RS232
16 december 2022
En viktig aspekt att beakta när man arbetar med elektroniska enheter är vilken typ av datakommunikationsprotokoll de använder. Seriell kommunikation används i stor utsträckning inom elektronikindustrin på grund av dess relativa enkelhet och låga hårdvarukrav jämfört med parallell gränssnittskommunikation.
Denna artikel kommer att behandla ett gammalt men fortfarande använt seriellt kommunikationsprotokoll – RS-232.
I den här artikeln:
Vad är RS232?
RS232 (Recommended Standard 232) är en standard för seriell binär datakommunikation som introducerades 1960. Standarden definierar stift och signaler som ansluter mellan en dataterminalutrustning (DTE) och en datakommunikationsutrustning (DCE).
Översikt över RS-232-egenskaper
- Seriell datakommunikation
- Obalanserad överföring
- Punkt-till-punkt-kommunikation
- Asynkron kommunikation
- Full duplex-kommunikation
Relaterat:Seriell kontra parallell kommunikation
Innan RS232-standarden infördes kopplades enheterna samman via analoga telefonlinjer som krävde modem för signalomvandling, vilket medförde risk för datafel och krävde komplexa konfigurationer.
RS232-standarden utvecklades för att säkerställa tillförlitlig datakommunikation och främja kompatibilitet mellan enheter från olika tillverkare, vilket i sin tur främjade massproduktion och konkurrens.
Vem skapade RS232-standarden?
RS232-standarden utvecklades av Telecommunication Industry Association (TIA) och kallas därför även EIA/TIA-232. Originalversionen och andra versioner av RS232-standarden kan endast köpas via TIA:s officiella webbplats. Det finns många gratisresurser online som kan hjälpa dig att förstå och implementera RS232 i ditt nästa projekt.
En vanlig RS232-kabeldragning omfattar tre signalkablar: Tx (sändare), Rx (mottagare) och GND (jord).
Under de mer än 60 år som gått sedan RS232-standarden utvecklades har Electronic Industries Association publicerat flera modifieringar och namnändringar, framför allt EIA232, som introducerades 1991, och TIA232, som introducerades 1997.
RS232 Versionshistorik
- EIA RS-232 (maj 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)
RS-232-kommunikationsstandarden, som en gång var standard i många datorutrustningar, inklusive skrivare, datormöss, tangentbord och joysticks, ersattes i början av 2000-talet av USB-kommunikationsstandarden i många datorutrustningar. Nyare standarder, såsom RS485, SPI, I²C och CAN, har blivit populära tack vare sina mer avancerade funktioner.
RS-232-datakommunikationsstandarden används fortfarande i stor utsträckning idag tack vare sin enkla konstruktion och förekomst i nätverk och industriella system där datakommunikation med låg hastighet behövs.
RS232-specifikationer
RS232-standarden definierar elektriska, funktionella och mekaniska signalegenskaper för punkt-till-punkt-seriekommunikation mellan dataterminalutrustning (DTE) och datakommunikationsutrustning (DCE).
RS232 Elektriska egenskaper
RS232-standarden definierar elektriska egenskaper såsom spänningar, datahastigheter, slew rate och impedans. Tabellen nedan sammanfattar några av de ursprungliga elektriska egenskaperna i RS232-standarden.
| Elektriska specifikationer | RS-232 |
|---|---|
| Funktionssätt: | Enkelriktad |
| Antal enheter: | 1 drivrutin, 1 mottagare |
| Bussarkitektur: | Punkt-till-punkt |
| Kommunikationsläge: | Full duplex |
| Kabellängd (max): | 15 meter (maximal datahastighet 20 kbps) |
| Datahastighet (max): | 1 Mbps |
| Signal: | Obalanserad |
| Mark (binär 1): | -5 V (min), -15 V (max) |
| Mellanslag (binärt 0): | 5 V (min), 15 V (max) |
| Ingångsnivå (min): | ±3V |
| Impedans: | 3 kΩ till 7 kΩ |
| Utgångsslew rate: | 30 V/µs (max) |
Det är värt att notera att i revideringen EIA/TIA-232-D specificeras inte kabelns maximala längd, utan standarden specificerar den maximala kapacitiva belastningen på 2500 pF, vilket är mer lämpligt. Dessutom utökades det logiska spänningsområdet från ±15 V till ± 25 V.
