Rs232 для чего нужен
RoboZone.SU
Интерфейс RS-232 (COM-порт)
Сигналы после прохождения по кабелю ослаюляются и искажаются. Ослабление растет с увеличением длины кабеля. Этот эффект сильно связан с электрической емкостью кабеля. По стандарту максимальная нагрузочная емкость составляет 2500 пФ. Типичная погонная емкость кабеля составляет 130 пФ, поэтому максимальная длина кабеля ограничена примерно 17 м.
Контакты разъемов
Кабели подключения
Рассмотрим сначала DSR сигнал (конт.6). Этот вход сигнала готовности от аппаратуры передачи данных. В схеме соединений вход замкнут на выход DTR (конт.4). Это означает, что программа не видит сигнала готовности другого устройства, хотя он есть. Аналогично устанавливается сигнал на входе CD (конт.1). Тогда при проверке сигнала DSR для контроля возможности соединения будет установлен выходной сигнал DTR.
Это соответствует 99% коммуникационного программного обеспечения. Под этим подразумевается, что 99% программного обеспечения с этим нуль-модемным кабелем примут проверку сигнала DSR.
Самый дорогой полный нуль-модемный кабель с семью проводами. Только сигналы индикатора вызова и определения несущей не подключены.
Можно найти или изготовить много типов кабелей для связи по интерфейсу RS-232. В этом нуль- модемном кабеле используется только 5 проводов: сигналы данных TXD, RXD, сигнал GND и управляющие сигналы RTS CTS для управления потоком.
Все DTE-DCE кабели прямого соединения, контакты соединяются один к одному. Кабели DTE-DTE и DCE-DCE кросс-кабели.
| DB9-1 | DB9-2 | ||
| Receive Data | 2 | 3 | Transmit Data |
| Transmit Data | 3 | 2 | Receive Data |
| Data Terminal Ready | 4 | 6+1 | Data Set Ready + Carrier Detect |
| System Ground | 5 | 5 | System Ground |
| Data Set Ready + Carrier Detect | 6+1 | 4 | Data Terminal Ready |
| Request to Send | 7 | 8 | Clear to Send |
| Clear to Send | 8 | 7 | Request to Send |
| DB25-1 | DB25-2 | ||
| Receive Data | 3 | 2 | Transmit Data |
| Transmit Data | 2 | 3 | Receive Data |
| Data Terminal Ready | 20 | 6+8 | Data Set Ready + Carrier Detect |
| System Ground | 7 | 7 | System Ground |
| Data Set Ready + Carrier Detect | 6+8 | 20 | Data Terminal Ready |
| Request to Send | 4 | 5 | Clear to Send |
| Clear to Send | 5 | 4 | Request to Send |
| DB9 | DB25 | ||
| Receive Data | 2 | 2 | Transmit Data |
| Transmit Data | 3 | 3 | Receive Data |
| Data Terminal Ready | 4 | 6+8 | Data Set Ready + Carrier Detect |
| System Ground | 5 | 7 | System Ground |
| Data Set Ready + Carrier Detect | 6+1 | 20 | Data Terminal Ready |
| Request to Send | 7 | 5 | Clear to Send |
| Clear to Send | 8 | 4 | Request to Send |
Длина кабеля влияет на максимальную скорость передачи информации. Более длинный кабель имеет большую емкость и соответственно для обеспечения надежной передачи более низкую скорость. Большая емкость приводит к тому, что изменение напряжения одного сигнального провода может передаться на другой смежный сигнальный провод. Максимальным расстоянием обычно считается равным 15 м, но это не установлено в стандарте. Мы рекомендуем использовать на расстояниях до 50 м, но это зависит от типа используемого оборудования и характеристик кабеля.
Максимальная длина кабеля
| Скорость [бод] | Макс. длина [футы] | Макс. длина [метры] |
| 19 200 | 50 | 15 |
| 9 600 | 500 | 150 |
| 4 800 | 1000 | 300 |
| 2 400 | 3000 | 900 |
Контроль четности
В этом примере показана структура передаваемых данных со синхронизирующим тактовым сигналом. В этом примере используется 8 бит данных, бит четности и стоп бит. Такая структура также обозначается 8Е1.
Стоп бит не просто один бит минимального интервала времени в конце каждой передачи данных. На компьютерах обычно он эквивалентен 1 или 2 битам, и это должно учитываться программе драйвера. Хоя, 1 стоп бит наиболее общий, выбор 2 бит в худшем случае немного замедлит передачу сообщения.
