Когда старое не хуже нового: последовательный интерфейс rs-232

Содержание

Возможно, вам также будет интересно

Одним из динамично развивающихся направлений электроники является разработка систем беспроводной передачи данных. Существует широкий круг функциональных радиомодулей, которые согласованно работают на расстоянии от одного до нескольких сотен метров друг от друга. Применение приемопередающих устройств, выполненных на одном кристалле, упрощает процесс прикладных разработок. Обычно системы на основ…

Корпорация Winbond Electronics объявила о расширении своей линейки SPI NOR Flash, представив одинарную монолитную флэш-память SPI NOR 1,8 В 512 Мбайт, которая может поддерживать стандартную/двойную частоту до 166 МГц/quad SPI clocks. Помимо существующей 3 В 512 Мбайт W25Q512JV, новая 1,8 В W25Q512NW SPI NOR Flash также поддерживает контактную совместимость, что позволяет клиентам легко …

В настоящее время наблюдается огромная востребованность технологий беспроводной передачи данных. Согласно прогнозам, к 2020 г. в эксплуатации будут находиться 20–50 млрд устройств — от класса M2M, передающих несколько байтов в день, до транслирующих потоковое видео высокой четкости. Исследования будущих потребностей ставят перед сетевыми операторами задачу создания инфраструктуры, в любой ситуа…

Предыстория

RS232 — стандарт асинхронного интерфейса (последовательный порт), являлся в свое время наиболее популярным интерфейсом для цифровых устройств различного назначения. В первых компьютерах его физическое присутствие было обязательным. Даже в настоящее время операционная система Windows способна эмулировать некоторое количество виртуальных COM, не имея их физических реализаций. Некоторые наверное помнят компьютерные мыши, принтеры, сканеры и другие периферийные устройства, подключаемые к компьютеру посредством этого порта.

Сейчас ситуация изменилась, компьютерная периферия подключается к ПК при помощи более быстрых USB портов. Но в устройствах КИП и А, RS232 по праву занимает главенствующее положение, редко можно увидеть цифровой прибор, настраиваемый компьютером без этого интерфейса. Довольно часто RS232 порт служит переходным звеном к RS485 интерфейсу, подключаемому посредством миниатюрного переходника.

Информация по RS232 передается в дуплексном режиме

  • Логический «0» — положительное напряжение от +5 до +15 В
  • Логическая «1» — отрицательное напряжение от -5 до -15 В

В силу конструктивных особенностей, длина линии связи небольшая, обычно не более 10 метров.

Первоначально разъем RS232 интерфейса проектировался как 25-и контактный. В этом DB25 разъеме предусматривался и вторичный RS232 последовательный канал. Но на практике, реализовался только один канал. Компьютеры, в которых были представлены оба канала были очень редки, например Sun SparcStation 10/20 и Dec Alpha Multia. Также на некоторых модемах присутствовал вторичный канал, он сигнализировал статус модема, в то время когда первичный был занят передачей данных. В наше время, более прижилась 9-и контактная DB9 версия RS232.

Редко используемые функции

Стандарт EIA-232 определяет соединения для нескольких функций, которые не используются в большинстве реализаций. Для их использования требуются 25-контактные разъемы и кабели.

Выбор скорости сигнала

DTE или DCE могут указывать использование «высокой» или «низкой» скорости передачи сигналов. Скорости, а также то, какое устройство будет выбирать скорость, должны быть настроены как в DTE, так и в DCE. Предварительно настроенное устройство выбирает высокую скорость, устанавливая вывод 23 в положение ON.

Петлевое тестирование

Многие устройства DCE имеют возможность обратной петли , используемую для тестирования. Когда этот параметр включен, сигналы возвращаются отправителю, а не отправляются получателю. Если поддерживается, DTE может сигнализировать локальной DCE (той, к которой оно подключено), чтобы перейти в режим кольцевой проверки, установив контакт 18 в положение ON, или удаленной DCE (той, к которой подключен локальный DCE), чтобы войти в режим кольцевой проверки, установив контакт 21 в положение ВКЛ. Последний тестирует канал связи, а также оба DCE. Когда DCE находится в тестовом режиме, он сигнализирует DTE, устанавливая контакт 25 в положение ON.

