EIA RS-232


DE9P hann RS-232-kontakt

Fyr Seriell kontakt
Historisk informasjon
Presentasjonsdato 60-tallet
I produksjon Jepp
Fysiske spesifikasjoner
Vendbar Nei
Varmpluggbar Nei
Utvendig Jepp
PIN-kode 25
Elektriske spesifikasjoner
Spenning (maks.) ± 25 V
Data overføring
Datasignal ± 5V, ± 10V, ± 12V eller ± 15V
Pinout

DB-25 hann DTE-kontakt (datamaskinside)
Fornavn Beskrivelse
PIN 1 Skjerming
PIN 2 TD (dataoverføring) DTE → DCE
PIN 3 RD (datamottak) DCE → DTE
PIN 4 RTS (Request To Send) DTE → DCE
PIN 5 CTS (Clear To Send) DCE → DTE
PIN 6 DSR (Data Set Ready) DCE → DTE
PIN 7 SG (Signal Ground) Massedata
PIN 8 DCD (Data Carrier Detect) DCE → DTE
PIN 9 Reservert
PIN 10 Reservert
PIN 11 Ikke tildelt
PIN 12 SDCD (Secondary Carrier Detect) Sekundærkanal DCD
PIN 13 SCTS Secondary Clear To Send) CTS sekundærkanal
PIN 14 STD (sekundær dataoverføring) TD sekundær kanal
PIN 15 TC (overføringsklokke) DTE → DCE (timing generert av DCE)
PIN 16 SRD (sekundær datamottak) RD sekundær kanal
PIN 17 RC (mottaksklokke) DCE → DTE (timing generert av DCE)
PIN 18 LL (Local Loopback) DTE → DCE
PIN 19 SRTS (sekundær forespørsel om å sende) RTS sekundærkanal
PIN 20 DTR (Data Terminal Ready) DTE → DCE
PIN 21 RL (Remote Loopback) DTE → DCE
PIN 22 RI (ringindikator) DCE → DTE
PIN 23 Datasignalhastighetsvelger
PIN 24 TC (overføringsklokke) DTE → DCE (timing generert av DTE)
PIN 25 Testmodus
Fot 1 må ikke kobles på begge sider.
Sekundærkanalen brukes nesten ikke.
Alternativ kontaktpinneutgang

DE-9 hann-DTE-kontakt (datamaskinside)
Fornavn Beskrivelse
PIN 1 DCD (Data Carrier Detect) DCE → DTE
PIN 2 RD (datamottak) DCE → DTE
PIN 3 TD (dataoverføring) DTE → DCE
PIN 4 DTR (Data Terminal Ready) DTE → DCE
PIN 5 SG (Signal Ground) Massedata
PIN 6 DSR (Data Set Ready) DCE → DTE
PIN 7 RTS (Request To Send) DTE → DCE
PIN 8 CTS (Clear To Send) DCE → DTE
PIN 9 RI (ringindikator) DCE → DTE
Skjermen er koblet til metallkroppen til kontakten.

EIA RS-232 ( akronym for Electronic Industries Alliance Recommended Standard 232 , enklere som RS-232 eller feil seriell port ), innen informatikk , elektronikk og telekommunikasjon , indikerer en EIA - standard tilsvarende den europeiske standarden CCITT V21/V24, som definerer et lavhastighets seriell grensesnitt for utveksling av data mellom digitale enheter .

Historien til standarden

EIA RS-232 serielt grensesnitt er en standard som består av en rekke mekaniske, elektriske og dataprotokoller som gjør det mulig å utveksle informasjon med lav hastighet mellom digitale enheter. Den inkluderte de elektriske egenskapene til signalene, strukturen og tidspunktet for de serielle dataene, definisjonen av signalene og protokollene for å kontrollere flyten av serielle data over en telefonkanal, kontakten og arrangementet av pinnene, og til slutt typen og maksimal lengde på mulige tilkoblingskabler.

