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.

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.

Uma ligação comum RS232 inclui 3 ligações de fios de sinal, Tx (Emissor), Rx (Receptor), e GND (Terra).

Durante os mais de 60 anos desde que a norma RS232 foi desenvolvida, o A Associação das Indústrias Electrónicas publicou várias modificações e alterações de nome, mais notadamente 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)

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.

Níveis de tensão lógica RS232

Uma verdadeira norma RS232 não utiliza níveis de tensão TTL (5V para a lógica 1 e 0V para a lógica 0). Em vez disso, a norma original especifica -5V a -15V para um nível baixo (espaço) e +5V a +15V para um nível alto (marca). A versão EIA/TIA-232-D incrementou a gama de voltagem 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).

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

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

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.