Обычно используемая версия тестирования обратной петли не предполагает каких-либо специальных возможностей ни с одной стороны. Аппаратный шлейф — это просто провод, соединяющий дополнительные контакты вместе в одном и том же разъеме (см. Шлейф ).

Тестирование с обратной связью часто выполняется с помощью специализированного DTE, называемого тестером частоты ошибок по битам (или BERT).

Сигналы времени

Некоторые синхронные устройства предоставляют тактовый сигнал для синхронизации передачи данных, особенно при более высоких скоростях передачи данных. DCE обеспечивает два сигнала синхронизации на контактах 15 и 17. Контакт 15 — это часы передатчика или синхронизация передачи (ST); DTE помещает следующий бит в линию данных (вывод 2), когда этот тактовый сигнал переходит из состояния ВЫКЛ в состояние ВКЛ (так что он стабилен во время перехода из состояния ВКЛ в состояние ВЫКЛ, когда DCE регистрирует бит). Контакт 17 — это часы приемника или синхронизация приема (RT); DTE считывает следующий бит из линии данных (вывод 3), когда эти часы переходят из состояния ВКЛ в состояние ВЫКЛ.

В качестве альтернативы DTE может подавать тактовый сигнал, называемый синхронизацией передатчика (TT), на вывод 24 для передаваемых данных. Данные изменяются, когда часы переходят из состояния ВЫКЛ в состояние ВКЛ, и считываются во время перехода из состояния ВКЛ в состояние ВЫКЛ. TT может использоваться для преодоления проблемы, когда ST должен пройти кабель неизвестной длины и задержки, синхронизировать бит с DTE после другой неизвестной задержки и вернуть его в DCE через ту же неизвестную задержку кабеля. Поскольку связь между передаваемым битом и TT может быть зафиксирована в конструкции DTE, и поскольку оба сигнала проходят через кабель одинаковой длины, использование TT устраняет проблему. TT может быть сгенерирован путем обратного цикла ST с соответствующим изменением фазы, чтобы согласовать его с переданными данными. Обратный цикл ST в TT позволяет DTE использовать DCE в качестве опорной частоты и корректировать синхронизацию в соответствии с синхронизацией данных.

Синхронная синхронизация требуется для таких протоколов, как SDLC , HDLC и X.25 .

Вторичный канал

Вторичный канал данных, идентичный по возможностям первичному каналу, может дополнительно быть реализован устройствами DTE и DCE. Назначение контактов следующее:

Сигнал Приколоть
Общие основания 7 (как первичный)
Вторичные передаваемые данные (STD) 14
Вторичные полученные данные (SRD) 16
Вторичный запрос на отправку (SRTS) 19
Вторичный Clear To Send (SCTS) 13
Обнаружение вторичной несущей (SDCD) 12

Распиновка RS232

Прикрепите RS-232 имя контакта МСЭ-Т Dir RS-232 распиновка Описание

1

GND

101

Заземление экрана

2

TXD

103

Передавать данные

3

RXD

104

Прием данных

4

РТС

105

Запрос на передачу. Используется Data Terminal, чтобы сигнализировать о наборе данных, который он может начать передачу данных. Набор данных не будет посылать данные без этого сигнала высокого уровня.

5

CTS

106

Готовности к приему. Используется набор данных сигнала Data Terminal, что он может начать передачу данных. Терминал данных не будет посылать данные без этого сигнала высокого уровня.

6

DSR

107

Data Set Ready. Используется набор данных сигнал на терминал данных, которые он готов к работе и готов к приему данных, высокий активный уровень.

7

GND

102

Заземление системы

8

Компакт-диск

109

Обнаружение несущей. Используется набор данных, которые указывают на терминал данных, что набор данных обнаружила носителя (другого устройства).

9

RESERVED

10

RESERVED

11

STF

126

Выберите канал передачи

12

S.CD

?

Вторичный Carrier Detect

13

S.CTS

?

Вторичная готовность к приему

14

S.TXD

?

Вторичная передача данных

15

TCK

114

Передача сигнала Элемент сроки

16

S.RXD

?

Вторичный прием данных

17

RCK

115

Приемник сигналов Элемент сроки

18

LL

141

Local Control Loop

19

S.RTS

?

Вторичный запрос на передачу

20

DTR

108

Data Terminal Ready. Используется Data Terminal, чтобы сигнализировать к набору данных, что он готов к работе, высокий активный уровень.