Управление потоком
Преобразование уровней RS-232 в TTL уровень с помощью MAX232
Семейство микросхем MAX220-MAX249 линейных приемо-передатчиков предназначены для интерфейсов EIA/TIA-232E и V.28/V.24, особенно в устройствах, где отсутствуют напряжения ±12В.
Микросхема MAX232 быстро стала индустриальным стандартом. Многие разработчики используют ее, несмотря на то, что параметры микросхем с однополярным питанием значительно улучшились со временем.
Конфигурация выводов MAX232: представлена на рис.
Структурная схема MAX232A
Понимание последовательного протокола передачи данных и RS232 соединений
Преобразование DB-9 в DB-25
| DB-9 | DB-25 | Назначение | |
|---|---|---|---|
| 1 | 8 | DCD | Data Carrier Detect |
| 2 | 3 | RxD | Receive Data |
| 3 | 2 | TxD | Transmit Data |
| 4 | 20 | DTR | Data Terminal Ready |
| 5 | 7 | GND | Ground (Signal) |
| 6 | 6 | DSR | Data Set Ready |
| 7 | 4 | RTS | Request to Send |
| 8 | 5 | CTS | Clear to Send |
| 9 | 22 | RI | Ring Indicator |
RS-232 соединения
Прямой кабель используется для соединения DTE (например, компьютера) с DCE (например, модемом), причем все сигналы на одной стороне соединяются с соответствующими сигналами на другой стороне один на один (напрямую). Пересекающийся (нуль-модемный) кабель используется для непосредственного соединения двух DTE без промежуточного модема. Они пересекают передачу и прием сигналов данных между двумя сторонами, и есть много вариантов того, как другие сигналы управления подключены, ниже одни из них:
| Прямое соединение (DB-9) | Нуль-модемное, кроссовое соединение (DB-9) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (DTE) | (DCE) | (DTE) | (DTE) | ||||||
| 1 | DCD | ——- | DCD | 1 | 1 | DCD | DCD | 1 | |
| 2 | RxD | ——- | TxD | 2 | 2 | RxD | ——- | TxD | 3 |
| 3 | TxD | ——- | RxD | 3 | 3 | TxD | ——- | RxD | 2 |
| 4 | DTR | ——- | DSR | 4 | 4 | DTR | ——- | DSR | 6 |
| 5 | GND | ——- | GND | 5 | 5 | GND | ——- | GND | 5 |
| 6 | DSR | ——- | DTR | 6 | 6 | DSR | ——- | DTR | 4 |
| 7 | RTS | ——- | CTS | 7 | 7 | RTS | ——- | CTS | 8 |
| 8 | CTS | ——- | RTS | 8 | 8 | CTS | ——- | RTS | 7 |
| 9 | RI | ——- | RI | 9 | 9 | RI | RI | 9 | |
Логическая форма сигнала RS-232 (8N1)
Шаг 2: Узнайте о протоколе
Синхронная и асинхронная передача данных
Развертывание: биты и байты
Внутренняя компьютерная связь состоит из цифровой электроники, представленной только двумя условиями: ВКЛ или ВЫКЛ. Мы представляем их двумя числами: 0 и 1, которые в двоичной системе называются битами. Байт состоит из 8 битов, которые представляют десятичное число от 0 до 255 или шестнадцатеричное число от 0 до FF. Как описано выше, байт является основной единицей асинхронной связи.
Скорость передачи, биты данных, четность и стоповый бит
В компания KS-is возможно купить адаптеры RS232 различных моделей и ценовых сегментов.
Контрольная сумма
Многие последовательные протоколы используют контрольную сумму (дополнительные байты добавляются в конце строки данных) для проверки целостности данных, поскольку при передаче данных могут возникать ошибки. Существует много типов контрольных сумм, от простейшего использования в Modula или BCC до сложных вычислений CRC. Используя Modula в качестве примера, мы узнаем, что перед передачей данных отправитель складывает все командные байты вместе, а затем модифицирует его на 255 (десятичный), чтобы получить дополнительный байт. Это должно быть добавлено в конце командной строки. Когда получатель получает командную строку, он сначала проверяет добавленный байт, чтобы увидеть, остаются ли данные неизменными или нет. Если это так, он примет данные, а если нет, то попросит отправителя повторно отправить данные.
Примеры протокольных команд
Команда протокола представляет собой строку данных, отправленную с одного последовательного устройства (например, компьютера) на другое (то есть модем). Вот некоторые примеры:
Пример команды ASCII: ATI1 для запроса информации производителя модема. (Примечание: контрольные коды возврата каретки и перевода строки).
