Rs 232 интерфейс. Интерфейс RS-232: подробное руководство по стандарту последовательной передачи данных

alexxlabРазное
Что такое интерфейс RS-232. Как работает протокол RS-232. Какие разъемы используются для RS-232. Каковы технические характеристики RS-232. Какие существуют ограничения у RS-232. Как выбрать и использовать микросхемы RS-232.

Что такое интерфейс RS-232

RS-232 (Recommended Standard 232) — это стандарт последовательной передачи двоичных данных между терминальным оборудованием (DTE) и коммуникационным оборудованием (DCE). Он был разработан в 1960-х годах и до сих пор широко используется в промышленном и специализированном оборудовании.

Основные характеристики RS-232:

  • Последовательная асинхронная передача данных
  • Двунаправленный обмен данными (полный дуплекс)
  • Расстояние передачи до 15 метров
  • Скорость передачи до 115200 бит/с (в стандартной реализации)
  • Уровни сигналов отличаются от стандартных 5В для лучшей помехозащищенности

RS-232 изначально был разработан для подключения терминалов к модемам, но со временем стал использоваться для соединения самых разных устройств — компьютеров, контроллеров, измерительных приборов и т.д.


Как работает протокол RS-232

Передача данных по RS-232 осуществляется побайтно. Каждый байт обрамляется стартовым и стоповым битами:

  1. В исходном состоянии на линии поддерживается высокий уровень сигнала
  2. Передача начинается со стартового бита (низкий уровень)
  3. Затем передаются 8 бит данных
  4. Завершается передача 1-2 стоповыми битами (высокий уровень)

Синхронизация приемника и передатчика осуществляется по фронту стартового бита. Скорость передачи (боды) должна быть одинаковой на обоих концах линии.

Протокол RS-232 поддерживает аппаратное и программное управление потоком данных. При аппаратном используются специальные сигнальные линии RTS/CTS. Программное управление осуществляется передачей специальных символов XON/XOFF.

Разъемы и назначение контактов RS-232

Для подключения устройств по RS-232 используются разъемы DB-9 или DB-25. Наиболее распространен 9-контактный разъем DB-9:

  • 1 — DCD (Data Carrier Detect)
  • 2 — RXD (Receive Data)
  • 3 — TXD (Transmit Data)
  • 4 — DTR (Data Terminal Ready)
  • 5 — GND (Signal Ground)
  • 6 — DSR (Data Set Ready)
  • 7 — RTS (Request To Send)
  • 8 — CTS (Clear To Send)
  • 9 — RI (Ring Indicator)

Основными сигналами для передачи данных являются TXD, RXD и GND. Остальные используются для управления потоком и индикации состояния.


Технические характеристики RS-232

Основные параметры интерфейса RS-232:

  • Логические уровни:
    • Логический «0»: от +3В до +15В
    • Логическая «1»: от -3В до -15В
  • Максимальная длина кабеля: 15 метров
  • Максимальная скорость передачи: 115200 бит/с
  • Формат кадра: 1 старт-бит, 8 бит данных, 1-2 стоп-бита
  • Контроль четности: нет, четный, нечетный

Увеличенный диапазон напряжений позволяет повысить помехоустойчивость линии связи по сравнению с обычными логическими уровнями.

Ограничения интерфейса RS-232

Основные ограничения RS-232 включают:

  • Небольшая дальность передачи (до 15 м)
  • Относительно низкая скорость передачи данных
  • Отсутствие гальванической развязки
  • Подверженность помехам на длинных линиях
  • Необходимость согласования параметров на обоих концах
  • Сложность организации многоточечных соединений

Для преодоления этих ограничений используют преобразователи интерфейсов (например, RS-232 в RS-485) или альтернативные стандарты связи.

Выбор микросхем для реализации RS-232

При выборе микросхем для реализации интерфейса RS-232 следует учитывать следующие факторы:


  • Требуемое напряжение питания (3.3В, 5В и т.д.)
  • Необходимая скорость передачи данных
  • Количество требуемых драйверов/приемников
  • Наличие функции автоотключения для экономии энергии
  • Требования по защите от электростатических разрядов
  • Возможность работы на высоких скоростях (более 1 Мбит/с)

Популярные серии микросхем для RS-232 выпускают компании Maxim Integrated, Texas Instruments, Analog Devices и другие производители. Например, MAX232 — классическая микросхема для сопряжения TTL-уровней с RS-232.

