RS232-sarjaliikenneprotokolla: perusteet, työskentely ja tekniset tiedot

Yksi vanhimmista, mutta suosituimmista viestintäprotokollista, jota käytetään teollisuudessa ja kaupallisissa tuotteissa, on RS232 Communication Protoco l. Termi RS232 tarkoittaa "suositeltavaa standardia 232" ja se on eräänlainen sarjaliikenne, jota käytetään tiedonsiirtoon normaalisti keskipitkällä etäisyydellä. Se otettiin käyttöön 1960-luvulla ja on löytänyt tiensä moniin sovelluksiin, kuten tietokonetulostimiin, tehdasautomaatiolaitteisiin jne. Nykyään on olemassa monia moderneja yhteyskäytäntöjä, kuten RS485, SPI, I2C, CAN jne. Voit tarkistaa ne, jos olet kiinnostunut. Tässä artikkelissa ymmärretään RS232-protokollan perusteet ja miten se toimii.

Mikä on sarjaliikenne?

Tietoliikenteessä datan lähettämistä peräkkäin tietokoneväylän kautta kutsutaan sarjaliikenteeksi, mikä tarkoittaa, että data lähetetään bitti kerrallaan. Rinnakkaisessa tiedonsiirrossa data lähetetään tavuna (8 bittiä) tai merkkinä usealla tietolinjalla tai väylällä kerrallaan. Sarjaliikenne on hitaampaa kuin rinnakkaisyhteys, mutta sitä käytetään pitkään tiedonsiirtoon halvempien kustannusten ja käytännön syiden vuoksi.

Esimerkki ymmärrettäväksi:

Sarjaviestintä - ammut maalia konekivääreillä, joissa luodit ulottuvat yksi kerrallaan kohteeseen.

Rinnakkaisviestintä - ammut maalia haulikolla, johon useita luoteja ulottuu samanaikaisesti.

Tiedonsiirtotilat sarjaliikenteessä:

Asynkroninen tiedonsiirto - tila, jossa kellopulssi ei synkronoi databittejä. Kellopulssi on signaali, jota käytetään toiminnan synkronointiin elektronisessa järjestelmässä.
Synkroninen tiedonsiirto - tila, jossa databitit synkronoidaan kellopulssilla.

Sarjaviestinnän ominaisuudet:

Siirtonopeutta käytetään tiedonsiirtonopeuden mittaamiseen. Se kuvataan sekunnissa kulkevien bittien lukumääräksi. Esimerkiksi, jos baudinopeus on 200, 200 bittiä sekuntia kohti. Puhelulinjoissa tiedonsiirtonopeudet ovat 14400, 28800 ja 33600.
Stop-bittejä käytetään yksittäiseen pakettiin lopettamaan lähetys, joka on merkitty nimellä “T”. Jotkut tyypilliset arvot ovat 1, 1,5 ja 2 bittiä.
Pariteettibitti on yksinkertaisin tapa tarkistaa virheet. Niitä on neljää tyyppiä, eli pariton, merkitty ja erotettu. Esimerkiksi, jos 011 on luku, pariteettibitti = 0, eli parillinen pariteetti ja pariteetti = 1, eli pariton pariteetti.

Mikä on RS232?

RS232C “Recommended Standard 232C” on viimeisin versio Standard 25-nastaisesta, kun taas RS232D, jossa on 22 nastaa. Uuden PC: n urospuolisessa D-tyypissä, jossa on 9 nastaa.

RS232 on vakioprotokolla, jota käytetään sarjaliikenteessä, sitä käytetään tietokoneen ja sen oheislaitteiden liittämiseen sarjaliikenteen mahdollistamiseksi niiden välillä. Kun se saa jännitteen laitteiden väliseen tiedonvaihtoon käytetylle polulle. Sitä käytetään sarjaliikenteessä jopa 50 jalkaan nopeudella 1,492 kbps. Kuten EIA määrittelee, RS232: ta käytetään tiedonsiirtolaitteiden (DTE) ja tiedonsiirtolaitteiden (DCE) liittämiseen.

