RS232 sērijas sakaru protokols: pamati, darbība un specifikācijas

Viens no vecākajiem, tomēr populārajiem sakaru protokoliem, kas tiek izmantots rūpniecībā un komerciālos produktos, ir RS232 Communication Protoco l. Termins RS232 nozīmē "Ieteicamais standarts 232", un tas ir sērijveida sakaru veids, ko izmanto datu pārsūtīšanai parasti vidējos attālumos. Tas tika ieviests pagājušā gadsimta sešdesmitajos gados, un tas ir nonācis daudzās lietojumprogrammās, piemēram, datoru printeros, rūpnīcas automatizācijas ierīcēs utt. Mūsdienās ir daudz modernu sakaru protokolu, piemēram, RS485, SPI, I2C, CAN utt. Ja vēlaties, varat tos pārbaudīt.. Šajā rakstā mēs sapratīsim RS232 protokola pamatus un tā darbību.

Kas ir sērijveida saziņa?

Telekomunikācijās datu secīgas nosūtīšanas process pa datoru kopni tiek saukts par seriālo komunikāciju, kas nozīmē, ka dati tiks pārsūtīti pa bitiem. Kamēr paralēli notiek sakari, dati tiek pārsūtīti baits (8 biti) vai rakstzīmes uz vairākām datu līnijām vai kopnēm vienlaikus. Seriālā komunikācija ir lēnāka nekā paralēla komunikācija, bet tiek izmantota ilgai datu pārraidei zemāku izmaksu un praktisku iemeslu dēļ.

Piemērs, lai saprastu:

Seriālā komunikācija - jūs šaujat mērķi, izmantojot ložmetējus, kur lodes pa vienam sasniedz mērķi.

Paralēla komunikācija - jūs šaujat mērķi, izmantojot šauteni, kur vienlaikus sasniedz daudz ložu.

Datu pārsūtīšanas režīmi sērijveida saziņā:

• Asinhrona datu pārsūtīšana - režīms, kurā datu biti netiek sinhronizēti ar pulksteņa impulsu. Pulksteņa impulss ir signāls, ko izmanto darbības sinhronizēšanai elektroniskā sistēmā.
• Sinhronā datu pārsūtīšana - režīms, kurā datu biti tiek sinhronizēti ar pulksteņa impulsu.

Seriālās komunikācijas raksturojums:

• Pārraides ātruma mērīšanai tiek izmantots pārraides ātrums. To raksturo kā vienā sekundē nodoto bitu skaitu. Piemēram, ja datu pārraides ātrums ir 200, tad 200 biti par sec. Telefona līnijās pārraides ātrums būs 14400, 28800 un 33600.
• Stop Biti tiek izmantoti vienai paketei, lai apturētu pārraidi, kas apzīmēta kā “T”. Dažas tipiskās vērtības ir 1, 1,5 un 2 biti.
• Paritātes bits ir vienkāršākais kļūdu pārbaudes veids. Ir četru veidu, ti, pāra, nepāra, atzīmēti un izvietoti. Piemēram, ja 011 ir skaitlis, paritātes bits = 0, ti, pāra paritāte un paritāte = 1, ti, nepāra paritāte.

Kas ir RS232?

RS232C “Ieteicamais standarta 232C” ir jaunākā standarta 25 kontaktu versija, savukārt RS232D, kas sastāv no 22 tapām. Jaunā datora vīriešu D tipa, kas sastāv no 9 tapām.

RS232 ir standarta protokols, ko izmanto sērijveida sakariem, to izmanto, lai savienotu datoru un tā perifērijas ierīces, lai ļautu veikt sērijveida datu apmaiņu starp tām. Kad tas iegūst spriegumu ceļam, ko izmanto datu apmaiņai starp ierīcēm. To izmanto sērijveida sakaros līdz 50 pēdām ar ātrumu 1,492 kbps. Kā nosaka EIA, RS232 izmanto, lai savienotu datu pārraides iekārtas (DTE) un datu sakaru iekārtas (DCE).