Применение интерфейса RS-232 в современных системах

Несмотря на появление более современных интерфейсов, RS-232 по-прежнему широко используется в следующих областях:

  • Промышленная автоматизация и системы управления
  • Измерительное и лабораторное оборудование
  • Телекоммуникационное оборудование
  • Системы безопасности и контроля доступа
  • Торговое оборудование (кассовые аппараты, сканеры штрих-кодов)
  • Медицинская техника

Простота реализации, надежность и совместимость со старым оборудованием обеспечивают RS-232 долгую жизнь в специализированных приложениях.


Заключение

RS-232 остается важным стандартом последовательной передачи данных, особенно в промышленных и специализированных системах. Несмотря на ограничения по скорости и дальности, простота реализации и высокая помехозащищенность обеспечивают его широкое применение. При разработке современных устройств с RS-232 важно правильно выбирать компоненты с учетом требований по скорости, энергопотреблению и защите от помех.


Интерфейс RS-232 (COM-порт)

Описание интерфейса RS-232, формат используемых разъемов и назначение выводов, обозначения сигналов, протокол обмена данными.

Интерфейс RS-232, совсем официально называемый «EIA/TIA–232–E», но более известный как интерфейс «COM-порта», ранее был одним из самых распространенных интерфейсов в компьютерной технике. Он до сих пор встречается в настольных компьютерах, несмотря на появление более скоростных и «интеллектуальных» интерфейсов, таких как USB и FireWare. К его достоинствам с точки зрения радиолюбителей можно отнести невысокую минимальную скорость и простоту реализации протокола в самодельном устройстве.

Физический интерфейс реализуется одним из двух типов разъемов: DB-9M или DB-25M, последний в выпускаемых в настоящее время компьютерах практически не встречается.


9-контактная вилка типа DB-9M
Нумерация контактов со стороны штырьков
Направление сигналов указано относительно хоста (компьютера)
25-контактная вилка типа DB-25M
Нумерация контактов со стороны штырьков
Направление сигналов указано относительно хоста (компьютера)

Из таблиц видно, что 25-контактный интерфейс отличается наличием полноценного второго канала приема-передачи (сигналы, обозначенные «#2»), а также многочисленных дополнительных управляющих и контрольных сигналов. Однако, часто, несмотря на наличие в компьютере «широкого» разъема, дополнительные сигналы на нем просто не подключены.

Логические уровни передатчика: «0» – от +5 до +15 Вольт, «1» – от -5 до -15 Вольт.

Логические уровни приемника: «0» – выше +3 Вольт, «1» – ниже -3 Вольт.

Максимальная нагрузка на передатчик: входное сопротивление приемника не менее 3 кОм.

Данные характеристики определены стандартом как минимальные, гарантирующие совместимость устройств, однако реальные характеристики обычно существенно лучше, что позволяет, с одной стороны, питать маломощные устройства от порта (например, так спроектированы многочисленные самодельные data-кабели для сотовых телефонов), а с другой – подавать на вход порта инвертированный TTL-уровень вместо двуполярного сигнала.

CD – Устройство устанавливает этот сигнал, когда обнаруживает несущую в принимаемом сигнале. Обычно этот сигнал используется модемами, которые таким образом сообщают хосту о обнаружении работающего модема на другом конце линии.

RXD – Линия приема хостом данных от устройства. Подробно описана в разделе «Протокол обмена данными».

TXD – Линия передачи хостом данных к устройству. Подробно описана в разделе «Протокол обмена данными».

DTR – Хост устанавливает этот сигнал, когда готов к обмену данными. Фактически сигнал устанавливается при открытии порта коммуникационной программой и остается в этом состоянии все время, пока порт открыт.

DSR – Устройство устанавливает этот сигнал, когда включено и готово к обмену данными с хостом. Этот и предыдущий (DTR) сигналы должны быть установлены для обмена данными.

RTS – Хост устанавливает этот сигнал перед тем, как начать передачу данных устройству, а также сигнализирует о готовности к приему данных от устройства. Используется при аппаратном управлении обменом данными.

CTS – Устройство устанавливает этот сигнал в ответ на установку хостом предыдущего (RTS), когда готово принять данные (например, когда предыдущие присланные хостом данные переданы модемом в линию или есть свободное место в промежуточном буфере).

RI – Устройство (обычно модем) устанавливает этот сигнал при получении вызова от удаленной системы, например при приеме телефонного звонка, если модем настроен на прием звонков.

В протоколе RS-232 существуют два метода управления обменом данных: аппаратный и программный, а также два режима передачи: синхронный и асинхронный. Протокол позволяет использовать любой из методов управления совместно с любым режимом передачи. Также допускается работа без управления потоком, что подразумевает постоянную готовность хоста и устройства к приему данных, когда связь установлена (сигналы DTR и DSR установлены).