I løpet av over 40 år har standarden utviklet seg, mens den stort sett er uendret. Evolusjonen er gjenkjennelig av initialene, lesing av den siste bokstaven; siste revisjon er fra 1997 og omtales som EIA RS-232f. Sannsynligvis den mest populære versjonen er RS232c, fra 1969, som tilsvarer den europeiske CCITT -spesifikasjonen , anbefaling V.24. Til tross for at den er en ganske gammel protokoll, er EIA RS-232 fortsatt mye brukt for lavhastighetskommunikasjon mellom mikrokontrollere , industrielle enheter og andre relativt enkle kretser , som ikke krever spesiell hastighet; på den annen side har den praktisk talt forsvunnet i "desktop"-miljøet, der standarden ble laget for kommunikasjon mellom en datamaskin og et modem .

Informasjonen, hovedsakelig relatert til det elektriske nivået, ble opprinnelig kodet av EIA / TIA-232-E-standarden (seksjon 2) og senere modifisert i noen mindre detaljer av EIA / TIA-562-standarden.

Bruker

EIA RS-232-standarden ble født på begynnelsen av sekstitallet av Electronic Industries Association og var orientert mot kommunikasjon mellom stormaskiner og terminaler (DTE Data Terminal Equipment ) gjennom telefonlinjen , ved bruk av et modem (DCE Data Communication Equipment ).

Selv om EIA RS-232-porten på 1990 -tallet var til stede i nesten alle stasjonære PC - er, ble den i det første tiåret av 2000-tallet stort sett erstattet av USB- (eller PS/2 )-grensesnittet i nesten alle bruksområder på grunn av dens treghet (for Det er for eksempel umulig å koble et ADSL - modem til den serielle porten fordi overføringen mellom modemet og datamaskinen vil være tregere enn forbindelsen til selve telefonlinjen).

Blant bruken av serieporten kan vi nevne:

Beskrivelse av standarden

EIA RS-232 er en standard som definerer et fysisk laggrensesnitt til ISO /OSI-modellen for realisering av en seriell overføring , både i synkron og asynkron modus .

Det reduserte EIA RS-232-grensesnittet (9-pinners seriell port) bruker kun asynkrone overføringsprotokoller .

Med "seriell" overføring mener vi at bitene som utgjør informasjonen overføres en om gangen på en enkelt "ledning". Denne typen overføring er i motsetning til den "parallelle", hvor data overføres samtidig på flere ledninger (for eksempel 8, 16 eller 32). I det abstrakte kan det tenkes at seriell overføring iboende er tregere enn parallell (mindre informasjon kan passere på en ledning enn på 16), dette er generelt sant for RS-232-standarden, men det er ikke gyldig i absolutte termer, både i hensyn til den ekstreme hastigheten som nå nås av mange serieteknologier ( optisk fiber , Ethernet -kabel , thunderbolt , USB eller FireWire , alle seriestandarder med hastigheter som kan sammenlignes med hastigheten til en 32-leder PCI-buss ), både for vanskelighetsgraden, i en parallellbuss , for å sjekke skjevheten (tidsmessig feiljustering mellom de forskjellige signalene) til de mange senderne som er tilstede.

På den annen side betyr "asynkron" overføring at dataene overføres, byte for byte, selv om det ikke er fortløpende, uten tillegg av et klokkesignal , dvs. et felles signal som gjør at overføringen kan synkroniseres med mottaket. Selvsagt må både sender og mottaker uansett være utstyrt med lokal klokke for å kunne tolke dataene, og synkroniseringen av disse utføres i samsvar med første overgang på datalinjen.

I tillegg til dataoverføringslinjene (TD, RD og deres tilsvarende sekundære kanaler) definerer standarden en rekke kontrollkretser som brukes til å administrere kommunikasjonen mellom DTE og DCE. Eksempler på kontrolllinjer er Request To Send (RTS), Clear To Send (CTS), Data Terminal Ready (DTR) og Data Set Ready (DSR) kretser.

Hver dataoverføring eller kontrollkrets opererer utelukkende i én retning: data og signaler sendes fra DTE til DCE, eller omvendt. Siden de overførte og mottatte dataene går på separate kretser (TD og RD), kan RS-232-grensesnittet fungere i full dupleksmodus, og støtte samtidige datastrømmer i begge retninger.

