RS232 szabvány definíciója, amely leírja az adatátviteli eszközök számítógéphez való csatlakoztatásához használt interfészt. A szabványt először a huszadik század 60 -as éveiben fejlesztették ki és fogadták el, de még mindig nem veszítette el jelentőségét. 1991-ben készült el a legutóbbi EIA / TIA-232-E felülvizsgálata, amelyet a mai napig használnak. Az első vállalat, amely számítógépén használta, az IBM volt, és manapság az RS232 szinte minden személyi számítógép struktúrájának része. Kommunikációs portnak (COM port) nevezték.

RS232 szabvány használatával kapcsolat van két eszköz között: egy számítógép (adatterminál -berendezés) és maga az információtovábbító berendezés (adatkommunikációs berendezés). Ezen rövidített jelölések (DTE és DCE) ismerete fontos ahhoz, hogy megértsük a műszaki leírást, valamint az egyes eszközök csatlakoztatásának és működtetésének eljárását. Minden önbecsülő programozó ismeri ezt a szabványt.

A DCE leggyakrabban modem, de az RS232 más perifériák, például nyomtató vagy egér csatlakoztatására is alkalmas. Az adatátvitel vezetékekkel történik. A szabvány hardveres megvalósítása azt jelzi, hogy mindig PC -n fut, függetlenül attól, hogy milyen operációs rendszert telepítettek a számítógépre. A programok bármilyen eszközzel kölcsönhatásba léphetnek a COM porttal: a BIOS funkcióinak használatával, az operációs rendszer összetevőin keresztül, a közvetlen mikroprocesszor kódon keresztül, valamint a magas szintű nyelvi komponenseken keresztül. Az RS232 lehetővé teszi számítógép csatlakoztatását a helyi internethálózathoz Ethernet technológián keresztül, és része a személyi számítógép és az ipari berendezések közötti információátviteli rendszernek is.

Röviden, a szabvány RS232 sokoldalú. Ennek ellenére más módszerekkel helyettesítették a számítógépet perifériás eszközökkel. Ezek például az USB -portok.

Mi a különbség az RS-232 és az USB között

A szabvány a programozás egyszerűségétől különbözik az USB -től, így meglehetősen nehéz volt egy adatcsere protokoll megvalósítása ezzel a modernebb technológiával. Ebben mind a szakemberek, mind a rádióamatőrök aktívan részt vettek.

Az RS-232 vitathatatlan előnye, hogy az ezen az interfészen keresztül történő adatcsere során elérhető maximális sebességet a modern vezeték nélküli kommunikációs eszközök nem valószínű. A közelmúltban tendenciát mutattak a vezeték nélküli kapcsolaton keresztül történő kommunikációra használt rádió -adó -vevők teljesítményének korlátozása. Ez nem teszi lehetővé az adatátviteli sebesség növelését, amely ma legfeljebb 9600 baud, és az RS -232 interfésszel - 115200 baud.

Használt jelszintek

Az RS -232 szabványt két jelszint jellemzi - 0 és 1. A logikai 1 és 0 különböző feszültségszinteknek felel meg - negatívnak és pozitívnak. A kábel áthaladásakor a jel nemcsak torzulhat, hanem gyengülhet is. A kábel hosszának növekedésével a csillapítás nő. Ez könnyen megmagyarázható a kábel elektromos kapacitásával. Ezért hossza általában 17 méterre korlátozódik, hogy elegendő maximális terhelési kapacitást biztosítson, ami 2500 pF. Ebben az esetben az adatátviteli sebesség 9600 bit lesz másodpercenként. Elvileg lehetséges a kábel és a csatlakozás normál működése, még sokkal hosszabb kábelhossz esetén is. A szakértők szerint ötször sikerült megduplázniuk az árnyékolatlan kábelt és az árnyékolt kábelt. Minden egyes esetben az elektromágneses rezgések eltérő szintjét veszik figyelembe.

A csatlakozáshoz érintkezőkábel szükséges. Többnyire nullmodem típusú kábeleket használnak, amelyekben keresztirányú vezetékek találhatók.

