RS232
16 de dezembro de 2022
Um aspecto importante a considerar quando se trabalha com dispositivos electrónicos é o tipo de protocolo de comunicação de dados que eles utilizam. As comunicações em série são amplamente utilizadas na indústria electrónica devido à sua relativa simplicidade e baixos requisitos de hardware em comparação com as comunicações de interface paralela.
Este artigo irá discutir um protocolo de comunicação em série antigo mas ainda utilizado - o RS-232.
Neste artigo:
O que é RS232?
RS232 (Norma Recomendada 232) é uma norma de comunicação de dados binários em série introduzida em 1960. A norma define os pinos e sinais de ligação entre um equipamento terminal de dados (DTE) e um equipamento de comunicação de dados (DCE).
RS-232 Visão geral das características
- Comunicação de dados em série
- Transmissão desequilibrada
- Comunicação ponto-a-ponto
- Comunicação assíncrona
- Comunicação full duplex
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Antes da norma RS232, os dispositivos eram ligados através de linhas telefónicas analógicas de voz que exigiam modems para a tradução de sinais que eram propensos a erros de dados e exigiam configurações complexas.
A norma RS232 foi desenvolvida para assegurar uma comunicação de dados fiável e para promover a compatibilidade entre dispositivos produzidos por diferentes fabricantes, promovendo assim a produção em massa e a concorrência.
Quem criou a norma RS232?
A norma RS232 foi desenvolvida pela Telecommunication Industry Association (TIA), sendo também referenciada como EIA/TIA-232. A versão original e outras versões da norma RS232 só podem ser adquiridas através do site oficial da TIA. É possível encontrar muitos recursos gratuitos online para ajudá-lo a compreender e implementar a RS232 no seu próximo projeto.
Uma ligação comum RS232 inclui 3 ligações de fios de sinal, Tx (Emissor), Rx (Receptor), e GND (Terra).
Ao longo dos mais de 60 anos desde que a norma RS232 foi desenvolvida, a Electronic Industries Association publicou várias modificações e alterações de nome, mais notavelmente a EIA232, introduzida em 1991, e a TIA232, introduzida em 1997.
História da Versão RS232
- EIA RS-232 (Maio de 1960)
- EIA RS-232-A (Outubro de 1963)
- EIA RS-232-B (Outubro 1965)
- EIA RS-232-C (Junho de 1981)
- EIA EIA-232-D (Novembro de 1986)
- TIA TIA/EIA-232-E (Julho de 1991)
- TIA TIA/EIA-232-F (Outubro de 1997)
- ANSI/TIA-232-F-1997 (Outubro de 1997)
- TIA TIA-232-F (Outubro de 1997)
Outrora um padrão em muitos dispositivos informáticos, incluindo impressoras, ratos de computador, teclados e joysticks, o padrão de comunicação RS-232 foi substituído em muitos periféricos informáticos pelo padrão de comunicação USB no início dos anos 2000. Normas mais recentes, tais como a RS485, SPI, I²C e CAN, ganharam popularidade devido às suas características mais avançadas.
A norma de comunicação de dados RS-232 é ainda hoje largamente utilizada devido à sua concepção simples e presença em redes e sistemas industriais onde a comunicação de dados a baixa velocidade é necessária.
RS232 Especificações
O âmbito da norma RS232 define as características de sinal eléctrico, funcional e mecânico da comunicação de dados em série ponto-a-ponto entre o Equipamento Terminal de Dados (DTE) e o Equipamento de Comunicação de Dados (DCE).