RS-232 EIA, som er en standard for fysiske lag , definerer verken innrammingen av de overførte tegnene eller modaliteten til kodingen deres, og overlater denne definisjonen til høyere protokollnivåer .

Elektriske egenskaper

De elektriske egenskapene forutsatt av standarden gjør det mulig å innhente den lille informasjonen som er nødvendig for å designe elektroniske enheter som kommuniserer med en PC gjennom denne porten.

Protokollen spesifiserer en maksimal åpen kretsspenning på 25 V, mens spenningsnivåene som kan brukes for signaler er ± 5 V, ± 10 V, ± 12 V og ± 15 V. For å øke immuniteten mot elektrisk støy har det elektriske grensesnittet en bytteterskel på ± 3 V, dvs. for å gå fra en tilstand til en annen er det ikke tilstrekkelig å nå null, men 3 V-terskelen med motsatt fortegn må overskrides.

EIA RS-232-standarden gir i datakretsene (f.eks. TD og RD) at det positive spenningssignalet representerer den logiske 0 ( mellomrom ) mens den negative en 1 ( merke ). Det er derfor en negativ logikkkoding , det vil si omvendt med hensyn til vanlig tenkning. Signalene til kontrolllinjene (f.eks. RTS, CTS, DTR, DSR) fungerer derimot i positiv logikk: den aktive tilstanden kommuniseres med positiv spenning, den inaktive med negativ spenning.

Signalbeskrivelse

På bildet på siden er det visualisert, på en idealisert måte, det som vises ved å koble et oscilloskop til datalinjen som et EIA RS-232-signal ved 9600 bps av 8n1-typen passerer (denne forkortelsen vil bli forklart senere) tilsvarende til bokstaven "K" uttrykt i ASCII .

Alle overgangene vises i samsvar med multipler på 104 µs (lik 1/9600 s, dvs. at hver bit varer nøyaktig invers av bithastigheten ).

Linjen er først i hviletilstand, på logisk nivå 1 (ingen data i transitt), deretter et negativt spenningssignal (f.eks. -12V); den første overgangen fra negativt til positivt signal indikerer starten av overføringen («startbiten» begynner, nøyaktig 104 µs lang), etterfulgt av den minst signifikante biten (LSB), etter ytterligere 104 µs, og så videre, i åtte ganger, opp til den mest signifikante biten (MSB). Merk at byten sendes "bakover", dvs. den må leses fra høyre mot venstre. Til slutt følger en "stoppbit", det vil si en hvileperiode på linjen på 104 µs (men den kan være høyere hvis det er bedre å bruke et større antall stoppbiter), og deretter starter muligens en ny bitpakke .

Et seriesignal i RS-232-standarden kan ha følgende varianter:

På dette punktet kan vi definere betydningen av akronymet 8n1 nevnt i begynnelsen av eksemplet. Denne forkortelsen brukes vanligvis for å definere formatet til den mottatte-overførte pakken. Eksempler kan være 8n1 eller 7e2:

Når man tar i betraktning at det alltid bare er én startbit, utgjøres derfor en overført bitsekvens, for de to nevnte eksemplene, av henholdsvis 10 (1 + 8 + 0 + 1) og 11 (1 + 7 + 1 + 2) biter . Det skal bemerkes at av disse bitene er kun henholdsvis 8 og henholdsvis 7 nyttige for å transportere informasjon.

Den opprinnelige standarden gir en hastighet fra 75 baud til 19200 baud. En påfølgende standard (RS-562) brakte grensen til 64 Kbps, noe som forlot de andre elektriske parameterne praktisk talt uendret og dermed gjorde de to standardene kompatible ved lav hastighet. På vanlige PC-er når de såkalte RS-232 serielle grensesnittene generelt minst 115 Kbps eller enda mer: selv om de formelt sett er utenfor enhver offisiell standard, er det ingen spesielle sammenkoblingsproblemer.

Det er klart at både sender og mottaker må bli enige om hvordan dataene skal overføres før overføringen startes.