Információk továbbítása

Az RS232 szabvány soros interfésznek tekinthető, mivel az adatfolyam elsőként történő átvitel alapján kerül továbbításra. Az információáramlást sorban, apránként továbbítják. Ha nem továbbítanak információt a kábelen, a vonal az 1. logikai állapotba kerül.

Ahol az RS232 szabványt használják

Az RS232 szabvány hatálya elég széles. Először is, ezek nagyon speciális berendezések, érzékelők, beépített készülékek, mérőműszerek. Annak ellenére, hogy néhány számítógépen még megtalálható, az RS232 -nek gyakorlatilag nincs kilátása a jövőre nézve. Bizonyos gazdasági és ipari ágazatokban még mindig vannak ilyen visszhangok a múltból. A szabványt fokozatosan elavultnak tekintik, egyre kevésbé használják a modern eszközökben az információk feldolgozására és továbbítására.

A különböző eszközök kölcsönhatása a számítógépes berendezésekkel az RS-232 interfészen keresztül megtalálható azoknál a vállalatoknál, amelyek soros teszteket végeznek, tudományos kísérleteket végeznek. Ez annak köszönhető, hogy kivételesen szükség van az adatok és eredmények megszerzésének, gyűjtésének és elemzésének automatizálására.

RS-232 szabvány Aktívan használják a multifunkcionális mérőeszközökben, például egy olyan villamosenergia -fogyasztásmérővel, amely egy kiegészítő funkcióval van ellátva a költségek szabályozására meghatározott tarifák szerint. Az adatok olvasása és továbbítása az RS-232 interfészen keresztül történik.

Az RS-232 interfész leírása, a használt csatlakozók formátuma és a csapok célja, a jelek megnevezése, az adatcsere protokoll.

Általános leírása

Az RS-232 interfész, hivatalos nevén "EIA / TIA-232-E", de ismertebb nevén "COM port" interfész, korábban az egyik leggyakoribb interfész volt a számítástechnikában. Ma is megtalálható az asztali számítógépekben, annak ellenére, hogy megjelentek a gyorsabb és okosabb interfészek, például az USB és a FireWare. Előnyei a rádióamatőrök szempontjából az alacsony minimális sebesség és a protokoll egyszerű végrehajtása egy házi eszközben.

A fizikai interfészt kétféle csatlakozó egyikével valósítják meg: DB-9M vagy DB-25M, ez utóbbi gyakorlatilag nem található a jelenleg gyártott számítógépekben.

9-tűs csatlakozó kivezetések

9 tűs hüvely DB-9M dugó Tűszámozás a csapok oldalán A jelek iránya a gazdagéphez (számítógéphez) képest van megadva

Kapcsolatba lépni Jel Irány Leírás 1 CD bejárat Hordozót észleltünk 2 RXD bejárat Fogadott adatok 3 TXD Kimenet Továbbított adatok 4 DTR Kimenet A házigazda készen áll 5 GND - Közös vezeték 6 DSR bejárat A készülék készen áll 7 RTS Kimenet A gazda kész az átvitelre 8 CTS bejárat A készülék készen áll a fogadásra 9 RI bejárat Hívás észlelve

25 tűs csatlakozó kivezetések

Kapcsolatba lépni Jel Irány Leírás 1 PAJZS - Képernyő 2 TXD Kimenet Továbbított adatok 3 RXD bejárat Fogadott adatok 4 RTS Kimenet A gazda kész az átvitelre 5 CTS bejárat A készülék készen áll a fogadásra 6 DSR bejárat A készülék készen áll 7 GND - Közös vezeték 8 CD bejárat Hordozót észleltünk 9 - - lefoglal 10 - - lefoglal 11 - - Nem használt 12 SCD bejárat 2. hordozó észlelve 13 SCTS bejárat Készülék fogadásra kész # 2

Kapcsolatba lépni Jel Irány Leírás 14 STXD Kimenet Átvitt adatok # 2 15 TRC bejárat Az adó órajele 16 SRXD bejárat Kapott adatok # 2 17 RCC bejárat Vevő óra 18 LLOOP Kimenet Helyi hurok 19 SRTS Kimenet A gazda kész az átvitelre # 2 20 DTR Kimenet A házigazda készen áll 21 RLOOP Kimenet Külső csuklópánt 22 RI bejárat Hívás észlelve 23 DRD bejárat Adatsebesség meghatározva 24 TRCO Kimenet Külső adó órajele 25 TESZT bejárat Teszt üzemmódban

A táblázatok azt mutatják, hogy a 25 tűs interfészt a teljes körű második adás-vételi csatorna ("# 2" jelzésű jelek), valamint számos további vezérlő és felügyeleti jel jellemzi. Azonban gyakran, annak ellenére, hogy "széles" csatlakozó van a számítógépben, további jeleket egyszerűen nem csatlakoztatnak hozzá.

