Протокол последовательной связи RS232: основы, работа и характеристики

RS232 Communication Protoco l - один из старейших, но популярных протоколов связи, который используется в промышленности и в коммерческих продуктах. Термин RS232 означает «Рекомендуемый стандарт 232» и представляет собой тип последовательной связи, обычно используемый для передачи данных на средние расстояния. Он был представлен еще в 1960-х годах и нашел свое применение во многих приложениях, таких как компьютерные принтеры, устройства автоматизации производства и т. Д. Сегодня существует множество современных протоколов связи, таких как RS485, SPI, I2C, CAN и т. Д., Вы можете проверить их, если хотите. В этой статье мы разберемся с основами протокола RS232 и его работой.

Что такое последовательная связь?

В телекоммуникациях процесс последовательной передачи данных по компьютерной шине называется последовательной связью, что означает, что данные будут передаваться бит за битом. При параллельной связи данные передаются байтом (8 бит) или символом по нескольким линиям данных или шинам одновременно. Последовательная связь медленнее, чем параллельная, но используется для длительной передачи данных из-за более низкой стоимости и по практическим причинам.

Пример для понимания:

Последовательная связь - вы стреляете в цель из пулеметов, при этом пули одна за другой достигают цели.

Параллельное общение - вы стреляете в цель из дробовика, в которую одновременно попадает много пуль.

Режимы передачи данных при последовательной связи:

Асинхронная передача данных - режим, в котором биты данных не синхронизируются тактовым импульсом. Тактовый импульс - это сигнал, используемый для синхронизации работы в электронной системе.
Синхронная передача данных - режим, в котором биты данных синхронизируются с помощью тактового импульса.

Характеристики последовательной связи:

Скорость передачи используется для измерения скорости передачи. Он описывается как количество битов, проходящих за одну секунду. Например, если скорость передачи составляет 200 бод, то прошло 200 бит в секунду. В телефонных линиях скорости передачи будут 14400, 28800 и 33600.
Стоповые биты используются для остановки передачи одного пакета, который обозначается буквой «T». Некоторые типичные значения - 1, 1,5 и 2 бита.
Бит четности - это простейшая форма проверки ошибок. Есть четыре вида: четные нечетные, маркированные и разнесенные. Например, если 011 - это число, бит четности = 0, то есть четность, и четность = 1, то есть нечетная четность.

Что такое RS232?

RS232C «Рекомендуемый стандарт 232C» - это последняя версия 25-контактного стандарта, тогда как RS232D имеет 22 контакта. В новом ПК - папа D-типа, которая имеет 9 контактов.

RS232 - это стандартный протокол, используемый для последовательной связи, он используется для соединения компьютера и его периферийных устройств, чтобы обеспечить последовательный обмен данными между ними. Поскольку он получает напряжение для пути, используемого для обмена данными между устройствами. Он используется для последовательной связи на расстоянии до 50 футов со скоростью 1,492 кбит / с. Как определяет EIA, RS232 используется для подключения оборудования передачи данных (DTE) и оборудования передачи данных (DCE).

Универсальный асинхронный приемник и передатчик данных (UART), используемый в сочетании с RS232 для передачи данных между принтером и компьютером. Микроконтроллеры не справляются с такими уровнями напряжения, разъемы подключены между сигналами RS232. Эти разъемы известны как разъем DB-9 как последовательный порт и бывают двух типов: штекерный разъем (DTE) и разъем-розетка (DCE).

Электрические характеристики

Давайте обсудим электрические характеристики RS232, приведенные ниже:

Уровни напряжения: RS232 также используется в качестве заземления и уровня 5 В. Двоичный 0 работает с напряжениями от + 5В до + 15В постоянного тока. Это называется «ВКЛ» или интервал (высокий уровень напряжения), тогда как двоичный 1 работает с напряжениями от -5 В до -15 В постоянного тока. Это называется «ВЫКЛ.» Или маркировкой (низкий уровень напряжения).
Уровень напряжения принятого сигнала : двоичный 0 работает с напряжениями принимаемого сигнала от + 3 В до +13 В постоянного тока, а двоичный 1 работает с напряжениями от -3 до -13 В постоянного тока.
Полное сопротивление линии: полное сопротивление проводов составляет от 3 Ом до 7 Ом, а максимальная длина кабеля составляет 15 метров, но новая максимальная длина с точки зрения емкости на единицу длины.
Рабочее напряжение: Максимальное рабочее напряжение составляет 250 В переменного тока.
Текущий рейтинг: Текущий рейтинг будет не более 3 ампер.
Выдерживаемое диэлектрическое напряжение: 1000 В переменного тока мин.
Скорость нарастания : скорость изменения уровней сигнала называется скоростью нарастания. При его скорости нарастания до 30 В / микросекунда, а максимальный битрейт составит 20 кбит / с.

Как работает RS232?