Det er viktig å sikre streng overholdelse av varigheten til de enkelte bitene: faktisk er det ikke noe klokkesignal felles for senderen og mottakeren, og det eneste synkroniseringselementet er gitt av den fallende flanken til startbiten. Som en retningslinje er det nødvendig å vurdere at samplingen i mottak normalt utføres i midten av hver bit: den maksimale feilen tillatt er derfor teoretisk lik varigheten av en halv bit (ca. 5 % av klokkefrekvensen) , med tanke på at også den tiende biten må være riktig synkronisert). Denne grensen tar selvfølgelig ikke hensyn til mulige vanskeligheter med å gjenkjenne forsiden av startbiten nøyaktig (spesielt over store avstander og i et støyende miljø) og tilstedeværelsen av intersymbolsk interferens mellom tilstøtende biter: av denne grunn er det ofte sterkt anbefales å bruke en klokke med en nøyaktighet bedre enn 1 % ved faktisk å kreve bruk av kvartsoscillatorer. Vi kan også anta en mekanisme som prøver å trekke ut klokken fra de mellomliggende kantene, men i dette spesifikke tilfellet er den til liten nytte, gitt at lengden på pakken er ganske kort.

Eksempel på grensesnittoperasjon

Som det har blitt sagt, ble standard EIA RS232 elektrisk grensesnitt designet utelukkende for å koble et dataterminalutstyr (DTE) til et datakommunikasjonsutstyr (DCE) - det vil si til et modem - selv om, i tilfelle av asynkrone protokoller, gjennom tilkoblinger NULL MODEM-typen har misbrukt direkte forbindelser mellom DTE-er.

La oss vurdere et to-terminalsystem, bestående av DTE1, DCE1, telefonlinje, DCE2, DTE2.

Vi anser at på tidspunkt T0 er hele systemet i ikke-aktive forhold (av).

Ved tidspunkt T1 slås enhetene på og i løpet av kort tid kommuniserer DCE1 og DCE2 sin klarstatus til sine respektive DTE-er ved å bringe DSR-signalet (Data Set Ready) til en betydelig aktiv verdi mellom +5 og +15 V. Alle andre signaler er på -12 V.

Ved tidspunkt T2, etter å ha lastet operativsystemet på DTE-ene (om nødvendig) og etter å ha lastet programmet (eller mikroprogrammet) for å administrere DTE-serielinjen, vil terminalen plassere DTR-signalet (Data Terminal Ready) til dets DCE-aktive (+ 12 V) [1] .

Ved tidspunkt T3 må DTE1 overføre data til DTE2 og for å gjøre dette aktiverer den først RTS-signalet. DCE1 aktiveres ved å begynne å sende ut en overføringsbærer på den relative telefonlinjen, og etter en "synkronisering"-tid typisk avhengig av overføringshastigheten til MODEMET (DCE), vil DCE1 sende det aktive signalet til CTS til DTE1 (klar til overføre). I mellomtiden vil DCE2 ha mottatt bærebølgen sendt av DCE1 og vil ha aktivert DCD-signalet (databærerdeteksjon), som signaliserer til DTE2 at DTE1 er i ferd med å sende data. Selvfølgelig må også DTE2 ha forberedt sin egen serielinje og sendt DTR til DCE2 ellers vil dataene som sendes av DTE1 gå tapt [2] .

Ved tidspunkt T4, etter at DTE1 har mottatt det aktive CTS-signalet fra sin DCE, vil endelig DTE1 kunne sende de første bitene [3] .

Paritetsbiten

I tillegg til databitene (i variable tall mellom 5 og 9) settes det inn en paritetsbit (valgfritt) for å verifisere riktigheten til de mottatte dataene. Det er fem typer pariteter:

Paritetsbiten kan være LRC eller VRC, dvs. paritetsfunksjonen, en bit XOR av datastrengen inkludert paritetsbiten selv, kan utføres både lateralt og vertikalt på dataene som sendes, og oppnå en endelig paritetsdatastreng med den relative paritetsbiten : LRC for denne kontrolldatastrengen må kombineres i henhold til paritetene som tidligere ble utført vertikalt og på VRC-datablokken som ble opprettet.