Аппаратный метод управления реализуется с помощью сигналов RTS и CTS. Для передачи данных хост (компьютер) устанавливает сигнал RTS и ждет установки устройством сигнала CTS, после чего начинает передачу данных до тех пор, пока сигнал CTS установлен. Сигнал CTS проверяется хостом непосредственно перед началом передачи очередного байта, поэтому байт, который уже начал передаваться, будет передан полностью независимо от значения CTS.

В полудуплексном режиме обмена данными (устройство и хост передают данные по очереди, в полнодуплексном режиме они могут делать это одновременно) снятие сигнала RTS хостом означает его переход в режим приема.

Программный метод управления заключается в передаче принимающей стороной специальных символов остановки (символ с кодом 0x13, называемый XOFF) и возобновления (символ с кодом 0x11, называемый XON) передачи. При получении данных символов передающая сторона должна соответственно остановить передачу или возобновить ее (при наличии данных, ожидающих передачи). Этот метод проще с точки зрения реализации аппаратуры, однако обеспечивает более медленную реакцию и соответственно требует заблаговременного извещения передатчика при уменьшении свободного места в приемном буфере до определенного предела.

Синхронный режим передачи подразумевает непрерывный обмен данными, когда биты следуют один за другим без дополнительных пауз с заданной скоростью. Этот режим COM-портом не поддерживается.

Асинхронный режим передачи состоит в том, что каждый байт данных (и бит контроля четности, в случае его наличия) «оборачивается» синхронизирующей последовательностью из одного нулевого старт-бита и одного или нескольких единичных стоп-битов. Схема потока данных в асинхронном режиме представлена на рисунке.

Один из возможных алгоритмов работы приемника следующий:

  1. Ожидать уровня «0» сигнала приема (RXD в случае хоста, TXD в случае устройства).
  2. Отсчитать половину длительности бита и проверить, что уровень сигнала все еще «0»
  3. Отсчитать полную длительность бита и текущий уровень сигнала записать в младший бит данных (бит 0)
  4. Повторить предыдущий пункт для всех остальных битов данных
  5. Отсчитать полную длительность бита и текущий уровень сигнала использовать для проверки правильности приема с помощью контроля четности (см. далее)
  6. Отсчитать полную длительность бита и убедиться, что текущий уровень сигнала «1».
  7. Вернуться к ожиданию начала следующего байта данных (шаг 1)

Протокол имеет ряд переменных параметров, которые должны быть приняты одинаковыми на стороне приемника и на стороне передатчика для успешного обмена данными:

  • Скорость обмена данными задается в битах в секунду, определяя длительность одного бита, выбирается из ряда стандартных значений (300, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600), но могут быть и нестандартными, если поддерживаются обеими сторонами;
  • Количество бит данных может быть от 4 до 8;
  • Контроль четности может быть четным («even», когда общее число единичных битов в принятых данных, включая сам бит четности, должно быть четным), нечетным («odd», когда общее число единичных битов в принятых данных, включая сам бит четности, должно быть четным) или вообще отсутствовать;
  • Длина стоп-бита может составлять одну, полторы или две длительности бита.

 

Что такое RS232

Каталог


Новая продукция

Новинка 2020 года! Рестайлинговая версия популярного расходомера US800!

Новые опции: цифровой интерфейс USB, второй цифровой интерфейс RS485, новый процессор, помехозащищенное исполнение — дифференциальная передача данных и пр., улучшенное быстродействие, повышенная скорость обработки данных!

Подробнее

Высокоточные двухлучевые расходомеры US-800

Высокоточные двухлучевые преобразователи расхода УПР особенно рекомендованы для трубопроводов больших диаметров и теперь выпускаются на Ду50, 65, 80, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600 мм!

Подробнее

Новое помехозащищенное исполнение US800-4X!

Новое помехозащищенное исполнение ультразвукового расходомера US800-4X для самых ответственных промышленных объектов!

Подробнее

RS-232 (англ. Recommended Standard 232) — в телекоммуникации, стандарт последовательной синхронной и асинхронной передачи двоичных данных между терминалом (англ. Data Terminal Equipment, DTE) и конечным устройством (англ. Data Circuit-terminating Equipment, DCE).


Разъём DB-9, часто используемый для передачи по протоколу RS-232

RS-232 — интерфейс передачи информации между двумя устройствами на расстоянии до 15 м.

Информация передается по проводам с уровнями сигналов, отличающимися от стандартных 5В, для обеспечения большей устойчивости к помехам. Асинхронная передача данных осуществляется с установленной скоростью при синхронизации уровнем сигнала стартового импульса.

