RS232 seriell kommunikasjonsprotokoll: grunnleggende, arbeid og spesifikasjoner

En av de eldste, men likevel populære kommunikasjonsprotokollene som brukes i bransjer og kommersielle produkter, er RS232 Communication Protoco l. Uttrykket RS232 står for "anbefalt standard 232" og det er en type seriell kommunikasjon som brukes til overføring av data normalt på middels avstand. Den ble introdusert tilbake på 1960-tallet og har funnet veien inn i mange applikasjoner som datamaskinskrivere, fabrikkautomatiseringsenheter etc. I dag er det mange moderne kommunikasjonsprotokoller som RS485, SPI, I2C, CAN osv. Du kan sjekke dem ut hvis du er interessert. I denne artikkelen vil vi forstå det grunnleggende i RS232-protokollen og hvordan den fungerer.

Hva er en seriekommunikasjon?

I telekommunikasjon kalles prosessen med å sende data sekvensielt over en datamaskinbuss som seriell kommunikasjon, noe som betyr at dataene vil bli overført bit for bit. Mens i parallell kommunikasjon dataene overføres i en byte (8 bit) eller tegn på flere datalinjer eller busser om gangen. Seriekommunikasjon er tregere enn parallellkommunikasjon, men brukes til lang dataoverføring på grunn av lavere kostnader og praktiske årsaker.

Eksempel på forståelse:

Seriekommunikasjon - du skyter et mål ved hjelp av maskingevær, hvor kuler når en etter en til målet.

Parallell kommunikasjon - du skyter et mål ved hjelp av en hagle, hvor mange av kulene når samtidig.

Metoder for dataoverføring i seriell kommunikasjon:

• Asynkron dataoverføring - Modus der databitene ikke synkroniseres av en klokkepuls. Klokkepuls er et signal som brukes til synkronisering av drift i et elektronisk system.
• Synkron dataoverføring - Modusen der databitene synkroniseres med en klokkepuls.

Kjennetegn ved seriell kommunikasjon:

• Baudrate brukes til å måle overføringshastigheten. Det er beskrevet som antall bits som går i løpet av ett sekund. For eksempel, hvis overføringshastigheten er 200, så er 200 bits per passert sekund. I telefonlinjer vil overføringshastighetene være 14400, 28800 og 33600.
• Stoppbiter brukes for en enkelt pakke for å stoppe overføringen som betegnes som “T”. Noen typiske verdier er 1, 1,5 og 2 bits.
• Parity Bit er den enkleste formen for å kontrollere feilene. Det er av fire slag, dvs. til og med odde, markerte og mellomrom. For eksempel, hvis 011 er et tall, er paritetsbiten = 0, dvs. jevn paritet og pariteten = 1, dvs. odd paritet.

Hva er RS232?

RS232C “Anbefalt standard 232C” er den nyeste versjonen av Standard 25-pins, mens RS232D som er på 22 pins. I en ny PCs mannlige D-type som har 9 pins.

RS232 er en standardprotokoll som brukes til seriell kommunikasjon, den brukes til å koble datamaskinen og dens eksterne enheter for å tillate seriell datautveksling mellom dem. Da det oppnår spenningen for banen som brukes til datautvekslingen mellom enhetene. Den brukes i seriekommunikasjon opp til 50 fot med hastigheten 1,492 kbps. Som EIA definerer, brukes RS232 for tilkobling av dataoverføringsutstyr (DTE) og datakommunikasjonsutstyr (DCE).

Universal Asynchronous Data Receiver & Transmitter (UART) brukt i forbindelse med RS232 for overføring av data mellom skriver og datamaskin. Mikrokontrollerne klarer ikke å håndtere slike spenningsnivåer, kontakter er koblet mellom RS232-signaler. Disse kontaktene er kjent som DB-9-kontakten som en seriell port, og de er av to type mannlige kontakter (DTE) og kvinnelige kontakter (DCE).

Elektriske spesifikasjoner

La oss diskutere de elektriske spesifikasjonene til RS232 gitt nedenfor:

• Spenningsnivåer: RS232 også brukt som bakken & 5V nivå. Binær 0 fungerer med spenninger opptil + 5V til + 15Vdc. Det kalles 'ON' eller avstand (høyspenningsnivå) mens Binary 1 fungerer med spenninger opp til -5V til -15Vdc. Det kalles 'OFF' eller markering (lavspenningsnivå).
• Mottatt signal spenningsnivå: Binær 0 fungerer på mottatte signal spenninger opp til + 3V til +13 Vdc & Binary 1 fungerer med spenninger opp til -3V til -13 Vdc.
• Linjeimpedanser: Impedansen til ledninger er opptil 3 ohm til 7 ohm og den maksimale kabellengden er 15 meter, men ny maksimal lengde når det gjelder kapasitans per lengdeenhet.
• Driftsspenning : Driftsspenningen vil være 250v AC maks.
• Nåværende vurdering: Gjeldende vurdering vil være 3 ampere maks.
• Dielektrisk motstandsspenning: 1000 VAC min.
• Slew Rate: Endringshastigheten for signalnivåene kalles Slew Rate. Med sin hastighet er opptil 30 V / mikrosekund, og maksimal bithastighet vil være 20 kbps.

Hvordan fungerer RS232?