RS232 работает по двусторонней связи, которая обменивается данными друг с другом. Есть два устройства, подключенных друг к другу: (DTE) оборудование передачи данных и (DCE) оборудование передачи данных, которое имеет такие контакты, как TXD, RXD и RTS & CTS. Теперь из источника DTE RTS генерирует запрос на отправку данных. Затем с другой стороны DCE, CTS, очищает путь для приема данных. После очистки пути, это даст сигнал RTS в DTE источника для отправки сигнала. Затем биты передаются от DTE к DCE. Теперь снова из DCEисточник, запрос может быть сгенерирован RTS и CTS на DTE источников очищает путь для получения данных и дает сигнал для отправки данных. Это весь процесс передачи данных.

TXD	ПЕРЕДАТЧИК
RXD	ПРИЕМНИК
РТС	ЗАПРОС НА ОТПРАВИТЬ
CTS	УДАЛИТЬ ОТПРАВИТЬ
GND	ЗЕМЛЯ

Например: для сигналов установлена логическая 1, то есть -12В. Передача данных начинается со следующего бита, и, чтобы сообщить об этом, DTE отправляет стартовый бит в DCE. Стартовый бит всегда равен «0», т. Е. +12 В и следующие 5–9 символов - это биты данных. Если мы используем бит четности, то можно передавать 8-битные данные, тогда как если четность не используется, то передается 9 бит. Стоп-биты отправляются передатчиком, значения которых составляют 1, 1,5 или 2 бита после передачи данных.

Механические характеристики

Что касается механических характеристик, мы должны изучить два типа разъемов: DB-25 и DB-9. В DB-25 доступно 25 контактов, которые используются для многих приложений, но некоторые приложения не используют все 25 контактов. Итак, 9-контактный разъем сделан для удобства работы устройств и оборудования.

Теперь мы обсудим разъем DB-9, который используется для соединения микроконтроллеров с разъемом. Они бывают двух типов: штекерный разъем (DTE) и гнездовой разъем (DCE). В верхнем ряду 5 контактов, а в нижнем - 4 контакта. Его часто называют разъемом ДЕ-9 или D.

Структура контактов разъема DB-9:

Описание контактов Разъем DB-9:

PIN №	Имя контакта	Описание контакта
1	CD (обнаружение носителя)	Входящий сигнал от DCE
2	RD (получение данных)	Принимает входящие данные от DTE
3	TD (передача данных)	Отправлять исходящие данные в DCE
4	DTR (готовность терминала данных)	Исходящий сигнал подтверждения
5	GND (сигнальная земля)	Общий источник опорного напряжения
6	DSR (готовый набор данных)	Входящий сигнал подтверждения
7	RTS (Запрос на отправку)	Исходящий сигнал для управления потоком
8	CTS (Готово к отправке)	Входящий сигнал для управления потоком
9	RI (индикатор звонка)	Входящий сигнал от DCE

Что такое рукопожатие?

Подтверждение связи - это процесс, который используется для передачи сигнала от DTE к DCE, чтобы установить соединение до фактической передачи данных. Обмен сообщениями между передатчиком и приемником может осуществляться посредством рукопожатия.

Существует 3 типа процессов установления связи, которые называются: -

Нет подтверждения:

Если квитирования нет, то DCE считывает уже полученные данные, а DTE передает следующие данные. Все полученные данные хранятся в ячейке памяти, известной как буфер приемника. Этот буфер может хранить только один бит, поэтому получатель должен прочитать буфер памяти до того, как поступит следующий бит. Если приемник не может прочитать сохраненный бит в буфере и приходит следующий бит, то сохраненный бит будет потерян.

Как показано на диаграмме ниже, приемник не смог прочитать 4- ^й бит до прихода 5- ^го бита, и этот результат заменяет 4- ^й бит на 5- ^й бит и 4- ^й бит теряется.

Аппаратное подтверждение связи:

Он использует определенные последовательные порты, т. Е. RTS и CTS, для управления потоком данных.
В этом процессе передатчик запрашивает у приемника, что он готов к приему данных, затем приемник проверяет буфер, что он пуст, если он пуст, он подает сигнал передатчику, что я готов принять данные.
Приемник дает сигнал передатчику не отправлять какие-либо данные, пока уже полученные данные не могут быть прочитаны.
Его рабочий процесс такой же, как описано выше для подтверждения связи.

Программное подтверждение связи:

В этом процессе есть две формы: X-ON и X-OFF. Здесь «X» - передатчик.
X-ON - это часть, в которой он возобновляет передачу данных.
X-OFF - это часть, в которой он приостанавливает передачу данных.
Он используется для управления потоком данных и предотвращения потерь при передаче.

Применение связи RS232

Последовательная связь RS232 используется в компьютерах старого поколения для подключения периферийных устройств, таких как мышь, принтеры, модем и т. Д.
В настоящее время RS232 заменен усовершенствованным USB.
Он также используется в станках с ПЛК, станках с ЧПУ и сервоконтроллерах, потому что он намного дешевле.
Он до сих пор используется некоторыми платами микроконтроллеров, чековыми принтерами, системами точек продаж (PoS) и т. Д.