Интерфейс rs232 что это такое

При таком способе данные передаются последовательно, по одному проводу бит за битом. Формат посылки – 1 байт данных, а также некоторое количество контрольных бит, при этом не все из них обязательно должны присутствовать при передаче.

Обмен информацией между периферийным устройством и компьютером по интерфейсу RS232 двусторонний, поэтому данные могут как считываться компьютером из периферийного устройства, так и отправляться компьютером в периферийное устройство.

В большинстве компьютеров установлен специальный коммуникационный разъем(COM-порт); в некоторых компьютерах может быть два (СОМ1 и COM2) или более COM-портов. К порту компьютера подключается кабель данных для связи с периферийным устройством. Кабель состоит из нескольких проводников, которые называют линиями последовательного интерфейса.

На рис. 1 показан формат данных, отправляемых по линии данных TxD интерфейса RS232. Как видно из рисунка, передача начинается со стартового бита, затем передается от пяти до восьми бит данных, далее следует необязательный бит паритета или четности и завершают передачу один или два стоповых бита. На практике чаще всего используется 8 бит данных; два стоп-бита (для большей надежности при высоких скоростях обмена).

Состояние линии интерфейса RS232 при отсутствии передачи называется Mark (отметка), состояние линии при начале передачи (стартовый бит) — Space (пробел). Низкий уровень напряжения относительно "земли" на линии в состоянии Mark соответствует от -3 до -15 В, высокий уровень напряжения линии в состоянии Space – от +3 до +15 В. В интервале -3. +3 В состояние линии не определено. На практике чаще всего высокий уровень напряжения составляет около +10 В, низкий — около -10 В. Иногда напряжения могут быть уменьшены соответственно до +5 и -5 В. Такие значения используются, когда от интерфейса не требуется высокая скорость передачи, а устройство, которое обменивается данными с компьютером по линии RS232, имеет автономное питание от батареи и критично к расходу энергии.

Чтобы избежать путаницы, договоримся условно называть логическим нулем низкий уровень напряжения на линии интерфейса в состоянии Mark (-10 В) и логической единицей — высокий уровень на линии в состоянии Space (+10 В). Такие уровни логического нуля и единицы не соответствуют стандартным. Во-первых, стандартный высокий TTL-уровень, или логическая единица, соответствует +5 В, низкий уровень, или логический ноль, соответствует 0 В. Можно увидеть явную аналогию по соответсвующим уровням напряжений. Во-вторых, при подаче высокого TTL-уровня (логическая единица) на вход передатчика RS232 на его выходе получаем низкий уровень напряжения (логический ноль). По этой причине довольно часто состояние Mark называют логической единицей, что может привести к путанице. И, наконец, в-третьих, при программировании интерфейса RS232 в компьютере, например, для установки на линии DTR высокого уровня напряжения, необходимо установить бит, управляющий линией DTR, в 1 (out 3fch,l).

Кроме уровней напряжений линии интерфейса RS232 важной характеристикой также является скорость изменений состояний из логической единицы в логический ноль и обратно, т.е. длительностью фронта и длительностью спада сигнала. Значения длительности связаны со скоростью обмена, которая измеряется в битах в секунду (или в бодах). Максимальная возможная скорость обмена по линии RS232 составляет 115200 бод (для компьютера). Если используется пакет из 8 бит данных без контроля по паритету и с одним стоповым битом, то вместе со стартовым битом такой пакет будет состоять из 10 бит. Нетрудно подсчитать, что в этом случае время передачи каждого бита будет равно около 8,68 мкс. В соответствующих справочных данных – datasheet производители микросхем – преобразователей уровней RS232 указывают скорость обмена конкретной модели преобразователя, или скорость изменения сигналов из логической единицы в логический ноль и обратно. Значение этой скорости в большинстве случаев должно быть больше или равно 30 В/мкс.