Интерфейс RS-232-C был разработан для простого применения, однозначно определяемого по его названию: «Интерфейс между терминальным оборудованием и связным оборудованием с обменом по последовательному двоичному коду».
Все ещё широко используется в промышленном и узкоспециальном оборудовании.
Устройства для связи по последовательному каналу соединяются кабелями с 9-ю или 25-ю контактными разъёмами типа D.
Обычно они обозначаются DB-9, DB-25, CANNON 9, CANNON 25.

Первоначально в RS-232 использовались DB25, но, поскольку многие приложения использовали лишь часть предусмотренных стандартом контактов, стало возможно применять для этих целей 9-штырьковые разъёмы DE9 (D-subminiature), которые рекомендованы стандартом RS-574.

Ассоциация электронной промышленности (EIA) развивает стандарты по передаче данных.
Стандарты EIA имеют префикс «RS».
«RS» означает рекомендуемый стандарт, но сейчас стандарты просто обозначаются как «EIA» стандарты.
RS-232 был введён в 1962 году. Стандарт развивался, и в 1969 г представлена третья редакция (RS-232C).
Четвёртая редакция была в 1987 (RS-232D, известная также под EIA-232D).
RS-232 идентичен стандартам МККТТ (CCITT) V.24/V.28, X.20bis/X.21bis и ISO IS2110.

Самой последней модификацией является модификация «Е», принятая в июле 1991г как стандарт EIA/TIA-232E. В данном варианте нет никаких технических изменений, которые могли бы привести к проблемам совместимости с предыдущими вариантами этого стандарта.

На практике, в зависимости от качества применяемого кабеля, требуемое расстояние передачи данных в 15 метров может не достигаться, составляя, к примеру, порядка 1,5 м на скорости 115200 бод для неэкранированного плоского или круглого кабеля.

Для преодоления этого ограничения, а также возможного получения гальванической развязки между узлами, можно применить преобразователи или RS-232 / RS-485 (с определёнными программными ограничениями).

При этом расстояние может быть увеличено до 1 км на скорости 921600 бод и использовании кабеля типа «витая пара».

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Ультразвуковой расходомер US-800 двухканальный с однолучевыми УПР

Ультразвуковой преобразователь расхода УПР больших диаметров, двухлучевой, бесфланцевый под сварку

Электронный блок расходомера US-800

Одноканальный двухлучевой ультразвуковой расходомер US-800 с фланцевым УПР большого диаметра

Ультразвуковой расходомер US-800 двухлучевой с фланцевым УПР

Измерительный блок теплосчетчика ЭНКОНТ

Одноканальный двухлучевой ультразвуковой расходомер US-800 с бесфланцевым УПР большого диаметра

Электронный блок расходомера US-800 в уменьшенном корпусе с креплением на DIN-рейку и внешним блоком питания

Ультразвуковой преобразователь расхода УПР большого диаметра, двухлучевой, бесфланцевый под сварку

Ультразвуковой расходомер US-800 с однолучевым фланцевым УПР

Ультразвуковой теплосчетчик ЭНКОНТ с двухлучевыми фланцевыми преобразователями расхода УПР больших диаметров

Ультразвуковой теплосчетчик ЭНКОНТ с двухлучевыми преобразователя расхода

Ультразвуковой преобразователь расхода УПР двухлучевой фланцевый к расходомеру US800

Измерительный блок теплосчетчика ЭНКОНТ

Ультразвуковой преобразователь расхода УПР больших диаметров, двухлучевой, бесфланцевый под сварку

Ультразвуковой теплосчетчик ЭНКОНТ для открытой системы теплоучета

Ультразвуковой преобразователь расхода УПР больших диаметров, двухлучевой, фланцевый

 

 

 

Возможно Вас заинтересует:

  • Расходомер воды
  • Расходомер воды высокопомехозащищенный
  • Расходомер сточных вод
  • Расходомер мазута / масла
  • Расходомер кислот / щелочей / агрессивных жидкостей
  • Расходомер для канализации
  • Теплосчетчик ЭНКОНТ для закрытых/открытых систем теплоучета
Объяснение функций

RS-232 | Аналоговые устройства

 
Стандартные детали Maxim RS-232
Стандартные защищенные части +/-15 кВ
Детали с защитой +/-15 кВ на контактах CMOS и RS-232
RS-232-выход драйвера и вход-вход приемника
> = +/-2кВ
> = +/-15кВ
> = +/-15кВ
Входной и выходной контакты драйвера CMOS
> = +/-2кВ
> = +/-2кВ
> = +/-15кВ