RS232
16 dicembre 2022
Un aspetto importante da considerare quando si lavora con dispositivi elettronici è il tipo di protocollo di comunicazione dei dati utilizzato. Le comunicazioni seriali sono ampiamente utilizzate nell'industria elettronica grazie alla loro relativa semplicità e ai bassi requisiti hardware rispetto alle comunicazioni con interfaccia parallela.
In questo articolo si parlerà di un protocollo di comunicazione seriale vecchio ma ancora utilizzato: l'RS-232.
In questo articolo:
Che cos'è la RS232?
L'RS232 (Recommended Standard 232) è uno standard di comunicazione dati seriale binario introdotto nel 1960. Lo standard definisce i pin e i segnali di collegamento tra un terminale dati (DTE) e un'apparecchiatura di comunicazione dati (DCE).
Panoramica delle caratteristiche RS-232
- Comunicazione dati seriale
- Trasmissione sbilanciata
- Comunicazione punto a punto
- Comunicazione asincrona
- Comunicazione full duplex
Correlato: Comunicazione seriale e parallela
Prima dello standard RS232, i dispositivi venivano collegati tramite linee telefoniche analogiche che richiedevano modem per la traduzione del segnale, che erano soggetti a errori di dati e richiedevano configurazioni complesse.
Lo standard RS232 è stato sviluppato per garantire una comunicazione dati affidabile e per promuovere la compatibilità tra dispositivi prodotti da produttori diversi, favorendo così la produzione di massa e la concorrenza.
Chi ha creato lo standard RS232?
Lo standard RS232 è stato sviluppato dalla Telecommunication Industry Association (TIA) ed è quindi indicato anche come EIA/TIA-232. La versione originale e le altre versioni dello standard RS232 possono essere acquistate solo tramite il sito web ufficiale della TIA. Online sono disponibili molte risorse gratuite che possono aiutarti a comprendere e implementare lo standard RS232 nel tuo prossimo progetto.
Un comune collegamento di cablaggio RS232 comprende connessioni di segnale a 3 fili, Tx (trasmettitore), Rx (ricevitore) e GND (terra).
Negli oltre 60 anni trascorsi dallo sviluppo dello standard RS232, l'Electronic Industries Association ha pubblicato diverse modifiche e cambiamenti di denominazione, in particolare l'EIA232, introdotto nel 1991, e il TIA232, introdotto nel 1997.
Cronologia delle versioni RS232
- EIA RS-232 (maggio 1960)
- EIA RS-232-A (ottobre 1963)
- EIA RS-232-B (ottobre 1965)
- EIA RS-232-C (giugno 1981)
- EIA EIA-232-D (novembre 1986)
- TIA TIA/EIA-232-E (luglio 1991)
- TIA TIA/EIA-232-F (ottobre 1997)
- ANSI/TIA-232-F-1997 (ottobre 1997)
- TIA TIA-232-F (ottobre 1997)
Un tempo standard in molti dispositivi informatici, tra cui stampanti, mouse, tastiere e joystick, lo standard di comunicazione RS-232 è stato sostituito in molte periferiche informatiche dallo standard di comunicazione USB nei primi anni 2000. Standard più recenti, come RS485, SPI, I²C e CAN, hanno guadagnato popolarità grazie alle loro caratteristiche più avanzate.
Lo standard di comunicazione dati RS-232 è ancora oggi ampiamente utilizzato grazie alla sua semplicità di progettazione e alla sua presenza nei sistemi di rete e industriali in cui è necessaria una comunicazione dati a bassa velocità.
Specifiche RS232
L'ambito di applicazione dello standard RS232 definisce le caratteristiche elettriche, funzionali e meccaniche dei segnali per la comunicazione seriale di dati punto-punto tra l'apparecchiatura terminale di dati (DTE) e l'apparecchiatura di comunicazione dati (DCE).