Universal Asynchronous Data Receiver & Transmitter (UART), jota käytetään RS232: n yhteydessä tietojen siirtämiseen tulostimen ja tietokoneen välillä. Mikrokontrollerit eivät kykene käsittelemään tällaisia jännitetasoja, liittimet on kytketty RS232-signaalien väliin. Nämä liittimet tunnetaan DB-9-liittimenä sarjaporttina, ja ne ovat kahden tyyppisiä urosliittimiä (DTE) ja naarasliittimiä (DCE).

Sähköiset eritelmät

Keskustelkaamme RS232: n seuraavista sähköominaisuuksista:

Jännitetasot: RS232 käytetään myös maadoitus- ja 5 V -tasona. Binaarinen 0 toimii jännitteillä + 5 V - + 15 V DC. Sitä kutsutaan 'ON' tai väliksi (korkea jännitetaso), kun taas binääri 1 toimii jännitteillä -5V - -15Vdc. Sitä kutsutaan 'OFF' tai merkinnäksi (matala jännitetaso).
Vastaanotetun signaalin jännitetaso: Binaarinen 0 toimii vastaanotettujen signaalijännitteiden kanssa +3 V - +13 Vdc asti ja Binaarinen 1 toimii jännitteillä -3 V - -13 Vdc.
Linjan impedanssit: Johtojen impedanssi on korkeintaan 3 ohmia - 7 ohmia ja kaapelin enimmäispituus on 15 metriä, mutta uusi maksimipituus kapasitanssina pituusyksikköä kohti.
Käyttöjännite: Käyttöjännite on enintään 250 V AC.
Nykyinen luokitus: Nykyinen arvosana on enintään 3 ampeeria.
Dielektrinen kestävä jännite: 1000 VAC min.
Käännösnopeus: Signaalitasojen muutosnopeutta kutsutaan kääntönopeudeksi. Sen taaksepäin nopeus on jopa 30 V / mikrosekunnin ja suurin bittinopeus on 20 kbps.

Kuinka RS232 toimii?

RS232 toimii kaksisuuntaisessa tiedonsiirrossa, joka vaihtaa tietoja keskenään. Toisiinsa on kytketty kaksi laitetta, (DTE) tiedonsiirtolaitteet ja (DCE) tiedonsiirtolaitteet, joissa on nastat, kuten TXD, RXD ja RTS & CTS. Nyt DTE- lähteestä RTS generoi pyynnön tietojen lähettämiseksi . Sitten DCE, CTS, tyhjentää polun tietojen vastaanottamiseksi. Polun tyhjentämisen jälkeen se antaa signaalin DTE- lähteen RTS: lle lähettämään signaalin. Sitten bitit lähetetään DTE ja DCE. Nyt taas DCE: ltälähde, pyyntö voidaan kehittää RTS ja CTS ja DTE lähteistä poistaa polun datan vastaanottamiseksi ja antaa signaalin lähettää tiedot. Tämä on koko prosessi, jonka kautta tiedonsiirto tapahtuu.

TXD	LÄHETIN
RXD	VASTAANOTIN
RTS	PYYNTÖ LÄHETTÄMISEKSI
CTS	Tyhjennä lähetettäväksi
GND	MAA

Esimerkiksi: Signaalit on asetettu logiikkaan 1 eli -12 V. Tiedonsiirto alkaa seuraavasta bitistä ja tämän informoimiseksi DTE lähettää aloitusbitin DCE: lle. Aloitusbitti on aina '0', ts. +12 V ja seuraavat 5-9 merkkiä ovat databittejä. Jos käytämme pariteettibittiä, voidaan lähettää 8-bittistä dataa, kun taas jos pariteetti ei käytä, niin 9 bittiä lähetetään. Stop-bitit lähettää lähetin, jonka arvot ovat 1, 1,5 tai 2 bittiä tiedonsiirron jälkeen.

Mekaaninen erittely

Mekaanisten ominaisuuksien osalta meidän on tutkittava kahden tyyppisiä liittimiä, jotka ovat DB-25 ja DB-9. DB-25: ssä on käytettävissä 25 nastaa, joita käytetään monissa sovelluksissa, mutta jotkut sovellukset eivät käyttäneet kaikkia 25 nastaa. Joten 9-nastainen liitin on tehty laitteiden ja laitteiden mukavuuden vuoksi.