21

RL

140

Пульт дистанционного управления Loop

22

Род-Айленд

125

Индикатор вызова. Используется набор данных, которые указывают на терминал данных, что звонит состоянии было обнаружено.

23

DSR

111

Данных Сигнал селектор скорости

24

XCK

113

Передача сигнала синхронизации элементов

25

TI

142

Тестового индикатора

Распиновка RS232 подробнее

Данные передаются и принимаются на контактах 2 и 3 соответственно. Data Set Ready (DSR) является показателем из набора данных (например, модем или DSU / CSU), что он включен. Аналогично, DTR указывает набор данных, который находится на DTE. Data Carrier Detect (DCD) показывает, что хороший перевозчик принимает команду от удаленного модема.

Pins 4 RTS (запрос на передачу — от передающего компьютера) и 5 ​​CTS (Clear To Send — из набора данных) используются для управления. В большинстве ситуаций Асинхронный, RTS и CTS постоянно на протяжении сеанса связи. Однако где DTE подключается к линии многоточечной РТС используется для включения носителя на модеме и выключается

На линии многоточечной, очень важно, что только одна станция передает одновременно (поскольку они имеют пару возврата телефона). Когда станция хочет передать, это поднимает РТС

Модем включается носителе, обычно ждет несколько миллисекунд для носителя для стабилизации, а затем поднимает CTS. DTE передает, когда он видит CTS вверх. Когда станция завершила передачу, он падает РТС и модем падает CTS и перевозчиком вместе.

Тактовых сигналов (контакты 15, 17, и 24) используются только для синхронной связи. Модем или DSU извлекает часы из потока данных и обеспечивает устойчивый сигнал часы на DTE. Следует отметить, что передают и принимают сигналы синхронизации не должны быть такими же или даже на той же самой скорости.

RS232 потока данных диаграммы

RS232 данные обычно передается в виде пакетов с 7 или 8-битных слов, запускать, останавливать, биты четности (может варьироваться). Примеры передачи показано на картинке: Стартовый бит (активный низкий, как правило, в пределах от +3 В и +15 В) с последующим добавлением битов данных, бит четности (в зависимости от используемого протокола) и готовой стоповый бит (используется для приведения высокий логический уровень, обычно между-3В и -15V).

 +15 V | 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1
 	 | _____________
 	 | | | | | | |
 	 | | | | | | |
 	 | | | | | | |
 	 | | | | | | |
  +3 V | | | | | | |
  0 В | - | | | - | | | -
  -3В | | | | | | |
 	 | | | | | | |
 	 | | | | | | |
 	 | | | | | | |
 	 | --- | | _ | | _ | | ____ -----
          |
  -15V | Начать данных P Стоп
 

Режим работы

SINGLE СОСТАВА

Общее количество драйверов и приемников на одной линии

1 водитель 1 RECVR

Максимальная длина кабеля

50 FT.

Максимальная скорость передачи данных

20 КБ / с

Максимальное выходное напряжение драйвера

+ /-25В

Драйвер Уровень выходного сигнала (с грузом мин.)

Загружено

+ /-5В до + /-15В

Драйвер Уровень выходного сигнала (без нагрузки Max)

Разгрузка

+ /-25В

Драйвер сопротивление нагрузки (Ом)

3 Кбайт до 7к

Максимум Драйвер тока в высокотемпературных Z государственный

Включение

N / A

Максимум Драйвер тока в высокотемпературных Z государственный

Отключение питания

+ /-6 мА @ + /-2В

Скорость нарастания выходного напряжения (макс.)

30V/uS

Приемник Диапазон входного напряжения

+ /-15V

Чувствительность на входе приемника

+ /-3В

Приемник Входное сопротивление (Ом)

3 Кбайт до 7к

История

RS-232 был впервые представлен в 1960 году Ассоциацией электронной промышленности (EIA) в качестве рекомендуемого стандарта . Первоначальные DTE были электромеханическими телетайпами , а оригинальные DCE были (обычно) модемами. Когда начали использоваться электронные терминалы (умные и глупые), они часто проектировались так, чтобы быть взаимозаменяемыми с телетайпами, и поэтому поддерживали RS-232.