Caratteristiche elettriche RS232
Lo standard RS232 definisce caratteristiche elettriche quali tensioni, velocità di trasmissione dei dati, velocità di rotazione e impedenza. La tabella seguente riassume alcune delle caratteristiche elettriche originali dello standard RS232.
| Specifiche elettriche | RS-232 |
|---|---|
| Modalità di funzionamento: | Singolo |
| Numero di dispositivi: | 1 driver, 1 ricevitore |
| Architettura dell'autobus: | Da punto a punto |
| Modalità di comunicazione: | Full duplex |
| Lunghezza del cavo (max): | 50 piedi (velocità massima di trasmissione dati 20kbps) |
| Velocità di trasmissione dati (max): | 1Mbps |
| Segnale: | Non bilanciato |
| Segno (binario 1): | -5V (min), -15V (max) |
| Spazio (0 binario): | 5V (min), 15V (max) |
| Livello di ingresso (min): | ±3V |
| Impedenza: | Da 3kΩ a 7kΩ |
| Velocità di rotazione dell'uscita: | 30V/µs (max) |
Vale la pena notare che nella revisione EIA/TIA-232-D, invece di specificare la lunghezza massima del cavo, lo standard specifica il carico capacitivo massimo di 2500 pF, che è più appropriato. Inoltre, l'intervallo di tensione logica è stato esteso da ±15V a ±25V.
Livelli di tensione logica RS232
Un vero standard RS232 non utilizza livelli di tensione TTL (5 V per il logico 1 e 0 V per il logico 0). Lo standard originale specifica invece da -5 V a -15 V per un livello basso (spazio) e da +5 V a +15 V per un livello alto (segno). La versione EIA/TIA-232-D ha aumentato l'intervallo di tensione a ± 25 V.
Tenendo conto del margine di rumore di 2 V, un livello basso (da -3 V a -15 V) è definito come un 1 logico (marcatura) e un livello alto (da +3 V a +15 V) è definito come uno 0 logico (spaziatura).
Per saperne di più: Come proteggersi dalle ESD (scariche elettrostatiche)
La velocità di rotazione massima è di 30 V/µs e la velocità massima di trasmissione dei dati, utilizzando la lunghezza massima del cavo di 50 piedi, è di 20 kbps per evitare la diafonia tra segnali adiacenti. L'impedenza tra il driver e il ricevitore è specificata tra 3kΩ e 7kΩ.
RS232 TTL
RS232 TTL è un termine utilizzato per indicare un tipo di protocollo di comunicazione seriale che utilizza specifiche di tipo RS232 ma con segnali logici compatibili con i circuiti TTL (logica a transistor). I livelli di tensione della comunicazione seriale TTL sono sempre compresi tra 0V (0 logico) e Vcc (1 logico, in genere 3,3V o 5V).
Sebbene l'RS-232 vero e proprio non sia più utilizzato così ampiamente come un tempo, la variante RS-232 TTL è ancora in uso in applicazioni che richiedono livelli di tensione più bassi e compatibilità del segnale con i microcontrollori. Molti dei nostri prodotti Newhaven Display sono compatibili con la comunicazione seriale RS232 TTL.
La comunicazione tra una vera RS232 e una TTL è possibile attraverso un dispositivo in grado di invertire i segnali logici e di regolare i livelli di tensione del segnale. Il circuito integrato MAX232 è una soluzione molto diffusa per gestire i problemi di conversione e inversione della tensione quando è necessaria una comunicazione tra RS232 e TTL.
Caratteristiche funzionali della RS232
Lo standard RS232 definisce le funzioni dei segnali. Sebbene lo standard definisca un gran numero di segnali funzionali, tra cui un canale di comunicazione primario e secondario, poche applicazioni necessitano o richiedono tutti questi segnali.