RS232 Características eléctricas
A norma RS232 define características eléctricas tais como tensões, taxas de dados, taxa de variação, e impedância. A tabela abaixo resume algumas das características eléctricas originais da norma RS232.
| Especificações eléctricas | RS-232 |
|---|---|
| Modo de funcionamento: | Fim único |
| Número de dispositivos: | 1 condutor, 1 receptor |
| Arquitectura dos autocarros: | Ponto-a-Ponto |
| Modo de comunicação: | Full duplex |
| Comprimento do cabo (máximo): | 50 pés (Taxa máxima de dados 20kbps) |
| Taxa de dados (máx.): | 1Mbps |
| Sinal: | Desequilibrado |
| Marca (binário 1): | -5V (min), -15V (max) |
| Espaço (binário 0): | 5V (mín.), 15V (máx.) |
| Nível de entrada (min): | ±3V |
| Impedância: | 3kΩ a 7kΩ |
| Taxa de variação da produção: | 30V/µs (Max) |
Vale a pena notar que na revisão EIA/TIA-232-D, em vez de especificar o comprimento máximo do cabo, a norma especifica a carga capacitiva máxima de 2500 pF, o que é mais apropriado. Além disso, a gama de voltagem lógica foi alargada de ±15V para ± 25V.
Níveis de tensão lógica RS232
Um padrão RS232 verdadeiro não utiliza níveis de tensão TTL (5 V para lógica 1 e 0 V para lógica 0). Em vez disso, o padrão original especifica -5 V a -15 V para um nível baixo (espaço) e +5 V a +15 V para um nível alto (marca). A versão EIA/TIA-232-D aumentou a faixa de tensão para ± 25V.
Tendo em conta a margem de ruído de 2V, um nível baixo (-3V a -15V) é definido como uma lógica 1 (marcação), e um nível alto (+3V a +15V) é definido como uma lógica 0 (espaçamento).
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A taxa máxima de variação é de 30V/µs, e a taxa máxima de dados usando o comprimento máximo do cabo de 50 pés é de 20kbps para evitar a oscilação cruzada entre sinais adjacentes. A impedância entre o condutor e o receptor é especificada entre 3kΩ e 7kΩ.
RS232 TTL
RS232 TTL é um termo utilizado para se referir a um tipo de protocolo de comunicação em série que utiliza especificações do tipo RS232 mas com sinais lógicos compatíveis com circuitos TTL (transistor-transistor logic). Os níveis de tensão da comunicação série TTL mantêm-se sempre entre 0V (lógica 0) e Vcc (lógica 1, que é tipicamente 3,3V ou 5V).
Embora o RS-232 verdadeiro não seja tão amplamente utilizado como antes, a variante RS-232 TTL ainda é utilizada em aplicações que exigem níveis de tensão mais baixos e compatibilidade de sinal com microcontroladores. Muitos dos nossos produtos na Newhaven Display são compatíveis com comunicação serial RS232 TTL.
A comunicação entre um verdadeiro RS232 e TTL é possível através de um dispositivo capaz de inverter os sinais lógicos e regular os níveis de tensão do sinal. O circuito integrado MAX232 é uma solução popular para lidar com os problemas de conversão e inversão de tensão quando é necessária a comunicação entre uma verdadeira RS232 e uma TTL.
RS232 Características Funcionais
A norma RS232 define as funções dos sinais. Embora a norma defina muitos sinais funcionais, incluindo um canal de comunicação primário e secundário, poucas aplicações necessitam ou requerem todos estes sinais.