Поскольку стандарт не предусматривал требований к таким устройствам, как компьютеры, принтеры, контрольно-измерительные приборы, POS-терминалы и т. Д., Разработчики, реализующие интерфейс, совместимый с RS-232, на своем оборудовании, часто интерпретировали стандарт идиосинкратически. В результате типичными проблемами были нестандартное назначение выводов цепей на разъемах, а также неправильные или отсутствующие сигналы управления. Несоблюдение стандартов привело к появлению процветающей индустрии коммутационных боксов , патч-боксов, испытательного оборудования, книг и других вспомогательных средств для подключения разнородного оборудования. Распространенным отклонением от стандарта было управление сигналами при пониженном напряжении. Поэтому некоторые производители построили передатчики, которые подавали +5 В и -5 В, и пометили их как «совместимые с RS-232».

Позже персональные компьютеры (и другие устройства) начали использовать стандарт, чтобы они могли подключаться к существующему оборудованию. В течение многих лет порт, совместимый с RS-232, был стандартной функцией для последовательной связи , такой как модемные соединения, на многих компьютерах (при этом компьютер действовал как DTE). Он оставался широко распространенным до конца 1990-х годов. В периферийных устройствах персональных компьютеров он в значительной степени вытеснен другими стандартами интерфейса, такими как USB. RS-232 по-прежнему используется для подключения периферийных устройств старых конструкций, промышленного оборудования (например, ПЛК ), консольных портов и оборудования специального назначения.

Стандарт был переименован несколько раз за время своего существования, поскольку спонсирующая организация меняла свое название, и он был по-разному известен как EIA RS-232, EIA 232, а в последнее время как TIA 232. Стандарт продолжал пересматриваться и обновляться. Ассоциация электронной промышленности, а с 1988 года — Ассоциация индустрии телекоммуникаций (TIA). Редакция C была выпущена в документе, датированном августом 1969 года. Редакция D была выпущена в 1986 году. Текущая редакция — это интерфейс TIA-232-F между оконечным оборудованием данных и оконечным оборудованием каналов данных , использующим последовательный обмен двоичными данными , выпущенный в 1997 году. Редакция C была по времени и деталям, предназначенным для улучшения гармонизации со стандартом CCITT ITU-T / CCITT V.24   , но оборудование, построенное в соответствии с текущим стандартом, будет взаимодействовать со старыми версиями.

Соответствующие стандарты ITU-T включают V.24 (идентификация цепи) и ITU-T / CCITT V.28   (напряжение сигнала и временные характеристики).

В редакции D стандарта EIA-232, сверхминиатюрный разъем D был официально включен как часть стандарта (на него была ссылка только в приложении RS-232-C). Диапазон напряжения был расширен до ± 25 вольт, а предел емкости цепи был явно заявлен как 2500 пФ. В версии E стандарта EIA-232 был представлен новый, меньший по размеру стандартный 26-контактный разъем D-shell «Alt A», а также внесены другие изменения для улучшения совместимости со стандартами CCITT V.24, V.28 и ISO 2110.

История изменений документа спецификации:

  • EIA RS-232 (май 1960 г.) «Интерфейс между оконечным оборудованием и данными»
  • EIA RS-232-A (октябрь 1963 г.)
  • EIA RS-232-B (октябрь 1965 г.)
  • EIA RS-232-C (август 1969 г.) «Интерфейс между оконечным оборудованием данных и оборудованием передачи данных, использующим последовательный обмен двоичными данными»
  • EIA EIA-232-D (1986)
  • TIA TIA / EIA-232-E (1991) «Интерфейс между оконечным оборудованием данных и оборудованием передачи данных, использующим последовательный обмен двоичными данными»
  • TIA TIA / EIA-232-F (октябрь 1997 г.)
  • ANSI / TIA-232-F-1997 (R2002)
  • TIA TIA-232-F (R2012)

Разъёмы RS-232 25 pin

Передача данных RS-232 состоит из временных рядов битов. Поддерживаются как синхронная, так и асинхронная передача, но асинхронный канал, отправляющий пакеты из семи или восьми битов, является наиболее распространенной конфигурацией на ПК. Устройства RS-232 могут быть классифицированы как оконечное оборудование данных (DTE) или оборудование передачи данных (DCE) — это определяет, какие провода будут отправлять и получать каждый сигнал. Персональные компьютеры обычно оснащены упрощенной версией интерфейса RS-232.