I segnali dell'interfaccia standard RS232 possono essere suddivisi in 4 categorie:
- Linee dati
- Linee di controllo
- Linee di temporizzazione
- Funzioni secondarie
Pin del segnale RS232 - Funzione completa dei segnali
| Mnemonico del segnale | Nome del segnale | Direzione DTE ⇔ DCE |
Tipo di segnale |
|---|---|---|---|
| AB | Segnale comune | — | Comune |
| BA | Dati trasmessi (TD) | ⇒ | Dati |
| BB | Dati ricevuti (RD) | ⇐ | Dati |
| CA | Richiesta di invio (RTS) | ⇒ | Controllo |
| CB | Cancella l'invio (CTS) | ⇐ | Controllo |
| CC | Set di dati pronto (DSR) | ⇐ | Controllo |
| CD | Terminale dati pronto (DTR) | ⇒ | Controllo |
| CE | Indicatore di anello (RI) | ⇐ | Controllo |
| CF | Rilevamento della portante dei dati (DCD) | ⇐ | Controllo |
| CG | Rilevamento della qualità del segnale (SQ) | ⇐ | Controllo |
| CH | Selettore della velocità del segnale dati dal DTE | ⇒ | Controllo |
| CI | Selettore della velocità del segnale dati dal DCE | ⇐ | Controllo |
| CJ | Pronto per la ricezione | ⇒ | Controllo |
| RL | Loopback remoto | ⇒ | Controllo |
| LL | Loopback locale | ⇒ | Controllo |
| TM | Modalità test | ⇐ | Controllo |
| DA | Orologio del trasmettitore dal DTE | ⇒ | Tempistica |
| DB | Orologio del trasmettitore dal DCE | ⇐ | Tempistica |
| DD | Orologio del ricevitore dal DCE | ⇐ | Tempistica |
| SBA | Dati secondari trasmessi S(TD) | ⇒ | Dati |
| SBA | Dati secondari ricevuti S(RD) | ⇐ | Dati |
| SCA | Richiesta secondaria di invio S(RTS) | ⇒ | Controllo |
| SCB | Secondario Cancella l'invio S(CTS) | ⇐ | Controllo |
| SCB | Rilevamento della portante dati secondaria S(DCD) | ⇐ | Controllo |
Caratteristiche meccaniche
La RS232 definisce un connettore a 25 pin come dimensione minima per supportare tutti i segnali funzionali. Le apparecchiature DTE utilizzano un alloggiamento femmina per il connettore e un alloggiamento maschio per i pin di connessione. Le apparecchiature DCE utilizzano un alloggiamento maschio per il connettore e uno femmina per i pin di connessione.
Poiché la maggior parte delle applicazioni non richiede tutti i segnali specificati, il connettore a 25 pin è raramente utilizzato a causa delle sue dimensioni maggiori. Vengono invece utilizzati connettori miniaturizzati D più piccoli, come il DB-9.
Usi ed esempi di RS232
L'RS232 non è più lo standard principale per i prodotti di consumo, a causa di tecnologie più recenti e avanzate come l'USB. Tuttavia, lo standard RS232 è ancora utilizzato nelle applicazioni industriali e commerciali con semplici requisiti di comunicazione seriale dei dati, come i controlli industriali, le apparecchiature di automazione, le comunicazioni di rete, la robotica e le apparecchiature mediche.
Esempi di RS232
- Interfaccia tra un LCD e un modulo.
- Interfaccia tra macchine CNC e sistemi di controllo.
- Comunicazione tra un computer (DTE) e un modem (DCE).
- Interfaccia tra un PLC (Programmable Logic Controller) e un modulo.
- Comunicazione tra una stampante e un modem.
Un esempio tipico dello standard RS232 è la comunicazione seriale tra un computer (apparecchiatura DTE) e un modem (apparecchiatura DCE) mediante un cavo DB9.
Piedinatura del cavo DB9 maschio
Lo sapevate?
I connettori D-subminiatura, come il DB-9, iniziano con la lettera D a causa della forma a D dello schermo metallico. La lettera dopo la D indica la dimensione del guscio.
Vantaggi e svantaggi della RS-232
La RS232 è un'interfaccia seriale a basso costo compatibile con molti dispositivi nuovi e preesistenti, facile da implementare, con cablaggio semplificato e buona immunità alle EMI. Alcuni degli svantaggi della RS232 sono la bassa velocità di comunicazione dei dati, le tensioni di segnale negative e positive che possono complicare la progettazione dell'alimentazione, la limitazione a un singolo master e a un singolo slave e la trasmissione sbilanciata che può essere soggetta a disturbi.
RS-232 Vantaggi
- Costo ridotto.
- Cablaggio semplificato.
- Ampiamente disponibile.
- Buona immunità alle EMI.
Svantaggi della RS-232
- Bassa velocità di comunicazione dei dati - 20 kb al secondo.
- Limitato alle brevi distanze - Funziona bene per distanze inferiori a 15 metri.
- Il requisito di una tensione di segnale positiva e negativa aumenta il consumo di energia dell'interfaccia e complica la progettazione dell'alimentatore.
- Trasmissione sbilanciata.
Conclusione
La RS232 è una scelta eccellente per le applicazioni che richiedono una comunicazione seriale semplice e a bassa velocità. Sebbene lo scopo originario dello standard fosse quello di collegare un terminale a un modem, è stato utilizzato al di là del suo scopo originario grazie alla sua semplicità e al costo relativamente basso.