EIA RS-232 elektriske parametere

Utgangsspenningen til en EIA RS-232 - sender må være mellom 5 V og 25 V i absolutt verdi (sistnevnte redusert til 13 V i noen revisjoner av standarden). Noen ganger reduseres utgangsspenningene med vilje til +/- 6 V i stedet for 12 V for å tillate lavere EM-utslipp, som alltid er kritiske, og favoriserer høyere overføringshastigheter.

Mottakeren må fungere korrekt med inngangsspenninger inkludert, alltid i modulen, mellom 3 V og 25 V. Mange kommersielle mottakere vurderer ganske enkelt en terskelspenning på verdien av +2 V (over et høyt signal gjenkjennes, under en lav ) selv om dette ikke er helt i samsvar med reglene. Imidlertid er det nyttig for "RS232"-overføring med TTL- nivåer .

Utgangsimpedansen til senderen må i enhver situasjon være større enn 300 ohm; inngangsimpedansen må være mellom 3 og 7 kohm, selv med enheten slått av. Strømmen som kan trekkes ved utgangen mens de riktige logiske verdiene opprettholdes, må være minst 1,6 mA (men den kan være større, selv med en størrelsesorden) og i tilfelle kortslutning må den være mindre enn 100 mA.

Til slutt må dreiehastigheten (dvs. hellingen til signalgrafen ved overgang fra 1 til 0 eller omvendt) være mindre enn 30 V / us for å unngå overdreven elektromagnetisk stråling.

Hvordan koble en TTL- eller CMOS-port til EIA RS-232. Generelt varierer signalene som brukes av digitale systemer mellom 0 og 5 V og er derfor ikke direkte kompatible med EIA RS-232-standarden. På markedet finnes det spesielle nivåskiftere som har til oppgave å gi både overføring og mottak passende nivåer uten å endre formen på det overførte signalet.

Noen integrerte (for eksempel den klassiske MC1488 og MC1489, introdusert på markedet av Motorola , henholdsvis en sender og en mottaker, begge med fire kanaler) er mye brukt i systemer der den er til stede (i tillegg til logikkforsyningen på 5 V eller 3,3 V ) en dobbel strømforsyning på +/- 12 V. Denne integrerte, som praktisk talt alle kretser av denne typen, inneholder en omformer for hver kanal og derfor vises en logisk null i utgangs- eller inngangssignalet som 0 volt, dvs. det som for mange ser ut til å være den åpenbare representasjonen av digitale signaler.

Bruken av disse IC-ene er enkel, men er ikke alltid mulig på grunn av behovet for tre strømforsyninger: tenk for eksempel på batteridrevet utstyr.

MAX232 ( og lignende integrerte brikker, ble introdusert av Maxim, men ble og er produsert av mange halvlederselskaper) er en integrert krets som tillater tilkoblingen mellom TTL eller CMOS 5 V-logikk og EIA RS-232-spenningene, med start bare fra en ' 5 V strømforsyning.

For å oppnå den positive og negative spenningen som er nødvendig for den integrerte driften, brukes en ladepumpekonfigurasjon , bestående av interne kretser til de integrerte og fire eksterne kondensatorene på omtrent 1 uF (startverdiene var fra 10uF til å nå 100nF) . Den faktiske kapasiteten avhenger av typen IC og dens koblingsfrekvens; noen ganger er kondensatorene tilstede inne i selve IC.

Det finnes også integrerte brikker som krever en strømforsyning på kun 3,3 V (f.eks. MAX3232).

Mottaksdelen av MAX232 består av to inverterende porter som aksepterer en spenning på +/- 12 V (eller annen spenning som er kompatibel med EIA RS-232-standarden) ved inngangen og har et TTL-kompatibelt signal på utgangen.

Sendedelen har to inverterende drivere med TTL-kompatibel inngang og i stand til å levere en spenning på i underkant av +/- 10 V ved tomgang, kompatibel med EIA RS-232-standarden.

Pinouten til EIA RS-232-kontakten

Kontakten bruker to signaler i " Full dupleks "-modus pluss andre kontrollsignaler og felles (SG-jording).