Universāls asinhronais datu uztvērējs un raidītājs (UART), ko izmanto saistībā ar RS232 datu pārsūtīšanai starp printeri un datoru. Mikrokontrolleri nespēj apstrādāt šāda veida sprieguma līmeņus, savienotāji ir savienoti starp RS232 signāliem. Šie savienotāji ir pazīstami kā DB-9 savienotāji kā seriālais ports, un tiem ir divu veidu savienotāji - vīriešu savienotājs (DTE) un sieviešu savienotājs (DCE).

Elektriskās specifikācijas

Apspriedīsim tālāk norādītās RS232 elektriskās specifikācijas:

• Sprieguma līmeņi: RS232 izmanto arī kā zemes un 5 V līmeni. Binārā 0 darbojas ar spriegumu līdz + 5V līdz + 15Vdc. To sauc par "ON" vai atstarpi (augstsprieguma līmenis), bet binārā 1 darbojas ar spriegumu līdz -5V līdz -15Vdc. To sauc par “OFF” vai marķējumu (zemsprieguma līmenis).
• Saņemtā signāla sprieguma līmenis: Binārais 0 darbojas uz saņemto signālu spriegumiem līdz + 3V līdz +13 Vdc un Binārais 1 darbojas ar spriegumu līdz -3V līdz -13 Vdc.
• Līnijas pretestības: Vadu pretestība ir no 3 omiem līdz 7 omiem, un maksimālais kabeļa garums ir 15 metri, bet jauns maksimālais garums attiecībā uz kapacitāti uz garuma vienību.
• Darbības spriegums: darba spriegums būs 250v AC max.
• Pašreizējais vērtējums: Pašreizējais vērtējums būs 3 ampēri.
• Dielektriskais izturīgais spriegums: 1000 VAC min.
• Griešanās ātrums: signāla līmeņa maiņas ātrumu sauc par gājiena ātrumu. Ar tā griezes ātrumu ir līdz 30 V / mikrosekundē, un maksimālais bitu pārraides ātrums būs 20 kbps.

Kā darbojas RS232?

RS232 darbojas divvirzienu sakaros, kas savstarpēji apmainās ar datiem. Ir divas savstarpēji savienotas ierīces (DTE) Datu pārraides iekārtas un (DCE) Datu sakaru iekārtas, kurām ir tapas, piemēram, TXD, RXD un RTS & CTS. Tagad no DTE avota RTS ģenerē pieprasījumu nosūtīt datus. Tad no otras puses DCE, CTS, notīra ceļu datu saņemšanai. Pēc iztīrīšanas ceļu, tas dos signālu RTS par DTE avota, lai nosūtītu signālu. Tad biti tiek pārraidīti no DTE uz DCE. Tagad atkal no DCEavots, pieprasījums var radīt RTS un CTS no DTE avotu notīra ceļu datu saņemšanai un dod signālu, lai nosūtītu datus. Tas ir viss process, kurā notiek datu pārraide.

TXD	PĀRraidītājs
RXD	UZŅĒMĒJS
RTS	PIEPRASĪJUMS SŪTĪT
CTS	SKAIDRS SŪTĪT
GND	ZEME

Piemēram: signāli ir iestatīti uz loģiku 1, ti, -12V. Datu pārraide sākas ar nākamo bitu, un, lai to informētu, DTE nosūta sākuma bitu DCE. Sākuma bits vienmēr ir “0”, ti, +12 V un nākamās 5 līdz 9 rakstzīmes ir datu biti. Ja mēs izmantojam paritātes bitu, tad var pārraidīt 8 bitu datus, turpretī, ja paritāte netiek izmantota, tiek pārraidīti 9 biti. Apturēšanas bitus nosūta raidītājs, kura vērtības pēc datu pārraides ir 1, 1,5 vai 2 biti.

Mehāniskā specifikācija

Lai iegūtu mehāniskās specifikācijas, mums ir jāizpēta divu veidu savienotāji, kas ir DB-25 un DB-9. Programmā DB-25 ir pieejamas 25 piespraudes, kuras tiek izmantotas daudzām lietojumprogrammām, taču dažas lietojumprogrammas neizmantoja visas 25 tapas. Tātad 9 kontaktu savienotājs ir izveidots ierīču un aprīkojuma ērtībai.