Обозн. Направл. Название сигнала
1 n/c
2 TXD Выход Transmit Data
3 RXD Вход Receive Data
4 RTS Выход Request to Send
5 CTS Вход Clear to Send
6 DSR Вход Data Set Ready
7 GND System Ground
8 DCD Вход Data Carrier Detect
9 n/c BUTTON_POR (Power-on reset) for Sun Ultra 80 / Sun Blade 1000 / Sun Blade 2000 / Sun Fire 280R / Enterprise 420R
10 n/c BUTTON_XIR_L (Transmit internal reset) for Sun Ultra 80 / Sun Blade 1000 / Sun Blade 2000 / Sun Fire 280R / Enterprise 420R
11 n/c +5 Vdc for Sun Ultra 80 / Sun Blade 1000 / Sun Blade 2000 / Sun Fire 280R / Enterprise 420R
12 n/c
13 n/c
14 n/c
15 TRxC Вход Transmit Clock
16 n/c
17 RTxC Вход Receive Clock
18 n/c
19 n/c
20 DTR Выход Data Terminal Ready
21 n/c
22 n/c
23 n/c
24 TxC Выход Transmit Clock
25 n/c

Сигналы контактов RS232 представлены уровнями напряжения относительно общей схемы (питание / логическая земля). В состоянии ожидания (MARK) уровень сигнала отрицательный относительно общего, а в активном состоянии (SPACE) уровень сигнала положительный относительно общего провода. RS232 имеет множество линий подтверждения связи (в основном используется с модемами), а также определяет протокол связи.

Интерфейс RS-232 предполагает наличие общего заземления между DTE и DCE. Это разумное предположение, когда короткий кабель соединяет DTE с DCE, но с более длинными линиями и соединениями между устройствами, которые могут находиться на разных электрических шинах с разным заземлением, это может быть неверно. Данные RS232 биполярны.

Стандарт определяет максимальное напряжение холостого хода 25 В, но общие уровни сигналов составляют 5 В, 10 В, 12 В и 15 В. Цепи, управляющие интерфейсом, совместимым с RS-232, должны выдерживать неопределенно долгое короткое замыкание на землю или на любой уровень напряжения до 25 вольт. От +3 до +12 вольт указывает состояние ВКЛЮЧЕНО или 0, в то время как от -3 до -12 В указывает состояние ВЫКЛЮЧЕНО 1 состояние.

Уровень выходного сигнала обычно колеблется от +12 В до -12 В. Мертвая зона между + 3В и -3В предназначена для поглощения линейного шума. В различных определениях распиновки, подобных RS-232, эта мертвая зона может отличаться. Например, определение для V.10 имеет мертвую зону от + 0,3 В до -0,3 В. Многие приемники, разработанные для RS-232, чувствительны к перепадам напряжения 1 В или меньше.

Кабели подключения

Нуль модемные кабели RS-232

3-проводный минимальный

Совместимость

Рассмотрим сначала DSR сигнал (конт.6). Этот вход сигнала готовности от аппаратуры передачи данных. В схеме соединений вход замкнут на выход DTR (конт.4). Это означает, что программа не видит сигнала готовности другого устройства, хотя он есть. Аналогично устанавливается сигнал на входе CD (конт.1). Тогда при проверке сигнала DSR для контроля возможности соединения будет установлен выходной сигнал DTR.

Это соответствует 99% коммуникационного программного обеспечения. Под этим подразумевается, что 99% программного обеспечения с этим нуль-модемным кабелем примут проверку сигнала DSR.

Аналогичный трюк применяется для входного сигнала CTS. В оригинале сигнал RTS (конт.7) установливается и затем проверяется CTS (конт.8). Соединение этих контактов приводит к невозможности зависания программ по причине неответа на запрос RTS.

7-проводный полный

Совместимость

Самый дорогой полный нуль-модемный кабель с семью проводами. Только сигналы индикатора вызова и определения несущей не подключены.

Этот кабель не разрешает использовать предыдущий метод контроля предачи данных. Основная несовместимость перекрестное соединение сигналов RTS и CTS. Первоначально эти сигналы использовались для контроля потоком данных по типу запрос/ответ. При использовании полного нуль-модемного кабеля более нет запросов. Эти сигналы применяются для сообщения другой стороне есть ли возможность соединения.