RS232 jobber med toveiskommunikasjonen som utveksler data med hverandre. Det er to enheter koblet til hverandre, (DTE) Data Transmission Equipment & (DCE) Data Communication Equipment som har pinnene som TXD, RXD og RTS & CTS. Nå, fra DTE- kilde, genererer RTS forespørselen om å sende dataene. Deretter tømmer DCE, CTS, banen for mottak av data fra den andre siden. Etter å ha ryddet en bane, vil den gi et signal til RTS fra DTE- kilden om å sende signalet. Deretter overføres bitene fra DTE til DCE. Nå igjen fra DCEkilde, kan forespørselen genereres av RTS og CTS av DTE- kilder rydder banen for mottak av dataene og gir et signal om å sende dataene. Dette er hele prosessen som dataoverføring skjer gjennom.

TXD	SENDER
RXD	MOTTAKER
RTS	FORESPØRSEL OM Å SENDE
CTS	KLAR Å SENDE
GND	BAKKE

For eksempel: Signalene satt til logikk 1, dvs. -12V. Dataoverføringen starter fra neste bit, og for å informere dette sender DTE startbit til DCE. Startbiten er alltid '0', dvs. +12 V og neste 5 til 9 tegn er databiter. Hvis vi bruker paritetsbit, kan 8 bits data overføres, mens hvis paritet ikke brukes, blir 9 bits overført. Stoppbittene sendes av senderen hvis verdier er 1, 1,5 eller 2 bit etter dataoverføringen.

Mekanisk spesifikasjon

For mekaniske spesifikasjoner må vi studere to typer kontakter som er DB-25 og DB-9. I DB-25 er det 25 pinner tilgjengelig som brukes til mange av applikasjonene, men noen av applikasjonene brukte ikke hele 25 pinnene. Så, 9-pinners kontakten er laget for å gjøre det enklere for enhetene og utstyret.

Nå, her diskuterer vi DB-9- pinnekontakten som brukes til tilkobling mellom mikrokontroller og kontakt. Dette er av to typer: Male Connector (DTE) og Female Connector (DCE). Det er 5 pinner på øverste rad og 4 pinner i nederste rad. Det kalles ofte DE-9 eller D-type kontakt.

Pin-struktur av DB-9-kontakt:

Pin Beskrivelse DB-9-kontakt:

PIN-nr.	Pin-navn	Pin Beskrivelse
1	CD (Carrier Detect)	Innkommende signal fra DCE
2	RD (motta data)	Mottar innkommende data fra DTE
3	TD (Overfør data)	Send utgående data til DCE
4	DTR (Data Terminal Ready)	Utgående håndtrykkingssignal
5	GND (Signal bakken)	Vanlig referansespenning
6	DSR (Data Set Ready)	Innkommende håndtrykkingssignal
7	RTS (Send forespørsel)	Utgående signal for å kontrollere flyt
8	CTS (Clear to Send)	Innkommende signal for å kontrollere flyt
9	RI (ringindikator)	Innkommende signal fra DCE

Hva er Handshaking?

Handshaking er prosessen som brukes til å overføre signalet fra DTE til DCE for å opprette forbindelse før den faktiske overføringen av data. Meldingen mellom sender og mottaker kan gjøres ved håndtrykk.

Det er tre typer håndtrykkingsprosesser kalt: -

Ingen håndhaking:

Hvis det ikke er håndtrykk, leser DCE allerede mottatte data mens DTE overfører de neste dataene. Alle mottatte data lagret på et minneplass, kjent som mottakerens buffer. Denne bufferen kan bare lagre en bit, slik at mottakeren må lese minnebufferen før neste bit kommer. Hvis mottakeren ikke er i stand til å lese den lagrede biten i bufferen og neste bit kommer, vil den lagrede biten gå tapt.

Som vist i under diagrammet, en mottaker var ikke i stand til å lese 4 ^th bit till 5 ^th litt ankomst, og dette resultatet overstyring av 4 ^th litt etter 5 ^th bit og 4 ^th bit er tapt.

Maskinvarehåndhaking:

• Den bruker spesifikke serielle porter, dvs. RTS og CTS for å kontrollere dataflyten.
• I denne prosessen ber sender senderen mottakeren om at den er klar til å motta data, og deretter sjekker mottakeren bufferen at den er tom. Hvis den er tom vil den gi signal til senderen at jeg er klar til å motta data.
• Mottakeren gir signalet til senderen om ikke å sende data mens allerede mottatte data ikke kan leses.
• Arbeidsprosessen er den samme som beskrevet ovenfor i håndtrykk.

Programvarehåndhaking:

• I denne prosessen er det to former, dvs. X-ON og X-OFF. Her er 'X' senderen.
• X-ON er den delen den fortsetter dataoverføringen i.
• X-OFF er den delen der dataoverføringen stanses midlertidig.
• Den brukes til å kontrollere datastrømmen og forhindre tap under overføring.

Anvendelser av RS232-kommunikasjon

• RS232 seriell kommunikasjon brukes i gamle generasjons PC-er for tilkobling av eksterne enheter som mus, skrivere, modem etc.
• I dag er RS232 erstattet av avansert USB.
• Den brukes også i PLC-maskiner, CNC-maskiner og servokontrollere fordi den er langt billigere.
• Den brukes fortsatt av noen mikrokontrollerkort, kvitteringsskrivere, salgsstedssystem (PoS) osv.