Преобразуйте приведенную выше командную строку в шестнадцатеричное, и она становится: 41 54 49 31 0D 0A
Преобразуйте приведенную выше командную строку в десятичную, и она становится: 065 084 073 049 013 010
Преобразуйте приведенную выше строку команды в восьмеричное, и оно становится: 101 124 111 061 015 012
Преобразуйте приведенную выше командную строку в двоичную, и она становится: 01000001 01010100 01001001 00110001 00001101 00001010
Шаг 3: Управляйте своими устройствами RS232 с помощью 232Analyzer
Расчет контрольной суммы
232Analyzer поставляется с калькулятором контрольной суммы, который позволяет вам вычислять сложный байт контрольной суммы в секундах, вот пример:
Предположим, что вы управляете проектором, и протокол проектора использует xOR для получения дополнительного байта контрольной суммы, строка команды для включения проектора: «1A 2B 3C» плюс байт контрольной суммы. Используйте следующие процедуры для вычисления байта контрольной суммы:
Выберите Hex в качестве формата операндов
Выберите xOr в качестве оператора
Введите строку команды и добавьте запятую (,) после каждого байта кода команды: например, 1A, 2B, 3C,
Нажмите на кнопку «Рассчитать», и вы получите результат 0D (0 опущен)
Выберите COM-порт и настройте форматы связи
В приведенном выше примере панели инструментов COM-порт, подключенный к проектору, был настроен следующим образом: COM-порт: 5, скорость передачи данных: 19 200 бит / с, бит данных: 8, четность: четный, стоп-бит: 1. Примечание. После того, как вы установили правильные форматы связи (они должны совпадать с настройками COM-порта проектора), нажмите кнопку «Подключить» слева, чтобы активировать COM-порт.
Настройки управления потоком
Управление потоком можно установить из окна выше. Можно выбрать «Программное обеспечение» (XON / XOFF), «Оборудование» (RTS / CTS), «Оба» («Программное обеспечение + оборудование») или «Нет».
Управляйте своими устройствами RS232 Контроль / мониторинг состояния линии
Команды отправки / получения
Используйте приведенный выше пример для управления проектором (включите проектор), введите полную командную строку «1A, 2B, 3C, 0D» в поле Send_Command_Pane, как показано выше, а затем нажмите кнопку «Отправить».
Примечания:
В бесплатной версии режим Hex недоступен. Вы можете использовать десятичный формат для отправки командной строки: «26,43,60,13»
Вы можете использовать любое устройство RS-232 для тестирования, если Вы знаете команды протокола.
Обзор RS232
Что это такое RS-232
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.
Соединители
Устройства для связи по последовательному каналу соединяются кабелями с 9-ю или 25-ти контактными разъемами типа D. Обычно они обозначаются DB-9, DB-9, CANNON 9, CANNON 25 и т.д. Разъемы типов розетки и штырей. Каждый вывод обозначен и пронумерован. Расположение выводов представлено ниже.
Обозначения устройств
Уровни сигналов
Уровни сигналов данных
Уровни управляющих сигналов
На выходе устр-ва (Driver)
На входе устр-ва (Terminator)
Ослабление сигнала
Сигналы после прохождения по кабелю ослаюляются и искажаются. Ослабление растет с увеличением длины кабеля. Этот эффект сильно связан с электрической емкостью кабеля. По стандарту максимальная нагрузочная емкость составляет 2500 пФ. Типичная погонная емкость кабеля составляет 130 пФ, поэтому максимальная длина кабеля ограничена примерно 17 м.
Дополнительная информация в разделе Кабели и Длина проводов.
Проблемы с источником питания
Перед соединением двух компьютеров через RS-232, каждый из которых питается от различных источников рекомендуется выравнять напряжения между их сигнальными землями перед подключением.
Контакты разъемов
DB25 Розетка (мама)
DB9 Розетка (мама)
Data Terminal Ready
RJ-45
Data Terminal Ready
Соединения коннектора RJ-45 не стандартизовано. Данный вариант один из возможных.
Типы подключения
Обозначение кабелей
Все DTE-DCE кабели прямого соединения, контакты соединяются один к одному. Кабели DTE-DTE и DCE-DCE кросс-кабели.