Вот как осуществляется передача по линии одного импульса, длительность которого соответствует времени передачи 1 бита при скорости обмена 115200 бод. При уровнях логической единицы и логического нуля соответственно +10 и -10 В и скорости изменения состояний линии из логического нуля в логическую единицу и обратно, равной 30 В/мкс, длительность фронта и спада импульса будет равна (каждая) около 0,67 мкс (в сумме 1,33 мкс). Таким образом, длительность состояния линии в логической единице будет 8,68 – 1,33 = 7,35 мкс, что будет соответствовать примерно 84,7% длительности всего импульса. Превышение длительностей фронта и спада импульса и, как следствие, уменьшение данного процентного соотношения может привести к срыву обмена и потере данных.

Необходимо отметить, что далеко не все микросхемы – преобразователи уровней интерфейсов RS232 способны обеспечить столь высокую скорость обмена данными, хотя некоторые микросхемы могут работать даже значительно быстрее, передавая данные на скоростях до 460 кбод. Еще одна особенность заключается в том, что высокую скорость обмена данных в 115 кбод могут обеспечить только высокоскоростные оптроны (если речь идет о гальванической развязке). На практике в промышленных устройствах чаще всего используются следующие скорости обмена: 9600, 115200 и 57600 бод .

Читайте также:  Вкусное варенье из кабачков с лимоном

Распиновка – расположение контактов в разъеме RS-232 DB9 и DB25.

Адреса по умолчанию для COM портов: COM1=3f8h, COM2=2f8h, COM3=3e8h, COM4=2e8h. COM1 занимает адресное простанство от 3f8h до 3ffh

Установка скорости обмена. В порт с адресом 3fbh записываем байт 80h, затем в 3f8h – младший байт делителя максимально возможной скорости 115200, далее в порт 3f9h старший байт делителя. Старший байт используется редко и служит для установки малых скоростей.

Узнайте условия проведения наладки автоматики, отправив запрос на [email protected]

Время выполнения запроса: 0,00474500656128 секунд.

Персональные инструменты

RS232 – протокол, применяемый для связи компьютеров с модемами и другими периферийными устройствами. Информация передается по проводам с уровнями сигналов, отличающимися от стандартных 5В, для обеспечения большей устойчивости к помехам. Асинхронная передача данных осуществляется с установленной скоростью при синхронизации уровнем сигнала стартового импульса.

Содержание

Назначение RS-232

Интерфейс RS-232-C был разработан для простого применения, однозначно определяемого по его названию "Интерфейс между терминальным оборудованием и связным оборудованием с обменом по последовательному двоичному коду". Каждое слово в названии значимое, оно определяет интерфейс между терминалом (DTE) и модемом (DCE) по передаче последовательных данных.

Интерфейс RS-232 полностью аппаратно реализован на персональных компьютерах в виде микросхем и разъемов . В PC его называют COM-портом(Communication port). Аппаратная реализация означает то, что он работает всегда, не зависимо, какая операционная система установлена на PC (он работает и без ОС). Программы могут взаимодействовать с СОМ-портами всеми доступными средствами: прямым кодом микропроцессора, аппаратными прерываниями, функциями BIOS, средствами ОС, компонентами языков высокого уровня. СОМ порт реализованный по стандарту RS-232- универсален. Он обеспечивал работу PC с периферийными устройствами (чем сейчас занят USB), взаимодействие с локальной сетью через модем (Ethernet), обмен данными между PC и промышленным оборудованием (ModBus и др.), чтобы разбираться как работают эти протоколы необходимо понимать какую функцию СОМ порта они взяли на себя.

Физический интерфейс реализуется одним из двух типов разъемов: DB-9M или DB-25M, последний в выпускаемых в настоящее время компьютерах практически не встречается. [1]

9-контактная вилка типа DB-9M

Нумерация контактов со стороны штырьков. Направление сигналов указано относительно хоста (компьютера) [2] .

Назначение выводов 9-контактного разъема

Контакт Сигнал Направление Описание
1 CD Вход Обнаружена несущая 2 RXD Вход Принимаемые данные 3 TXD Выход Передаваемые данные 4 DTR Выход Хост готов 5 GND – Общий провод 6 DSR Вход Устройство готово 7 RTS Выход Хост готов к передаче 8 CTS Вход Устройство готово к приему 9 EI Вход Обнаружен вызов

25-контактная вилка типа DB-25M

Нумерация контактов со стороны штырьков. Направление сигналов указано относительно хоста (компьютера) [3] .

