-re, azaz -12V-ra vannak állítva. Az adatátvitel a következő bittől indul, és ennek tájékoztatására a DTE kezdő bitet küld a DCE-nek. A kezdő bit mindig '0', azaz +12 V és a következő 5-9 karakter adatbit. Ha paritásbitet használunk, akkor 8 bit adat továbbítható, míg ha a paritás nem használ, akkor 9 bitet továbbítunk. A stopbiteket az adó továbbítja, amelynek értéke 1, 1,5 vagy 2 bit az adatátvitel után.

Mechanikai specifikáció

A mechanikai specifikációkhoz kétféle csatlakozót kell megvizsgálnunk, a DB-25 és a DB-9. A DB-25-ben 25 érintkezõ áll rendelkezésre, amelyeket sok alkalmazáshoz használnak, de néhány alkalmazás nem használta a teljes 25 csapot. Tehát a 9 tűs csatlakozó az eszközök és berendezések kényelme érdekében készült.

Most itt tárgyaljuk a DB-9 tűs csatlakozót, amelyet a mikrovezérlők és a csatlakozók közötti kapcsolatra használnak. Ezeknek két típusa van: Férfi csatlakozó (DTE) és Női csatlakozó (DCE). A felső sorban 5, az alsó sorban 4 csap van. Gyakran hívják DE-9 vagy D típusú csatlakozóknak.

A DB-9 csatlakozó tűszerkezete:

Tű leírása DB-9 csatlakozó:

PIN szám	PIN neve	PIN leírás
1	CD (Carrier Detect)	Bejövő jel a DCE-től
2	RD (Adat fogadása)	Bejövő adatokat fogad a DTE-től
3	TD (Adatok továbbítása)	Küldje el a kimenő adatokat a DCE-nek
4	DTR (adatterminál kész)	Kimenő kézfogás jel
5.	GND (Signal ground)	Közös referenciafeszültség
6.	DSR (adatkészlet kész)	Bejövő kézfogás jel
7	RTS (küldési kérelem)	Kimenő jel az áramlás szabályozásához
8.	CTS (elküldésre törlés)	Bejövő jel az áramlás szabályozásához
9.	RI (gyűrű jelző)	Bejövő jel a DCE-től

Mi a kézfogás?

A kézfogás az a folyamat, amelyet a jel átvitelére a DTE-ről a DCE-re a tényleges adatátvitel előtt létre kell hozni. Az adó és a vevő közötti üzenetküldés kézfogással történhet.

A kézfogásnak 3 típusa van:

Nincs kézfogás:

Ha nincs kézfogás, akkor a DCE beolvassa a már fogadott adatokat, miközben a DTE továbbítja a következő adatokat. Az összes fogadott adatot a vevő pufferének nevezett memóriahelyen tároljuk. Ez a puffer csak egy bitet képes tárolni, így a vevőnek el kell olvasnia a memória puffert, mielőtt a következő bit megérkezne. Ha a vevő nem tudja elolvasni a tárolt bitet a pufferben, és megérkezik a következő bit, akkor a tárolt bit elveszik.

Amint az ábra alatti, a vevő nem tudta olvasni a 4 ^-én bites évig az 5 ^-én bites érkezési és ez az eredmény kényszerítő 4 ^th bit 5 ^-én bit és 4 ^-én bit elveszett.

Hardver kézfogás:

• Speciális soros portokat, azaz RTS & CTS-t használ az adatáramlás vezérléséhez.
• Ebben a folyamatban az adó megkéri a vevőt, hogy készen áll az adatok fogadására, majd a vevő ellenőrzi, hogy a puffer üres-e, ha üres, akkor jelet ad az adónak, hogy kész vagyok adatokat fogadni.
• A vevő jelet ad az adónak, hogy ne küldjön semmilyen adatot, miközben a már beérkezett adatokat nem lehet olvasni.
• Munkafolyamata megegyezik a kézfogásnál leírtakkal.

Szoftver kézfogás:

• Ebben a folyamatban kétféle forma létezik: X-ON és X-OFF. Itt az 'X' az adó.
• Az X-ON az a rész, amelyben folytatja az adatátvitelt.
• Az X-OFF az a rész, amelyben szünetelteti az adatátvitelt.
• Az adatfolyam szabályozására és az adás közbeni veszteség megelőzésére szolgál.

Az RS232 kommunikáció alkalmazásai

• Az RS232 soros kommunikációt a régi generációs számítógépek használják a perifériás eszközök, például egér, nyomtatók, modem stb.
• Manapság az RS232 helyett a fejlett USB áll rendelkezésre.
• PLC gépekben, CNC gépekben és szervo vezérlőkben is használják, mert sokkal olcsóbb.
• Még mindig használják néhány mikrokontroller lap, nyugtanyomtató, értékesítési hely (PoS) stb.