Описание полного нуль-модемного кабеля
Соединение D9- D9
Data Terminal Ready
Data Set Ready + Carrier Detect
Data Set Ready + Carrier Detect
Data Terminal Ready
Соединение D25-D25
Data Terminal Ready
Data Set Ready + Carrier Detect
Data Set Ready + Carrier Detect
Data Terminal Ready
Соединение D9-D25
Data Terminal Ready
Data Set Ready + Carrier Detect
Data Set Ready + Carrier Detect
Data Terminal Ready
Заглушка тестирования RS-232
Заглушка для эмуляции терминала
Данный соединитель RS-232 может быть использован для проверки последовательного порта кмпьютера. Сигналы данных и управления соединены. В этом случае передаваемые данные сразу возвращаются. Компьютер проверяет собственный поток. Это может быть использовано для проверки функционирования порта RS-232 со стандартным терминальным программным обеспечением.
DB 9 мама
DB 25 мама
Кабель контроля (мониторинга) RS-232
Полудуплексная работа
Контроль связи по RS-232 между двумя устройствами с помощью компьютера возможен при помощи кабеля, изображенного на рис. Два разъема подключаются к устройствам, а третий подключается к наблюдающему компьютеру. Этот кабель принимает информацию от двух источников только на один приемный порт RS-232. Поэтому, если оба устройства начнут одновременную работу, контролируемая информация на входе компьютера будет нарушена. В большинстве случаев связь осуществляется в полудуплексном режиме. Для этих режимов этот кабель будет работать без проблем.
Расстояния передачи
Длина кабеля
Длина кабеля влияет на максимальную скорость передачи информации. Более длинный кабель имеет большую емкость и соответственно для обеспечения надежной передачи более низкую скорость. Большая емкость приводит к тому, что изменение напряжения одного сигнального провода может передаться на другой смежный сигнальный провод. Максимальным расстоянием обычно считается равным 15 м, но это не установлено в стандарте. Мы рекомендуем использовать на расстояниях до 50 м, но это зависит от типа используемого оборудования и характеристик кабеля.
Максимальная длина кабеля
Скорость передачи данных
Контроль четности
Четность в RS-232 (Parity)
При передаче по последовательному каналу контроль четности может быть использован для обнаружения ошибок при передаче данных. При использовании контроля четности посылаются сообщения подсчитывающие число единиц в группе бит данных. В зависимости от результата устанавливается бит четности. Приемное устройство также подсчитывает число единиц и затем сверяет бит четности.
Типы четности
Для обеспечения контроля четности компьютер и устройство должны одинаково производить подсчет бита четности. То есть, определиться устанавливать бит при четном (even) или нечетном (odd) числе единиц. При контроле на четность биты данных и бит четности всегда должны содержать четное число единиц. В противоположном случае соответствует для контроля на нечетность.
Mark и Space биты четности
Обнаружение ошибок
Пример
В этом примере показана структура передаваемых данных со синхронизирующим тактовым сигналом. В этом примере используется 8 бит данных, бит четности и стоп бит. Такая структура также обозначается 8Е1.
Старт бит
Стоп бит
Стоп бит позволяет устройству или компьютеру произвести синхронизацию при возникновении сбоев. Например, помеха на линии скрыла Старт бит. Период между старт и стоп битами постоянен, согласно значению скорости обмена, числу бит данных и бита четности. Стоп бит всегда включен. Если приемник определяет выключенное состояние, когда должен присутствовать стоп бит, фиксируется появление ошибки.
Установка Стоп бита
Стоп бит не просто один бит минимального интервала времени в конце каждой передачи данных. На компьютерах обычно он эквивалентен 1 или 2 битам, и это должно учитываться программе драйвера. Хоя, 1 стоп бит наиболее общий, выбор 2 бит в худшем случае немного замедлит передачу сообщения.
(Есть возможность установки значения стоп бита равным 1.5. Это используется при передаче менее 7 битов данных. В этом случае не могут быть переданы символы ASCII, и поэтому значение 1.5 используется редко.)
Управление потоком
Управление потоком
Управление потоком представляет управлять передаваемыми данными. Иногда устройство не может обработать принимаемые данные от компьютера или другого устройства. Устройство использует управление потоком для прекращения передачи данных. Могут использоваться аппаратное или программное управление потоком.
Аппаратное управление потоком
Аппаратный протокол управления потоком RTS/CTS. Он использует дополнительно два провода в кабеле, а не передачу специальных символов по линиям данных. Поэтому аппаратное управление потоком не замедляет обмен в отличие от протокола Xon-Xoff. При необходимости послать данные компьютер устанавливает сигнал на линии RTS. Если приемник (модем) готов к приему данных, то он отвечает установкой сигнала на линии CTS, и компьютер начинает посылку данных. При неготовности устройства к приему сигнал CTS не устанавливается.
Программное управление потоком