Šeit mēs apspriežam DB-9 kontaktu savienotāju, kas tiek izmantots savienojumam starp mikrokontrolleriem un savienotāju. Tie ir divu veidu: vīriešu savienotājs (DTE) un sieviešu savienotājs (DCE). Augšējā rindā ir 5 tapas, bet apakšējā - 4 tapas. To bieži sauc par DE-9 vai D veida savienotāju.

DB-9 savienotāja tapu struktūra:

Adatas apraksts DB-9 savienotājs:

PIN kods	Piespraudes nosaukums	Piespraudes apraksts
1	CD (pārvadātāja noteikšana)	Ienākošais signāls no DCE
2	RD (datu saņemšana)	Saņem ienākošos datus no DTE
3	TD (datu pārsūtīšana)	Nosūtiet izejošos datus uz DCE
4	DTR (gatavs datu terminālim)	Izejošais rokasspiediena signāls
5	GND (signāla zeme)	Kopējais atsauces spriegums
6	DSR (gatavs datu kopai)	Ienākošais rokasspiediena signāls
7	RTS (pieprasījums nosūtīt)	Izejošais signāls plūsmas kontrolei
8	CTS (skaidri nosūtīt)	Ienākošais signāls plūsmas kontrolei
9	RI (gredzena indikators)	Ienākošais signāls no DCE

Kas ir rokasspiediens?

Rokasspiediens ir process, ko izmanto signāla pārsūtīšanai no DTE uz DCE, lai izveidotu savienojumu pirms faktiskās datu pārsūtīšanas. Ziņojumapmaiņu starp raidītāju un uztvērēju var veikt, sarokojoties.

Ir 3 veidu rokasspiediena procesi, kurus sauc par: -

Nav rokasspiediena:

Ja rokasspiediena nav, DCE nolasa jau saņemtos datus, kamēr DTE pārraida nākamos datus. Visi saņemtie dati tiek glabāti atmiņas vietā, kas pazīstama kā uztvērēja buferis. Šis buferis var saglabāt tikai vienu bitu, tāpēc uztvērējam pirms nākamā bita pienākšanas ir jāizlasa atmiņas buferis. Ja uztvērējs nespēj nolasīt buferī saglabāto bitu un pienāk nākamais bits, glabātais bits tiks zaudēts.

Kā redzams zemāk diagrammā, saņēmējs nevarēja nolasīt 4 ^th mazliet līdz 5 ^th bitu ierašanos un šo rezultātu pārāki 4 ^th bits ar 5 ^th bit un 4 ^th bits tiek zaudēta.

Aparatūras rokasspiediens:

• Lai kontrolētu datu plūsmu, tā izmanto īpašus seriālos portus, ti, RTS un CTS.
• Šajā procesā raidītājs jautā uztvērējam, ka tas ir gatavs saņemt datus, pēc tam uztvērējs pārbauda, ​​vai buferis ir tukšs, ja tas ir tukšs, tas raidītājam signalizēs, ka esmu gatavs saņemt datus.
• Uztvērējs dod signālu raidītājam nesūtīt datus, kamēr jau saņemtos datus nevar nolasīt.
• Tās darba process ir tāds pats kā iepriekš aprakstīts rokasspiedienā.

Programmatūras rokasspiediens:

• Šajā procesā ir divas formas, ti, X-ON un X-OFF. Šeit 'X' ir raidītājs.
• X-ON ir daļa, kurā tā atsāk datu pārraidi.
• X-OFF ir daļa, kurā tā pārtrauc datu pārraidi.
• To izmanto, lai kontrolētu datu plūsmu un novērstu zaudējumus pārraides laikā.

RS232 sakaru lietojumi

• RS232 sērijas sakari tiek izmantoti vecās paaudzes datoros, lai savienotu perifērijas ierīces, piemēram, peli, printerus, modemu utt.
• Mūsdienās RS232 aizstāj ar uzlabotu USB.
• To lieto arī PLC mašīnās, CNC mašīnās un servo kontrolieros, jo tas ir daudz lētāk.
• To joprojām izmanto dažas mikrokontrolleru plates, kvīšu printeri, tirdzniecības vietu sistēma (PoS) utt.