Nyt keskustelemme DB-9- nastaliittimestä, jota käytetään mikro-ohjainten ja liittimen väliseen yhteyteen. Nämä ovat kahta tyyppiä: urosliitin (DTE) ja naarasliitin (DCE). Ylärivissä on 5 nastaa ja alarivissä 4 nastaa. Sitä kutsutaan usein DE-9- tai D-tyyppiseksi liittimeksi.

DB-9-liittimen nastarakenne:

Tappi Kuvaus DB-9-liitin:

PIN-numero	PIN-nimi	Nastan kuvaus
1	CD (Carrier Detect)	Saapuva signaali DCE: ltä
2	RD (Vastaanota tietoja)	Vastaanottaa saapuvia tietoja DTE: ltä
3	TD (tiedonsiirto)	Lähetä lähtevät tiedot DCE: lle
4	DTR (datapääte valmis)	Lähtevä kättelysignaali
5	GND (signaalin maadoitus)	Yhteinen vertailujännite
6	DSR (tietojoukon valmius)	Saapuva kättelysignaali
7	RTS (pyyntö lähettää)	Lähtösignaali virtauksen ohjaamiseksi
8	CTS (tyhjennettävä lähetettäväksi)	Saapuva signaali virtauksen ohjaamiseksi
9	RI (soittoääni)	Saapuva signaali DCE: ltä

Mikä on kättely?

Kättely on prosessi, jota käytetään siirtämään signaali DTE: ltä DCE: lle yhteyden muodostamiseksi ennen varsinaista tiedonsiirtoa. Lähettimen ja vastaanottimen välinen viestintä voidaan tehdä kättelemällä.

Käsipuristusprosesseja on 3 tyyppiä: -

Ei kättelyä:

Jos kättelyä ei tapahdu, DCE lukee jo vastaanotetut tiedot, kun DTE lähettää seuraavan datan. Kaikki vastaanotetut tiedot on tallennettu muistipaikkaan, joka tunnetaan vastaanottimen puskurina. Tämä puskuri voi tallentaa vain yhden bitin, joten vastaanottimen on luettava muistipuskuri ennen seuraavan bitin saapumista. Jos vastaanotin ei pysty lukemaan tallennettua bittiä puskuriin ja seuraava bitti saapuu, tallennettu bitti menetetään.

Kuten on esitetty alla kaaviossa, vastaanotin ei pysty lukemaan 4 ^{: nnen} bitin asti 5 ^{: nnen} bitin saapumisen ja tämä tulos ensisijainen 4 ^th bitti 5 ^{: nnen} bitin ja 4 ^{: nnen} bitin menetetään.

Laitteiston kättely:

Se käyttää tiettyjä sarjaportteja, ts. RTS & CTS ohjaamaan tietovirtaa.
Tässä prosessissa lähetin kysyy vastaanottimelta, että se on valmis vastaanottamaan dataa, sitten vastaanotin tarkistaa puskurin, että se on tyhjä, jos se on tyhjä, se antaa signaalin lähettimelle, että olen valmis vastaanottamaan dataa.
Vastaanotin antaa signaalin lähettimelle lähettämättä tietoja, kun jo vastaanotettua dataa ei voida lukea.
Sen työprosessi on sama kuin edellä kuvataan kättelyssä.

Ohjelmiston kättely:

Tässä prosessissa on kaksi muotoa, eli X-ON ja X-OFF. Tässä X on lähetin.
X-ON on osa, jossa se jatkaa tiedonsiirtoa.
X-OFF on osa, jossa se keskeyttää tiedonsiirron.
Sitä käytetään tiedonkulun hallintaan ja häviön estämiseen lähetyksen aikana.

RS232-tiedonsiirron sovellukset

RS232-sarjaliikennettä käytetään vanhan sukupolven tietokoneissa oheislaitteiden, kuten hiiri, tulostimet, modeemi, liittämiseen.
Nykyään RS232 korvataan edistyneellä USB: llä.
Sitä käytetään myös PLC-koneissa, CNC-koneissa ja servo-ohjaimissa, koska se on paljon halvempaa.
Sitä käyttävät edelleen jotkut mikro-ohjainkortit, kuittitulostimet, myyntipistejärjestelmä (PoS) jne.