RS232 logiska spänningsnivåer
En äkta RS232-standard använder inte TTL-spänningsnivåer (5 V för logisk 1 och 0 V för logisk 0). Istället specificerar den ursprungliga standarden -5 V till -15 V för en låg nivå (mellanslag) och +5 V till +15 V för en hög nivå (tecken). Version EIA/TIA-232-D ökade spänningsområdet till ± 25 V.
Med hänsyn till brusmarginalen på 2 V definieras en låg nivå (-3 V till -15 V) som en logisk 1 (markering) och en hög nivå (+3 V till +15 V) som en logisk 0 (mellanslag).
Läs mer:Hur man skyddar sig mot ESD (elektrostatisk urladdning)
Den maximala svängningshastigheten är 30 V/µs, och den maximala datahastigheten med en maximal kabellängd på 50 fot är 20 kbps för att undvika överhörning mellan intilliggande signaler. Impedansen mellan drivrutinen och mottagaren är specificerad mellan 3 kΩ och 7 kΩ.
RS232 TTL
RS232 TTL är en term som används för att hänvisa till en typ av seriellt kommunikationsprotokoll som använder RS232-specifikationer men med logiska signaler som är kompatibla med TTL-kretsar (transistor-transistor logic). Spänningsnivåerna för TTL-seriell kommunikation ligger alltid mellan 0 V (logisk 0) och Vcc (logisk 1, som vanligtvis är 3,3 V eller 5 V).
Även om äkta RS-232 inte används lika mycket som tidigare, används RS-232 TTL-varianten fortfarande i applikationer där dess lägre spänningsnivåer och signalkompatibilitet med mikrokontroller behövs. Många av våra produkter på Newhaven Display är kompatibla med RS232 TTL seriell kommunikation.
Kommunikation mellan en äkta RS232 och TTL är möjlig genom en enhet som kan invertera logiska signaler och reglera signalspänningsnivåerna. Den integrerade kretsen MAX232 är en populär lösning för att hantera spänningsomvandling och invertering när kommunikation mellan äkta RS232 och TTL behövs.
RS232 Funktionella egenskaper
RS232-standarden definierar signalernas funktioner. Även om standarden definierar många funktionella signaler, inklusive en primär och sekundär kommunikationskanal, är det få applikationer som behöver eller kräver alla dessa signaler.
RS232-standardgränssnittssignalerna kan delas in i fyra kategorier:
- Datalinjer
- Kontrolllinjer
- Tidlinjer
- Sekundära funktioner
RS232-signalstift – signalernas fullständiga funktion
| Signalminnesregel | Signalnamn | Riktning DTE ⇔ DCE |
Signaltyp |
|---|---|---|---|
| AB | Signal Gemensam | — | Vanligt |
| BA | Överförda data (TD) | ⇒ | Data |
| BB | Mottagna data (RD) | ⇐ | Data |
| CA | Begäran om sändning (RTS) | ⇒ | Kontroll |
| CB | Klar att sända (CTS) | ⇐ | Kontroll |
| CC | Dataset klart (DSR) | ⇐ | Kontroll |
| CD | Dataterminal klar (DTR) | ⇒ | Kontroll |
| CE | Ringindikator (RI) | ⇐ | Kontroll |
| CF | Databärardetektering (DCD) | ⇐ | Kontroll |
| CG | Signalkvalitetsdetektering (SQ) | ⇐ | Kontroll |
| CH | Datasignalhastighetsväljare från DTE | ⇒ | Kontroll |
| CI | Datahastighetsväljare från DCE | ⇐ | Kontroll |
| CJ | Redo för mottagning | ⇒ | Kontroll |
| RL | Fjärrloopback | ⇒ | Kontroll |
| LL | Lokal loopback | ⇒ | Kontroll |
| TM | Testläge | ⇐ | Kontroll |
| DA | Sändarklocka från DTE | ⇒ | Tidpunkt |