Особенность

Контакты 2 и 3 на 9-ти выводном разъеме D типа противоположны этим же контактам на 25-ти контатном раземе. Поэтому, если соединить контакты 2-2 и 3-3 между разъемами D25 и D9, получится коммуникационный кабель. Контакты сигнальной земли Signal Ground (SG) также должны быть подключены между собой. См. таблицу ниже.

5-проводный с управлением потоком

Описание

Можно найти или изготовить много типов кабелей для связи по интерфейсу RS-232. В этом нуль- модемном кабеле используется только 5 проводов: сигналы данных TXD, RXD, сигнал GND и управляющие сигналы RTS CTS для управления потоком.

Обозначение кабелей

Все DTE-DCE кабели прямого соединения, контакты соединяются один к одному. Кабели DTE-DTE и DCE-DCE кросс-кабели.

  1. DTE — DCE называется ‘прямой кабель’
  2. DTE — DTE называегся ‘нуль-модемный кабель’
  3. DCE — DCE называется ‘Tail Circuit Cable’

Описание полного нуль-модемного кабеля

Соединение D9- D9

DB9-1 DB9-2
Receive Data 2 3 Transmit Data
Transmit Data 3 2 Receive Data
Data Terminal Ready 4 6+1 Data Set Ready + Carrier Detect
System Ground 5 5 System Ground
Data Set Ready + Carrier Detect 6+1 4 Data Terminal Ready
Request to Send 7 8 Clear to Send
Clear to Send 8 7 Request to Send

Соединение D25-D25

DB25-1 DB25-2
Receive Data 3 2 Transmit Data
Transmit Data 2 3 Receive Data
Data Terminal Ready 20 6+8 Data Set Ready + Carrier Detect
System Ground 7 7 System Ground
Data Set Ready + Carrier Detect 6+8 20 Data Terminal Ready
Request to Send 4 5 Clear to Send
Clear to Send 5 4 Request to Send

Соединение D9-D25

DB9 DB25
Receive Data 2 2 Transmit Data
Transmit Data 3 3 Receive Data
Data Terminal Ready 4 6+8 Data Set Ready + Carrier Detect
System Ground 5 7 System Ground
Data Set Ready + Carrier Detect 6+1 20 Data Terminal Ready
Request to Send 7 5 Clear to Send
Clear to Send 8 4 Request to Send

Заглушка тестирования RS-232

Заглушка для эмуляции терминала

Данный соединитель RS-232 может быть использован для проверки последовательного порта кмпьютера. Сигналы данных и управления соединены. В этом случае передаваемые данные сразу возвращаются. Компьютер проверяет собственный поток. Это может быть использовано для проверки функционирования порта RS-232 со стандартным терминальным программным обеспечением.

DB 9 мама

DB 25 мама

Кабель контроля (мониторинга) RS-232

Полудуплексная работа

Контроль связи по RS-232 между двумя устройствами с помощью компьютера возможен при помощи кабеля, изображенного на рис. Два разъема подключаются к устройствам, а третий подключается к наблюдающему компьютеру. Этот кабель принимает информацию от двух источников только на один приемный порт RS-232. Поэтому, если оба устройства начнут одновременную работу, контролируемая информация на входе компьютера будет нарушена. В большинстве случаев связь осуществляется в полудуплексном режиме. Для этих режимов этот кабель будет работать без проблем.

Как получить 5 вольт от порта RS-232?

Список необходимых деталей:

  1. Линейный регулятор — L78L05.
  2. 2 выпрямительных диода (D1, D2) — 1N4004.
  3. Электролитический конденсатор (C1) — 22 мкФ.
  4. Конденсатор (C2) — 0.001 мкФ.
  5. 2 резистора (R1, R2) — 43 Ом.

В схеме используется LM78L05 или советский аналог на 5В. Диоды любые. Напряжение +5В получается из сигналов RTS и DTR в RS-232. Эта схема даже из портативного компьютера может выдавать ток 12 мА. Единственный недостаток — то, что устройство транзисторно-транзисторной логики должно быть изолировано от корпуса компьютера, потому что интерфейс воспринимает корпус RS-232 как положительное напряжение.