Un aspecto importante a tener en cuenta cuando se trabaja con dispositivos electrónicos es el tipo de protocolo de comunicación de datos que utilizan. Las comunicaciones serie están muy extendidas en la industria electrónica debido a su relativa sencillez y a sus escasos requisitos de hardware, en comparación con las comunicaciones de interfaz paralela.

Este artículo tratará sobre un protocolo de comunicación serie antiguo pero aún utilizado: el RS-232.

¿Qué es RS232?

RS232 (Norma recomendada 232) es una norma de comunicación de datos binarios en serie introducida en 1960. La norma define los pines y señales de conexión entre un equipo terminal de datos (DTE) y un equipo de comunicaciones de datos (DCE).

Características de RS-232

• Comunicación de datos en serie
• Transmisión desequilibrada
• Comunicación punto a punto
• Comunicación asíncrona
• Comunicación full dúplex

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Antes de la norma RS232, los dispositivos se enlazaban a través de líneas telefónicas de voz analógicas que requerían módems para la traducción de señales, lo que era propenso a errores de datos y exigía configuraciones complejas.

La norma RS232 se desarrolló para garantizar una comunicación de datos fiable y fomentar la compatibilidad entre dispositivos de distintos fabricantes, promoviendo así la producción en masa y la competencia.

Una conexión de cableado RS232 común incluye conexiones de señal de 3 hilos, Tx (Transmisor), Rx (Receptor) y GND (Tierra).

Over the 60+ years since the RS232 standard was developed, the  Electronic Industries Association has published several modifications and name changes, more notably the EIA232, introduced in 1991, and TIA232, introduced in 1997.

Historial de versiones de RS232

• EIA RS-232 (mayo de 1960)
• EIA RS-232-A (octubre de 1963)
• EIA RS-232-B (octubre de 1965)
• EIA RS-232-C (junio de 1981)
• EIA EIA-232-D (noviembre de 1986)
• TIA TIA/EIA-232-E (julio de 1991)
• TIA TIA/EIA-232-F (octubre de 1997)
• ANSI/TIA-232-F-1997 (octubre de 1997)
• TIA TIA-232-F (octubre de 1997)

El estándar de comunicación de datos RS-232 sigue siendo muy utilizado hoy en día debido a su diseño sencillo y a su presencia en redes y sistemas industriales en los que se necesita una comunicación de datos de baja velocidad.

Especificaciones RS232

El ámbito de aplicación de la norma RS232 define las características eléctricas, funcionales y mecánicas de las señales de la comunicación de datos en serie punto a punto entre el equipo terminal de datos (DTE) y el equipo de comunicaciones de datos (DCE).

Características eléctricas de RS232

La norma RS232 define características eléctricas como tensiones, velocidad de transmisión de datos, velocidad de giro e impedancia. La siguiente tabla resume algunas de las características eléctricas originales del estándar RS232.

Niveles de tensión lógica RS232

A true RS232 standard does not use TTL voltage levels (5V for logic 1 and 0V for logic 0). Instead, the original standard specifies -5V to -15V for a low level (space) and +5V to +15V for a high level (mark). Version EIA/TIA-232-D incremented the voltage range to  ± 25V.

Teniendo en cuenta el margen de ruido de 2V, un nivel bajo (-3V a -15V) se define como un 1 lógico (marcado), y un nivel alto (+3V a +15V) se define como un 0 lógico (espaciado).

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La velocidad de giro máxima es de 30V/µs, y la velocidad de datos máxima utilizando la longitud máxima de cable de 50 pies es de 20kbps para evitar la diafonía entre señales adyacentes. La impedancia entre el excitador y el receptor está especificada entre 3kΩ y 7kΩ.