| DB | Sändarklocka från DCE | ⇐ | Tidpunkt |
| DD | Mottagarklocka från DCE | ⇐ | Tidpunkt |
| SBA | Sekundära överförda data S(TD) | ⇒ | Data |
| SBA | Sekundära mottagna data S(RD) | ⇐ | Data |
| SCA | Sekundär begäran om att skicka S(RTS) | ⇒ | Kontroll |
| SCB | Sekundär klar för sändning S(CTS) | ⇐ | Kontroll |
| SCB | Sekundär datamediedetektering S(DCD) | ⇐ | Kontroll |
Mekaniska egenskaper
RS232 definierar en 25-polig kontakt som minsta kontaktstorlek för att stödja alla funktionella signaler. DTE-utrustning använder ett honhölje för kontakten och ett hankhölje för anslutningsstiften. DCE-utrustning använder hankhölje för kontakten och honhölje för anslutningsstiften.
Eftersom de flesta applikationer inte kräver alla specificerade signaler används en 25-polig kontakt sällan på grund av sin större storlek. Istället används vanligtvis mindre D-miniatyrkontakter, såsom DB-9.
RS232 Användningsområden och exempel
RS232 är inte längre den primära standarden för konsumentprodukter på grund av nyare och mer avancerade tekniker som USB. RS232-standarden används dock fortfarande i industriella och kommersiella tillämpningar med enkla krav på seriell datakommunikation, såsom industriella styrsystem, automationsutrustning, nätverkskommunikation, robotik och medicinsk utrustning.
RS232-exempel
- Gränssnitt mellan enLCD-skärm och en modul.
- Gränssnitt mellan CNC-maskiner och styrsystem.
- Kommunikation mellan en dator (DTE) och ett modem (DCE).
- Gränssnitt mellan en PLC (programmerbar logisk styrenhet) och en modul.
- Kommunikation mellan en skrivare och ett modem.
Ett typiskt exempel på RS232-standarden är seriell kommunikation mellan en dator (DTE-utrustning) och ett modem (DCE-utrustning) med hjälp av en DB9-kabel.
DB9-hankabelns stiftkonfiguration
Visste du det?
D-subminiatyra kontakter, som DB-9, börjar med bokstaven D på grund av sin D-formade metallskärm. Bokstaven efter D anger skalets storlek.
RS-232 Fördelar och nackdelar
RS232 är ett kostnadseffektivt seriellt gränssnitt som är kompatibelt med många nya och äldre enheter, är enkelt att implementera, har förenklad kabeldragning och har god immunitet mot EMI. Några av nackdelarna med RS232 är låga datakommunikationshastigheter, negativa och positiva signalspänningar som kan komplicera strömförsörjningsdesignen, begränsat till en enda master och en enda slav, samt att dess obalanserade överföring kan vara känslig för brus.
Fördelar med RS-232
- Låg kostnad.
- Förenklad kabeldragning.
- Allmänt tillgänglig.
- God immunitet mot EMI.
RS-232 Nackdelar
- Låg datakommunikationshastighet – 20 kb per sekund.
- Begränsad till korta avstånd – Fungerar bra för avstånd under 15 meter.
- Kravet på positiv och negativ signalspänning ökar gränssnittets strömförbrukning och komplicerar utformningen av strömförsörjningen.
- Obalanserad överföring.
Slutsats
RS232 är ett utmärkt val för applikationer som kräver enkel, långsam seriell kommunikation. Även om standardens ursprungliga syfte var att ansluta en terminal till ett modem, har den använts utanför sitt ursprungliga syfte på grund av sin enkelhet och relativt låga kostnad.