RS232
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.
In dit artikel:
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.
Wie creëerde de RS232 standaard?
De RS232 standaard is ontwikkeld door de Telecommunication Industry Association (TIA) vandaar ook EIA/TIA-232. De originele en andere versies van de RS232 standaard kunnen alleen worden gekocht via de officiële TIA website. U kunt online vele gratis hulpmiddelen vinden om u te helpen RS232 te begrijpen en te implementeren in uw volgende project.
Een gebruikelijke RS232-bedrading omvat signaalverbindingen met 3 draden, Tx (zender), Rx (ontvanger) en GND (massa).
![RS232 basis 3 draads aansluiting voorbeeld](https://cdn11.bigcommerce.com/s-ybeckn7x79/images/stencil/original/image-manager/rs232-basic-wire-connection.jpg)
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-communicatiestandaard was ooit een standaard in veel computerapparatuur, waaronder printers, computermuizen, toetsenborden en joysticks, maar werd begin jaren 2000 in veel computerrandapparatuur vervangen door de USB-communicatiestandaard. Recentere standaarden, zoals RS485, SPI, I²C en CAN, hebben aan populariteit gewonnen vanwege hun meer geavanceerde mogelijkheden.
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.
![moederbord met RS232](https://cdn11.bigcommerce.com/s-ybeckn7x79/images/stencil/original/image-manager/motherboard-rs232.jpg)
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.
Elektrische specificatie | RS-232 |
---|---|
Werkwijze: | Enkelvoudig |
Aantal apparaten: | 1 bestuurder, 1 ontvanger |
Bus architectuur: | Point-to-Point |
Communicatiemodus: | Volledig dubbelzijdig |
Kabellengte (max): | 50 voet (Maximum gegevenssnelheid 20kbps) |
Datasnelheid (max): | 1Mbps |
Signaal: | Ongebalanceerd |
Mark (binair 1): | -5V (min), -15V (max) |
Spatie (binair 0): | 5V (min), 15V (max) |
Ingangsniveau (min): | ±3V |
Impedantie: | 3kΩ tot 7kΩ |
Output slew rate: | 30V/µs (Max) |
![RS232 kabel](https://cdn11.bigcommerce.com/s-ybeckn7x79/images/stencil/original/image-manager/rs232-cable.jpg)
Opmerkelijk is dat in revisie EIA/TIA-232-D, in plaats van de maximale kabellengte, de norm de maximale capacitieve belasting van 2500 pF specificeert, hetgeen passender is. Ook werd het logische spanningsbereik uitgebreid van ±15V tot ± 25V.
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)
![RS232 logische spanningsniveaus](https://cdn11.bigcommerce.com/s-ybeckn7x79/images/stencil/original/image-manager/rs-232-logic-voltage-levels.jpg)
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).
Hoewel echte RS-232 niet meer zo veel wordt gebruikt als vroeger, wordt de RS-232 TTL-variant nog steeds gebruikt in toepassingen waar de lagere spanningsniveaus en signaalcompatibiliteit met microcontrollers nodig zijn. Veel van onze producten bij Newhaven Display zijn compatibel met RS232 TTL seriële communicatie.
![RS232 TTL seriële LCD display voorbeelden bij Newhaven Display](https://cdn11.bigcommerce.com/s-ybeckn7x79/images/stencil/original/image-manager/newhavendisplay-rs232-ttl-displays-example-lcd-serial-spi-lrg.gif)
![RS232 vs RS232 TTL logische spanningsniveaus](https://cdn11.bigcommerce.com/s-ybeckn7x79/images/stencil/original/image-manager/rs232-vs-rs232-ttl-comparison.jpg)
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
Signaal Mnemonic | Naam van het signaal |
Direction
DTE ⇔ DCE |
Signaal Type |
---|---|---|---|
AB | Signaal Gemeenschappelijk | - | Gemeenschappelijk |
BA | Verzonden gegevens (TD) | ⇒ | Gegevens |
BB | Ontvangen gegevens (RD) | ⇐ | Gegevens |
CA | Verzoek tot verzenden (RTS) | ⇒ | Controle |
CB | Clear to Send (CTS) | ⇐ | Controle |
CC | Data Set Ready (DSR) | ⇐ | Controle |
CD | Data Terminal Ready (DTR) | ⇒ | Controle |
CE | Ring Indicator (RI) | ⇐ | Controle |
CF | Data Carrier Detect (DCD) | ⇐ | Controle |
CG | Signal Quality Detect (SQ) | ⇐ | Controle |
CH | Datasignaal Rate Selector van DTE | ⇒ | Controle |
CI | Datasignaal Rate Selector van DCE | ⇐ | Controle |
CJ | Klaar voor ontvangst | ⇒ | Controle |
RL | Remote Loopback | ⇒ | Controle |
LL | Lokale Loopback | ⇒ | Controle |
TM | Testmodus | ⇐ | Controle |
DA | Zenderklok van DTE | ⇒ | Timing |
DB | Zenderklok van DCE | ⇐ | Timing |
DD | Ontvangerklok van DCE | ⇐ | Timing |
SBA | Secundair verzonden gegevens S(TD) | ⇒ | Gegevens |
SBA | Secundair ontvangen gegevens S(RD) | ⇐ | Gegevens |
SCA | Secundair verzoek tot verzenden S(RTS) | ⇒ | Controle |
SCB | Secundaire Clear to Send S(CTS) | ⇐ | Controle |
SCB | Secondary Data Carrier Detect S(DCD) | ⇐ | Controle |
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.
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
![DB9 connector pinout](https://cdn11.bigcommerce.com/s-ybeckn7x79/images/stencil/original/image-manager/rs232-db9-pinout-terminals.jpg)
Wist je dat?
De D-subminiatuur connectoren, zoals de DB-9, beginnen met de letter D vanwege de D-vormige metalen afscherming. De letter na de D geeft de grootte van de behuizing aan.
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.
Laatste Blog Berichten
-
FFC vs FPC: Understanding Flexible Cable Technologies
Flat Flexible Cables (FFCs) and Flexible Printed Circuits (FPCs) are two types of flexible cab …Aug 2nd 2024 -
US2066 Tutorial: Character OLED with Arduino
If you are interested in getting started with character OLED displays using the US2066 controller …Jul 30th 2024 -
Passive Matrix vs Active Matrix - A Beginner's Guide
Have you ever wondered how display screens are able to produce sharp images and vibrant colors? T …May 30th 2024