Os sinais de interface padrão RS232 podem ser divididos em 4 categorias:
- Linhas de dados
- Linhas de controlo
- Linhas de tempo
- Funções secundárias
RS232 Pinos de Sinal - Função Completa dos Sinais
| Mnemónica de Sinal | Nome do sinal | Direção DTE ⇔ DCE |
Tipo de sinal |
|---|---|---|---|
| AB | Sinal Comum | — | Comum |
| BA | Dados transmitidos (TD) | ⇒ | Dados |
| BB | Dados Recebidos (RD) | ⇐ | Dados |
| CA | Pedido de Envio (RTS) | ⇒ | Controlo |
| CB | Livre para enviar (CTS) | ⇐ | Controlo |
| CC | Conjunto de Dados Prontos (DSR) | ⇐ | Controlo |
| CD | Terminal de Dados Pronto (DTR) | ⇒ | Controlo |
| CE | Indicador de Anel (RI) | ⇐ | Controlo |
| CF | Detecção de Portador de Dados (DCD) | ⇐ | Controlo |
| CG | Detecção da Qualidade do Sinal (SQ) | ⇐ | Controlo |
| CH | Selector de taxa de sinal de dados do DTE | ⇒ | Controlo |
| CI | Selector de taxa de sinal de dados do DCE | ⇐ | Controlo |
| CJ | Pronto a Receber | ⇒ | Controlo |
| RL | Loopback remoto | ⇒ | Controlo |
| LL | Loopback Local | ⇒ | Controlo |
| TM | Modo de teste | ⇐ | Controlo |
| DA | Relógio Transmissor da DTE | ⇒ | Calendário |
| DB | Relógio Transmissor do DCE | ⇐ | Calendário |
| DD | Relógio Receptor do DCE | ⇐ | Calendário |
| SBA | Dados Secundários Transmitidos S(TD) | ⇒ | Dados |
| SBA | Dados Secundários Recebidos S(RD) | ⇐ | Dados |
| SCA | Pedido Secundário de Envio de S(RTS) | ⇒ | Controlo |
| SCB | Apuramento secundário para enviar S(CTS) | ⇐ | Controlo |
| SCB | Detecção de Portador de Dados Secundário S(DCD) | ⇐ | Controlo |
Características Mecânicas
RS232 define um conector de 25 pinos como o tamanho mínimo do conector, a fim de suportar todos os sinais funcionais. O equipamento DTE utiliza uma caixa fêmea para o conector e uma caixa macho para os pinos de ligação. O equipamento DCE utiliza uma caixa macho para a caixa do conector e uma fêmea para os pinos de ligação.
Como a maioria das aplicações não requer todos os sinais especificados, um conector de 25 pinos é raramente utilizado devido ao seu maior tamanho. Em vez disso, são normalmente utilizados conectores D-miniatura mais pequenos, tais como o DB-9.
RS232 Usos e exemplos
RS232 já não é o padrão principal entre os produtos de consumo devido a tecnologias mais novas e mais avançadas já existentes, como o USB. Contudo, a norma RS232 ainda é utilizada em aplicações industriais e comerciais com requisitos simples de comunicação de dados em série, tais como controlos industriais, equipamento de automação, comunicações em rede, robótica, e equipamento médico.
RS232 Exemplos
- Interface entre um LCD e um módulo.
- Interface entre máquinas CNC e sistemas de controlo.
- Comunicação entre um computador (DTE) e um modem (DCE).
- Interface entre um PLC (Programmable Logic Controller) e um módulo.
- Comunicação entre uma impressora e um modem.
Um exemplo típico da norma RS232 é a comunicação em série entre um computador (equipamento DTE) e um modem (equipamento DCE) utilizando um cabo DB9.
DB9 Pino de Cabo Masculino
Sabia que...
Os conectores D-subminiatura, como o DB-9, começam com a letra D por causa do seu escudo metálico em forma de D. A letra depois do D denota o tamanho da concha.
RS-232 Vantagens e Desvantagens
RS232 é uma interface de série de baixo custo compatível com muitos dispositivos novos e antigos, é fácil de implementar, tem cablagem simplificada, e tem boa imunidade à IME. Algumas das desvantagens da RS232 são as baixas velocidades de comunicação de dados, as tensões de sinal negativas e positivas podem complicar a concepção da fonte de alimentação, limitada a um único mestre e a um único escravo, e a sua transmissão desequilibrada pode ser propensa ao ruído.
Vantagens RS-232
- Baixo custo.
- Cablagem simplificada.
- Amplamente disponível.
- Boa imunidade ao IME.
RS-232 Desvantagens
- Baixa velocidade de comunicação de dados - 20 kb por segundo.
- Limitado a curtas distâncias - Funciona bem para distâncias inferiores a 50 pés (15 metros).
- A exigência de tensão do sinal positivo e negativo aumenta o consumo de energia da interface e complica o desenho do fornecimento de energia.
- Transmissão desequilibrada.
Conclusão
RS232 é uma excelente escolha para aplicações que requerem comunicação em série simples e de baixa velocidade. Embora o objectivo original da norma fosse ligar um terminal com um modem, tem sido utilizado para além do seu objectivo original devido à sua simplicidade e custo relativamente baixo.