Назначение выводов 25-контактного разъема

Контакт Сигнал Направление Описание
1 SHIELD Экран
2 TXD Выход Передаваемые данные
3 RXD Вход Принимаемые данные
4 RTS Выход Хост готов к передаче
5 CTS Вход Устройство готово к приему
6 DSR Вход Устройство готово
7 GND Общий провод
8 CD Вход Обнаружена несущая
9 Резерв
10 Резерв
11 Не используется
12 SCD Вход Обнаружена несущая #2
13 SCTS Вход Устройство готово к приему #2
14 STXD Выход Передаваемые данные #2
15 TRC Вход Тактирование передатчика
16 SRXD Вход Принимаемые данные #2
17 RCC Вход Тактироание приемника
18 LLOOP Выход Локальная петля
19 SRTS Выход Хост готов к передаче #2
20 DTR Выход Хост готов
21 RLOOP Выход Внешняя петля
22 RI Вход Обнаружен вызов
23 DRD Вход Определена скорость данных
24 TRCO Выход Тактирование внешнего передатчика
25 TEST Вход Тестовый режим

Описание основных сигналов интерфейса

CD – Устройство устанавливает этот сигнал, когда обнаруживает несущую в принимаемом сигнале. Обычно этот сигнал используется модемами, которые таким образом сообщают хосту о обнаружении работающего модема на другом конце линии.

RXD – Линия приема хостом данных от устройства. Подробно описана в разделе "Протокол обмена данными".

TXD – Линия передачи хостом данных к устройству. Подробно описана в разделе "Протокол обмена данными".

DTR – Хост устанавливает этот сигнал, когда готов к обмену данными. Фактически сигнал устанавливается при открытии порта коммуникационной программой и остается в этом состоянии все время, пока порт открыт.

DSR – Устройство устанавливает этот сигнал, когда включено и готово к обмену данными с хостом. Этот и предыдущий (DTR) сигналы должны быть установлены для обмена данными.

Читайте также:  Eu plug что это такое фото

RTS – Хост устанавливает этот сигнал перед тем, как начать передачу данных устройству, а также сигнализирует о готовности к приему данных от устройства. Используется при аппаратном управлении обменом данными.

CTS – Устройство устанавливает этот сигнал в ответ на установку хостом предыдущего (RTS), когда готово принять данные (например, когда предыдущие присланные хостом данные переданы модемом в линию или есть свободное место в промежуточном буфере).

RI – Устройство (обычно модем) устанавливает этот сигнал при получении вызова от удаленной системы, например при приеме телефонного звонка, если модем настроен на прием звонков.

Протокол обмена данными

В протоколе RS-232 существуют два метода управления обменом данных: аппаратный и программный, а также два режима передачи: синхронный и асинхронный. Протокол позволяет использовать любой из методов управления совместно с любым режимом передачи. Также допускается работа без управления потоком, что подразумевает постоянную готовность хоста и устройства к приему данных, когда связь установлена (сигналы DTR и DSR установлены).

Аппаратный метод управления реализуется с помощью сигналов RTS и CTS. Для передачи данных хост (компьютер) устанавливает сигнал RTS и ждет установки устройством сигнала CTS, после чего начинает передачу данных до тех пор, пока сигнал CTS установлен. Сигнал CTS проверяется хостом непосредственно перед началом передачи очередного байта, поэтому байт, который уже начал передаваться, будет передан полностью независимо от значения CTS. В полудуплексном режиме обмена данными (устройство и хост передают данные по очереди, в полнодуплексном режиме они могут делать это одновременно) снятие сигнала RTS хостом означает его переход в режим приема.

Программный метод управления заключается в передаче принимающей стороной специальных символов остановки (символ с кодом 0x13, называемый XOFF) и возобновления (символ с кодом 0x11, называемый XON) передачи. При получении данных символов передающая сторона должна соответственно остановить передачу или возобновить ее (при наличии данных, ожидающих передачи). Этот метод проще с точки зрения реализации аппаратуры, однако обеспечивает более медленную реакцию и соответственно требует заблаговременного извещения передатчика при уменьшении свободного места в приемном буфере до определенного предела.