RS232 TTL

RS232 TTL es un término utilizado para referirse a un tipo de protocolo de comunicación serie que utiliza especificaciones del tipo RS232 pero con señales lógicas compatibles con circuitos TTL (lógica de transistor-transistor). Los niveles de tensión de la comunicación serie TTL se mantienen siempre entre 0 V (0 lógico) y Vcc (1 lógico, que suele ser de 3,3 V o 5 V).

La comunicación entre un RS232 verdadero y un TTL es posible mediante un dispositivo capaz de invertir las señales lógicas y regular los niveles de tensión de la señal. El circuito integrado MAX232 es una solución popular para manejar los problemas de conversión e inversión de voltaje cuando se necesita comunicación entre RS232 verdadero y TTL.

Características funcionales de RS232

La norma RS232 define las funciones de las señales. Aunque la norma define multitud de señales funcionales, incluido un canal de comunicaciones primario y otro secundario, pocas aplicaciones necesitan o requieren todas estas señales.

Las señales de la interfaz estándar RS232 pueden dividirse en 4 categorías:

• Líneas de datos
• Líneas de control
• Líneas de tiempo
• Funciones secundarias

Pines de señal RS232 - Función completa de las señales

Características mecánicas

RS232 define un conector de 25 patillas como el tamaño mínimo de conector para admitir todas las señales funcionales. Los equipos DTE utilizan una carcasa hembra para el conector y una carcasa macho para las patillas de conexión. Los equipos DCE utilizan una carcasa macho para el conector y una hembra para los pines de conexión.

Dado que la mayoría de las aplicaciones no requieren todas las señales especificadas, rara vez se utiliza un conector de 25 patillas debido a su mayor tamaño. En su lugar, se suelen utilizar conectores en miniatura D más pequeños, como el DB-9.

Usos y ejemplos de RS232

RS232 ya no es el estándar principal en los productos de consumo debido a la existencia de tecnologías más nuevas y avanzadas como USB. Sin embargo, el estándar RS232 se sigue utilizando en aplicaciones industriales y comerciales con requisitos sencillos de comunicación de datos en serie, como controles industriales, equipos de automatización, comunicaciones de red, robótica y equipos médicos.

RS232 Ejemplos

• Interfaz entre una pantalla LCD y un módulo.
• Interfaz entre máquinas CNC y sistemas de control.
• Comunicación entre un ordenador (DTE) y un módem (DCE).
• Interfaz entre un PLC (controlador lógico programable) y un módulo.
• Comunicación entre una impresora y un módem.

Un ejemplo típico del estándar RS232 es la comunicación serie entre un ordenador (equipo DTE) y un módem (equipo DCE) mediante un cable DB9.

DB9 macho Cable Pinout

RS-232 Ventajas y desventajas

RS232 es una interfaz serie de bajo coste compatible con muchos dispositivos nuevos y heredados, fácil de implementar, con cableado simplificado y buena inmunidad a las interferencias electromagnéticas. Algunas de las desventajas de RS232 son su baja velocidad de comunicación de datos, las tensiones negativas y positivas de la señal, que pueden complicar el diseño de la fuente de alimentación, su limitación a un solo maestro y un solo esclavo, y su transmisión desequilibrada, que puede ser propensa al ruido.

RS-232 Ventajas

• Bajo coste.
• Cableado simplificado.
• Ampliamente disponible.
• Buena inmunidad a las interferencias electromagnéticas.

RS-232 Desventajas

• Baja velocidad de comunicación de datos: 20 kb por segundo.
• Limitado a distancias cortas - Funciona bien para distancias inferiores a 15 metros.
• La necesidad de una tensión de señal positiva y negativa aumenta el consumo de energía de la interfaz y complica el diseño de la fuente de alimentación.
• Transmisión desequilibrada.

Conclusión

RS232 es una opción excelente para aplicaciones que requieren una comunicación serie sencilla y de baja velocidad. Aunque el propósito original de la norma era conectar un terminal con un módem, se ha utilizado más allá de su propósito original debido a su simplicidad y coste relativamente bajo.