RS232 seriellt kommunikationsprotokoll: grunder, arbete och specifikationer

Ett av de äldsta, men ändå populära kommunikationsprotokollet som används i industrier och kommersiella produkter är RS232 Communication Protoco l. Termen RS232 står för "rekommenderad standard 232" och det är en typ av seriell kommunikation som används för överföring av data normalt på medelstora avstånd. Det introducerades redan på 1960-talet och har hittat sig i många applikationer som datorskrivare, fabriksautomationsenheter etc. Idag finns det många moderna kommunikationsprotokoll som RS485, SPI, I2C, CAN osv. Du kan kolla in dem om du är intresserad. I den här artikeln kommer vi att förstå grunderna i RS232-protokollet och hur det fungerar.

Vad är en seriekommunikation?

I telekommunikation kallas processen för att skicka data sekventiellt över en datorbuss som seriell kommunikation, vilket innebär att data kommer att sändas bit för bit. Medan parallellkommunikation sänds data i en byte (8 bitar) eller tecken på flera datalinjer eller bussar åt gången. Seriekommunikation är långsammare än parallellkommunikation men används för lång dataöverföring på grund av lägre kostnad och praktiska skäl.

Exempel att förstå:

Seriekommunikation - du skjuter ett mål med maskingevär, där kulor når en efter en till målet.

Parallell kommunikation - du skjuter ett mål med ett hagelgevär, där många antal kulor når samtidigt.

Sätt för dataöverföring i seriekommunikation:

Asynkron dataöverföring - Läget där databitarna inte synkroniseras av en klockpuls. Klockpuls är en signal som används för synkronisering av drift i ett elektroniskt system.
Synkron dataöverföring - Läget där databitarna synkroniseras med en klockpuls.

Kännetecken för seriekommunikation:

Baudhastighet används för att mäta överföringshastigheten. Det beskrivs som antalet bitar som passerar på en sekund. Till exempel, om baudhastigheten är 200 då 200 bitar per sekund som passeras. I telefonlinjer blir överföringshastigheterna 14400, 28800 och 33600.
Stop Bits används för ett enda paket för att stoppa överföringen som betecknas som "T". Några typiska värden är 1, 1,5 och 2 bitar.
Parity Bit är den enklaste formen för att kontrollera felen. Det finns av fyra slag, dvs. till och med udda, markerade och åtskilda. Till exempel, om 011 är ett tal är paritetsbiten = 0, dvs jämn paritet och pariteten = 1, dvs udda paritet.

Vad är RS232?

RS232C ”Rekommenderad standard 232C” är den senaste versionen av Standard 25-stift medan RS232D som har 22 stift. I den nya PC: ns manliga D-typ som har 9 stift.

RS232 är ett standardprotokoll som används för seriell kommunikation, det används för att ansluta datorn och dess kringutrustning för att möjliggöra seriellt datautbyte mellan dem. Eftersom det erhåller spänningen för den väg som används för datautbytet mellan enheterna. Den används i seriekommunikation upp till 50 fot med hastigheten 1,492 kbps. Som EIA definierar används RS232 för anslutning av dataöverföringsutrustning (DTE) och datakommunikationsutrustning (DCE).

Universal Asynchronous Data Receiver & Transmitter (UART) som används i samband med RS232 för överföring av data mellan skrivare och dator. Mikrokontrollerna kan inte hantera en sådan typ av spänningsnivåer, kontakter är anslutna mellan RS232-signaler. Dessa kontakter är kända som DB-9 Connector som en seriell port och de är av två typs Male-kontakt (DTE) och Female-kontakt (DCE).

Elektriska specifikationer

Låt oss diskutera de elektriska specifikationerna för RS232 som ges nedan:

Spänningsnivåer: RS232 används också som jord- och 5V-nivå. Binär 0 fungerar med spänningar upp till + 5V till + 15Vdc. Det kallas som 'ON' eller avstånd (hög spänningsnivå) medan Binary 1 fungerar med spänningar upp till -5V till -15Vdc. Det kallas "OFF" eller markering (låg spänningsnivå).
Mottagen signal spänningsnivå: Binär 0 fungerar på mottagna signal spänningar upp till + 3V till +13 Vdc & Binär 1 fungerar med spänningar upp till -3V till -13 Vdc.
Linjeimpedanser: Kablarnas impedans är upp till 3 ohm till 7 ohm och den maximala kabellängden är 15 meter, men ny maximal längd när det gäller kapacitans per längdenhet.
Driftspänning: Driftspänningen är 250v AC max.
Aktuellt betyg: Nuvarande betyg blir max 3 ampere.
Dielektrisk motståndsspänning: 1000 VAC min.
Slew Rate: Ändringshastigheten för signalnivåerna kallas Slew Rate. Med sin svänghastighet är upp till 30 V / mikrosekund och maximal bithastighet är 20 kbps.

Hur fungerar RS232?