Синхронный режим передачи подразумевает непрерывный обмен данными, когда биты следуют один за другим без дополнительных пауз с заданной скоростью. Этот режим COM-портом не поддерживается.

Асинхронный режим передачи состоит в том, что каждый байт данных (и бит контроля четности, в случае его наличия) "оборачивается" синхронизирующей последовательностью из одного нулевого старт-бита и одного или нескольких единичных стоп-битов. Схема потока данных в асинхронном режиме представлена на рисунке. [4]

Один из возможных алгоритмов работы приемника следующий:

  1. Ожидать уровня "0" сигнала приема (RXD в случае хоста, TXD в случае устройства).
  2. Отсчитать половину длительности бита и проверить, что уровень сигнала все еще "0"
  3. Отсчитать полную длительность бита и текущий уровень сигнала записать в младший бит данных (бит 0)
  4. Повторить предыдущий пункт для всех остальных битов данных
  5. Отсчитать полную длительность бита и текущий уровень сигнала использовать для проверки правильности приема с помощью контроля четности (см. далее)
  6. Отсчитать полную длительность бита и убедиться, что текущий уровень сигнала "1".
  7. Вернуться к ожиданию начала следующего байта данных (шаг 1)

Протокол имеет ряд переменных параметров, которые должны быть приняты одинаковыми на стороне приемника и на стороне передатчика для успешного обмена данными:

  • Скорость обмена данными задается в битах в секунду, определяя длительность одного бита, выбирается из ряда стандартных значений (300, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600), но могут быть и нестандартными, если поддерживаются обеими сторонами;
  • Количество бит данных может быть от 4 до 8;
  • Контроль четности может быть четным ("even", когда общее число единичных битов в принятых данных, включая сам бит четности, должно быть четным), нечетным ("odd", когда общее число единичных битов в принятых данных, включая сам бит четности, должно быть четным) или вообще отсутствовать;
  • Длина стоп-бита может составлять одну, полторы или две длительности бита.

Основные характеристики

Параметр RS-232
Способ передачи сигнала Однофазный
Максимальное количество приемников 1
Максимальная длина кабеля 15 м
Максимальная скорость передачи 460 кбит/с
Синфазное напряжение на выходе ± 25 В
Напряжение в линии под нагрузкой ±5. ±15 В
Импеданс нагрузки 3. 7 кОм
Ток утечки в "третьем" состоянии
Допустимый диапазон сигналов на входе приемника ±15 В
Чувствительность приемника ±3В
Входное сопротивление приемника 3. 7 кОм

Стандарт

Ассоциация электронной промышленности (EIA) развивает стандарты по передаче данных. Стандарты EIA имеют префикс «RS». «RS» означает рекомендуемый стандарт, но сейчас стандарты просто обозначаются как «EIA» стандарты. RS-232 был введён в 1962 году. Стандарт развивался, и в 1969 г.. представлена третья редакция (RS-232C). Четвёртая редакция была в 1987 (RS-232D, известная также под EIA-232D). RS-232 идентичен стандартам МККТТ (CCITT) V.24/V.28, X.20bis/X.21bis и ISO IS2110. Самой последней модификацией является модификация «Е», принятая в июле 1991 г. как стандарт EIA/TIA-232E. В данном варианте нет никаких технических изменений, которые могли бы привести к проблемам совместимости с предыдущими вариантами этого стандарта.

Читайте также:  Светодиодный светильник в зал

Ограничения

На практике в зависимости от качества применяемого кабеля требуемое расстояние передачи данных в 15 метров может не достигаться, составляя, к примеру, порядка 1,5 м на скорости 115200 бод для неэкранированного плоского или круглого кабеля. Это вызвано применением однофазных сигналов вместо дифференциальных, а также отсутствием требований по согласованию приёмника (и часто также передатчика) с линией. Для преодоления этого ограничения, а также возможного получения гальванической развязки между узлами, можно применить преобразователи интерфейса:

RS-232—RS-422 (с сохранением полной программной совместимости) или RS-232—RS-485 (с определёнными программными ограничениями). При этом расстояние может быть увеличено до 1 км на скорости 9600 бод и использовании кабеля типа «витая пара» категории 3; Внешний преобразователь RS232—Токовая петля для 9-контактного разъёма, или соответствующие цепи 25-контактного разъёма, в случае наличия преобразователя внутри устройств.