EIA RS-232-grensesnittet bruker en betydelig mengde hjelpelinjer for kontrollsignaler, men TD, RD og GND er tilstrekkelig for grunnleggende kommunikasjon uten maskinvareflytkontroll. Denne minimale konfigurasjonen brukes også med programvareflytkontroll (XON-XOFF).

Personlige datamaskiner har et redusert seriell grensesnitt selv om det er et grensesnitt med en DB-25-kontakt. Siden bruken av IBM AT har imidlertid en DE-9-kontakt blitt valgt .

PC-grensesnittet er imidlertid alltid bare asynkront mens noen verter og rutere bruker synkrone grensesnitt. I dette tilfellet må overføringsklokken være unik for hele systemet og genereres normalt av telefonoperatøren. Hvis synkrone serielle forbindelser brukes lokalt, genereres klokken av ett av de to modemene, i en punkt-til-punkt-konfigurasjon, eller av mastermodemet, i en punkt-til-multipunkt-konfigurasjon.

Hvorfor så mange tråder? EIA RS-232-grensesnittet ble født med det eneste formålet å koble til et modem og har derfor alle kontrollene for å administrere dette utstyret. Grensesnittet brukes imidlertid ofte til å koble to PC-er direkte til hverandre, og i teorien er tre ledninger nok til å motta og overføre et signal asynkront: mottak, overføring og jord (hvis applikasjonen sørger for en utelukkende ensrettet kommunikasjon, som f.eks. for eksempel ved å koble et måleinstrument til en terminal, kan til og med bare to ledninger brukes, dvs. overføring, som vil bli koblet til mottakspinnen på terminalens serielle portkontakt og jord). Ofte, hvis du bruker et tilkoblingsprogram som ikke kontrollerer de andre grensesnittsignalene, er det også i praksis, og dette tillater bruk av kontakter av forskjellige former og størrelser enn de som er forutsatt av RS-232-standarden, for eksempel kontakten DIN .

De andre signalene (ofte valgfrie, men avhenger av applikasjonen) brukes til såkalt håndtrykk mellom PC og perifer (eller mellom PC og PC), altså for å synkronisere kommunikasjonen i hardware.

Hvis to verter er direkte koblet sammen, må det brukes en seriell nullmodemkabel , som for eksempel hvis applikasjonen ikke krever maskinvarekontrollsignaler og forbindelsen er asynkron, reverserer den mottaks- og overføringsledningene. , kobler overføringspinnen til en av de to kontaktene med mottakspinnen til den andre.

Serietilkoblingen kan også brukes til å forsyne enheten med strøm som for eksempel med den klassiske seriemusen. Denne strømforsyningen, selv om den ikke er forutsett av standarden og derfor ikke er regulert eller beskyttet, kan hentes fra ubrukte signallinjer som for eksempel DTR og RTS.

UART

UART ( Universal Asynchronous Receiver & Transmitter) er integrerte kretser som gjør det mulig å transformere det parallelle signalet som kommer fra prosessoren til et seriell signal. Generelt administreres alle nødvendige lavnivåfunksjoner av maskinvaren (innsetting av start- og stoppbiter, generering eller gjenkjennelse av paritetsbiten, generering av avbrudd ), og det er ofte en FIFO-buffer som lar data mottas og sendes selv når CPU er opptatt.

Noen ganger, ved hjelp av mikrokontrollere, utføres denne funksjonen i programvare selv om ofte på denne måten ikke overskrides 9600 bps.

Merknader

  1. ^ Bare i tilfelle aktiv DTR vil et autosvarende MODEM åpne telefonlinjen og "besvare" anropet
  2. ^ Overføringsprotokollen vil sørge for å verifisere at mottakeren av dataene er i stand til å motta dem
  3. ^ EIA-standarden setter ingen grenser for lengden på tilkoblingskabelen mellom DTE og DCE, men CCITT V21 / V24-forskriftene anbefaler å ikke overskride lengder på 5 m. Det er en god idé å aldri overskride disse lengdene for å unngå transceiverfeil

Relaterte elementer

Andre prosjekter

Eksterne lenker