RS232 arbetar med tvåvägskommunikation som utbyter data med varandra. Det finns två enheter anslutna till varandra, (DTE) dataöverföringsutrustning och (DCE) datakommunikationsutrustning som har stift som TXD, RXD och RTS & CTS. Nu, från DTE- källa, genererar RTS begäran om att skicka data. Därefter rensar DCE, CTS, vägen för mottagning av data från andra sidan. Efter att ha rensat en väg kommer den att ge en signal till RTS från DTE- källan för att skicka signalen. Därefter överförs bitarna från DTE till DCE. Nu igen från DCEkälla, kan begäran genereras av RTS och CTS för DTE- källor rensar vägen för mottagning av data och ger en signal att skicka data. Detta är hela processen genom vilken dataöverföring sker.

TXD	SÄNDARE
RXD	MOTTAGARE
RTS	BEGÄRA ATT SKICKA
CTS	KLAR ATT SKICKA
GND	JORD

Till exempel: Signalerna inställda på logik 1, dvs -12V. Dataöverföringen startar från nästa bit och för att informera detta skickar DTE startbit till DCE. Startbiten är alltid '0', dvs +12 V & nästa 5 till 9 tecken är databitar. Om vi använder paritetsbit kan 8 bitars data överföras, medan om paritet inte används överförs 9 bitar. Stoppbitarna sänds av sändaren vars värden är 1, 1,5 eller 2 bitar efter dataöverföringen.

Mekanisk specifikation

För mekaniska specifikationer måste vi studera två typer av kontakter som är DB-25 och DB-9. I DB-25 finns det 25 stift tillgängliga som används för många av applikationerna, men vissa av programmen använde inte hela 25 stift. Så, den 9-poliga kontakten är gjord för att göra det enklare för enheterna och utrustningen.

Nu diskuterar vi DB-9- kontaktdonet som används för anslutning mellan mikrokontroller och kontaktdon. Dessa är av två typer: Male Connector (DTE) & Female Connector (DCE). Det finns 5 stift på översta raden och 4 stift i nedre raden. Det kallas ofta DE-9 eller D-typ-kontakt.

Stiftstruktur för DB-9-kontaktdon:

Stiftbeskrivning DB-9-kontakt:

PIN-nr	Pin-namn	Stiftbeskrivning
1	CD (Carrier Detect)	Inkommande signal från DCE
2	RD (Ta emot data)	Tar emot inkommande data från DTE
3	TD (överför data)	Skicka utgående data till DCE
4	DTR (Data Terminal Ready)	Utgående handskakningssignal
5	GND (Signaljord)	Gemensam referensspänning
6	DSR (Data Set Ready)	Inkommande handskakningssignal
7	RTS (begäran om att skicka)	Utgående signal för att kontrollera flödet
8	CTS (Clear to Send)	Inkommande signal för att kontrollera flödet
9	RI (ringindikator)	Inkommande signal från DCE

Vad är handskakning?

Handskakning är den process som används för att överföra signalen från DTE till DCE för att göra anslutningen före den faktiska överföringen av data. Meddelandet mellan sändare och mottagare kan göras genom handskakning.

Det finns tre typer av handskakningsprocesser som heter: -

Ingen handskakning:

Om det inte finns någon handskakning läser DCE de redan mottagna data medan DTE överför nästa data. Alla mottagna data lagras på en minnesplats som kallas mottagarens buffert. Denna buffert kan bara lagra en bit så att mottagaren måste läsa minnesbufferten innan nästa bit anländer. Om mottagaren inte kan läsa den lagrade biten i bufferten och nästa bit kommer kommer den lagrade biten att gå förlorad.

Som visas i diagrammet nedan kunde en mottagare inte läsa den ^fjärde biten förrän den 5: ^e biten anlände och detta resultat åsidosätter 4: ^e biten med 5: ^e biten och 4: ^e biten går förlorad.

Handskakning av hårdvara:

Den använder specifika seriella portar, dvs RTS & CTS för att styra dataflöde.
I denna process frågar sändaren mottagaren att den är redo att ta emot data och sedan mottagaren kontrollerar bufferten att den är tom, om den är tom så kommer den att ge signal till sändaren att jag är redo att ta emot data.
Mottagaren ger signalen till sändaren att inte skicka data medan redan mottagna data inte kan läsas.
Dess arbetsprocess är densamma som beskrivs ovan i handskakning.

Handskakning av programvara:

I denna process finns det två former, dvs X-ON och X-OFF. Här är 'X' sändaren.
X-ON är den del där den återupptar dataöverföringen.
X-OFF är den del där den pausar dataöverföringen.
Den används för att kontrollera dataflödet och förhindra förlust under överföring.

Tillämpningar av RS232-kommunikation

RS232 seriell kommunikation används i gamla generationens datorer för anslutning av kringutrustning som mus, skrivare, modem etc.
Numera ersätts RS232 med avancerad USB.
Det används också i PLC-maskiner, CNC-maskiner och servostyrare eftersom det är mycket billigare.
Det används fortfarande av vissa mikrokontrollkort, kvittoskrivare, PoS-system, etc.