RS-232 (англ. Recommended Standard 232 или другое название EIA232 ) — стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса UART (UniversalAsynchronousReceiver-Transmitter – «универсальный асинхронный приемопередатчик»). Широко известен как последовательный порт (англ. serial port, COM-порт, англ. communications port — сленговое название интерфейса стандарта RS-232) персональных компьютеров. В современных компьютерах, практически полностью вытеснен интерфейсом USB. До этого использовался для подключения к компьютерам широкого спектра оборудования, особенно нетребовательного к скорости обмена данными и отклонений условий применения от стандартных.

Интерфейс RS-232 (или EIA-232) предназначен для организации приема-передачи данных между передатчиком или терминалом (англ. Data Terminal Equipment, DTE) и приемником или коммуникационным оборудованием (англ. Data Communications Equipment, DCE) по схеме точка-точка. Например:

Для электрических кабельных соединений используют разъёмы DB9 (9-ти контактные) или, реже, DB25 (25-ти контактные).

Распайка кабеля RS232 зависит от типа соединения компьютер-модем, модем-модем или компьютер-компьютер. Например, для разъёмов DB9:

Таблица соответствий распиновки разъёмов DB9 и DB25:

RI (ring indicator) – устройство (обычно модем) устанавливает этот сигнал при получении вызова от удаленной системы, например при приеме телефонного звонка, если модем настроен на прием звонков.

25-контактный интерфейс RS232, с разъёмами DB25, может отличаться от 9-контактного разъёма DB9 добавкой полноценного второго канала приема-передачи данных, а также многочисленных дополнительных управляющих и контрольных сигналов. Однако, часто, несмотря на наличие в компьютере «широкого» разъема, дополнительные сигналы на нём просто не подключены (или не используются).

Для успешного обмена данными ряд переменных параметров протокола должны быть заданы одинаково на стороне приёмника и передатчика :

  • скорость обмена данными в битах в секунду (300, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200,

38400, 57600, или другая, если она поддерживается обеими сторонами) ;

  • количество бит данных от 4 до 8;
  • контроль чётности может быть чётным, нечётным или вообще отсутствовать;
  • длина стоп бита может достигать одну, полторы или две длительности бита данных.

К основным электрическим характеристикам относят :

  • логические уровни передатчика : «0» – от +5 В до +15 В, «1» – от -5 В до -15 В ;
  • логические уровни приёмника : «0» – от +3 В и выше, «1» – от -3 В и ниже ;
  • максимальная нагрузка передатчика : входное сопротивление приёмника не менее 3 кОм.

Довольно часто в специальных приложениях используется пяти- или трёх-проводная связь по интерфейсу RS232. Например, связь частотных преобразователей Simodrive с программатором фирмы Siemens или персональным компьютером (при наличии специального программного обеспечения) для выполнения работ по параметрированию приводной системы и так далее.

Интерфейс RS232 применяют и другие известные производители частотных преобазоватоелей, в т. ч. и всем известная фирма Mitsubishi, что пока ещё не снимает его использование с повестки дня.
Кроме этого, ещё работают на производстве станки с установленными на них ”устаревшими” системами ЧПУ, где загрузка и выгрузка управляющих программ обработки, машинных и технологических параметров осуществляется с применением интерфейса RS232.

В современных технологиях большое значение имеют расстояние и скорость передачи данных, в этом RS232 “немного” проигрывает другим типам интерфейсов. Надёжная передача данных зависит от многих факторов (наличие посторонних электромагнитных помех, схемы прокладки кабеля, материала проводников, надёжности контактных соединений и так далее), но мы акцентируем внимание на длине кабеля. Чем длиннее кабель, тем больше его ёмкость, поэтому для надёжной передачи требуется более низкая скорость. Максимальным расстоянием для RS232 принято считать 15 метров, не ссылаясь на стандарты. Приблизительная зависимость длины кабеля от скорости передачи данных указана в таблице ниже.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector