Een belangrijk aspect waarmee rekening moet worden gehouden bij het werken met elektronische apparaten is het type datacommunicatieprotocol dat zij gebruiken. Seriële communicatie wordt veel gebruikt in de elektronica-industrie vanwege de relatieve eenvoud en de lage hardware-eisen in vergelijking met communicatie via de parallelle interface.

Dit artikel bespreekt een oud maar nog steeds gebruikt serieel communicatieprotocol - de RS-232.

Wat is RS232?

RS232 (Recommended Standard 232) is een in 1960 ingevoerde norm voor seriële binaire datacommunicatie. De norm definieert pinnen en signalen voor de verbinding tussen een dataterminal-apparatuur (DTE) en een datacommunicatie-apparatuur (DCE).

RS-232 Kenmerken Overzicht

• Seriële datacommunicatie
• Ongebalanceerde transmissie
• Punt-naar-punt communicatie
• Asynchrone communicatie
• Full duplex communicatie

Gerelateerd: Seriële vs. parallelle communicatie

Vóór de RS232-norm werden apparaten verbonden via analoge telefoonlijnen waarvoor modems nodig waren voor de signaalvertaling, die gevoelig waren voor gegevensfouten en complexe configuraties vereisten.

De RS232-norm werd ontwikkeld om een betrouwbare datacommunicatie te waarborgen en de compatibiliteit tussen apparaten van verschillende fabrikanten te bevorderen, waardoor massaproductie en concurrentie werden gestimuleerd.

Een gebruikelijke RS232-bedrading omvat signaalverbindingen met 3 draden, Tx (zender), Rx (ontvanger) en GND (massa).

In de meer dan 60 jaar sinds de RS232 standaard werd ontwikkeld heeft de Electronic Industries Association verschillende wijzigingen en naamsveranderingen gepubliceerd, met name de EIA232, geïntroduceerd in 1991, en de TIA232, geïntroduceerd in 1997.

RS232 versie geschiedenis

• EIA RS-232 (mei 1960)
• EIA RS-232-A (oktober 1963)
• EIA RS-232-B (oktober 1965)
• EIA RS-232-C (juni 1981)
• EIA EIA-232-D (november 1986)
• TIA TIA/EIA-232-E (juli 1991)
• TIA TIA/EIA-232-F (oktober 1997)
• ANSI/TIA-232-F-1997 (oktober 1997)
• TIA TIA-232-F (oktober 1997)

De RS-232-datacommunicatienorm wordt vandaag de dag nog steeds veel gebruikt vanwege het eenvoudige ontwerp en de aanwezigheid in netwerken en industriële systemen waar datacommunicatie met lage snelheid nodig is.

RS232 Specificaties

Het toepassingsgebied van de RS232-norm definieert de elektrische, functionele en mechanische signaalkenmerken van punt-tot-punt seriële datacommunicatie tussen de Data Terminal Equipment (DTE) en de Data Communications Equipment (DCE).

RS232 elektrische kenmerken

De RS232 standaard definieert elektrische karakteristieken zoals spanningen, datasnelheden, slew rate en impedantie. De onderstaande tabel vat enkele van de oorspronkelijke elektrische karakteristieken van de RS232 standaard samen.

RS232 logische spanningsniveaus

Een echte RS232 standaard gebruikt geen TTL spanningsniveaus (5V voor logica 1 en 0V voor logica 0). In plaats daarvan specificeert de oorspronkelijke standaard -5V tot -15V voor een laag niveau (space) en +5V tot +15V voor een hoog niveau (markering). Versie EIA/TIA-232-D verhoogde het spanningsbereik tot ± 25V.

Rekening houdend met de 2V-ruismarge wordt een laag niveau (-3V tot -15V) gedefinieerd als een logische 1 (markering), en een hoog niveau (+3V tot +15V) als een logische 0 (afstand).

Meer informatie: Bescherming tegen ESD (elektrostatische ontlading)

De maximale slew rate is 30V/µs, en de maximale datasnelheid bij gebruik van de 50 ft maximale kabellengte is 20kbps om overspraak tussen aangrenzende signalen te voorkomen. De impedantie tussen de driver en de ontvanger is gespecificeerd tussen 3kΩ en 7kΩ.

RS232 TTL

RS232 TTL is een term die gebruikt wordt om te verwijzen naar een type serieel communicatie protocol dat RS232-type specificaties gebruikt maar met logische signalen die compatibel zijn met TTL (transistor-transistor logica) schakelingen. De spanningsniveaus van TTL seriële communicatie blijven altijd tussen 0V (logica 0) en Vcc (logica 1, wat typisch 3,3V of 5V is).

Communicatie tussen een echte RS232 en TTL is mogelijk via een apparaat dat de logische signalen kan omkeren en de spanningsniveaus van de signalen kan regelen. De MAX232 geïntegreerde schakeling is een populaire oplossing voor de spanningsomzetting en invertering wanneer communicatie tussen echte RS232 en TTL nodig is.

RS232 functionele kenmerken

De RS232 standaard definieert de functies van de signalen. Hoewel de standaard veel functionele signalen definieert, inclusief een primair en secundair communicatiekanaal, zijn er maar weinig toepassingen die al deze signalen nodig hebben of vereisen.

De standaard RS232-interfacesignalen kunnen worden onderverdeeld in 4 categorieën:

• Datalijnen
• Controlelijnen
• Tijdlijnen
• Secundaire functies

RS232 Signaalpinnen - Volledige functie van de signalen

Mechanische kenmerken

RS232 definieert een 25-pins connector als de minimale connector afmeting om alle functionele signalen te ondersteunen. DTE-apparatuur gebruikt een vrouwelijke behuizing voor de connector en een mannelijke behuizing voor de aansluitpinnen. DCE-apparatuur gebruikt een mannelijke behuizing voor de connector en een vrouwelijke voor de aansluitpinnen.

Omdat voor de meeste toepassingen niet alle gespecificeerde signalen nodig zijn, wordt een 25-pens connector zelden gebruikt vanwege de grotere afmetingen. In plaats daarvan worden gewoonlijk kleinere D-miniatuurconnectoren gebruikt, zoals de DB-9.

RS232 toepassingen en voorbeelden

RS232 is niet langer de primaire standaard voor consumentenproducten vanwege de bestaande nieuwere en meer geavanceerde technologieën zoals USB. De RS232-standaard wordt echter nog steeds gebruikt in industriële en commerciële toepassingen met eenvoudige seriële datacommunicatie, zoals industriële besturingen, automatiseringsapparatuur, netwerkcommunicatie, robotica en medische apparatuur.

RS232 voorbeelden

• Interface tussen een LCD en een module.
• Interface tussen CNC-machines en besturingssystemen.
• Communicatie tussen een computer (DTE) en een modem (DCE).
• Interface tussen een PLC (Programmable Logic Controller) en een module.
• Communicatie tussen een printer en een modem.

Gerelateerd: RS232, SPI, en IC2 LCD Seriële Communicatie Code Voorbeeld met Arduino UNO.

Een typisch voorbeeld van de RS232-norm is de seriële communicatie tussen een computer (DTE-apparatuur) en een modem (DCE-apparatuur) met behulp van een DB9-kabel.

DB9 Mannelijke Kabel Pinout

RS-232 Voordelen en nadelen

RS232 is een goedkope seriële interface die compatibel is met veel nieuwe en oudere apparaten, gemakkelijk te implementeren is, de bedrading vereenvoudigt en goed bestand is tegen EMI. Enkele van de nadelen van RS232 zijn lage datacommunicatiesnelheden, negatieve en positieve signaalspanningen kunnen het ontwerp van de voeding bemoeilijken, beperkt tot één master en één slave, en de ongebalanceerde transmissie kan gevoelig zijn voor ruis.

RS-232 Voordelen

• Lage kosten.
• Vereenvoudigde bedrading.
• Op grote schaal beschikbaar.
• Goede immuniteit voor EMI.

RS-232 Nadelen

• Lage datacommunicatiesnelheid - 20 kb per seconde.
• Beperkt tot korte afstanden - Werkt goed voor afstanden onder de 15 meter.
• De vereiste positieve en negatieve signaalspanning verhoogt het stroomverbruik van de interface en bemoeilijkt het ontwerp van de voeding.
• Ongebalanceerde transmissie.

Conclusie

RS232 is een uitstekende keuze voor toepassingen die eenvoudige seriële communicatie met lage snelheid vereisen. Hoewel het oorspronkelijke doel van de standaard was om een terminal met een modem te verbinden, is het buiten zijn oorspronkelijke doel gebruikt vanwege zijn eenvoud en relatief lage kosten.