Elektromos jellemzők

Az adó logikai szintjei:"0" - +5 és +15 volt között, "1" - -5 és -15 volt között.

A vevő logikai szintjei:"0" - +3 volt felett, "1" - -3 volt alatt.

a vevő bemeneti impedanciája legalább 3 kOhm.

Ezeket a jellemzőket a szabvány minimumként határozza meg, garantálva az eszközök kompatibilitását, azonban a valódi jellemzők általában sokkal jobbak, ami lehetővé teszi egyrészt az alacsony fogyasztású eszközök portról történő áramellátását (pl. hogy hány házi adatkábelt terveztek mobiltelefonokhoz), másrészt pedig a kikötő bejáratánál kell ellátni fordítva TTL szint bipoláris jel helyett.

A fő interfészjelek leírása

CD- A készülék ezt a jelet állítja be, amikor a fogadott jelben hordozót észlel. Jellemzően ezt a jelet használják a modemek, amelyek ily módon tájékoztatják a gazdagépet, hogy a vonal másik végén egy működő modem található.

RXD- Az a vonal, amelyen a gazda adatokat fogad az eszköztől. Ezt részletesen a "Kommunikációs protokoll" szakasz írja le.

TXD- Adatátviteli vonal fogadása az eszközön. Ezt részletesen a "Kommunikációs protokoll" szakasz írja le.

DTR- A gazda ezt a jelet állítja, ha készen áll az adatok cseréjére. Valójában a jel akkor áll be, amikor a kommunikációs program megnyitja a portot, és ebben az állapotban marad mindaddig, amíg a port nyitva van.

DSR- A készülék ezt a jelet biztosítja, ha be van kapcsolva, és készen áll a kommunikációra a gazdagéppel. Ezt és a korábbi (DTR) jeleket be kell állítani az adatcseréhez.

RTS- A gazda beállítja ezt a jelet, mielőtt elkezdi az adatok továbbítását az eszközre, és azt is jelzi, hogy készen áll az adatok fogadására az eszközről. Hardver kommunikáció vezérlésére használják.

CTS- A készülék ezt a jelet a gazda korábbi (RTS) beállítására reagálva adja ki, amikor készen áll az adatok fogadására (például ha a gazda által küldött korábbi adatokat a modem átvitte a vonalra, vagy szabad hely a köztes pufferben).

RI- A készülék (általában modem) beállítja ezt a hangot, amikor hívást fogad a távoli rendszertől, például amikor hívást fogad, ha a modem hívásfogadásra van beállítva.

Kommunikációs protokoll

Az RS-232 protokollban kétféle adatcsere-vezérlési módszer létezik: hardver és szoftver, valamint két átviteli mód: szinkron és aszinkron. A protokoll lehetővé teszi bármely vezérlési módszer bármely átviteli móddal együtt történő használatát. Lehetővé teszi az áramlásszabályozás nélküli működést is, ami azt jelenti, hogy a gazda és az eszköz mindig készen áll az adatok fogadására, amikor a kommunikáció létrejön (DTR és DSR jelek létrejönnek).

Hardvervezérlési módszer RTS és CTS jelek használatával valósul meg. Az adatok továbbításához a gazdagép (számítógép) megerősíti az RTS jelet, és várja, hogy a készülék beállítsa a CTS jelet, majd megkezdi az adatok továbbítását mindaddig, amíg a CTS jel érvényesül. A CTS jelet a gazda közvetlenül a következő bájt átvitelének megkezdése előtt ellenőrzi, így a már megkezdett bájt a CTS értékétől függetlenül teljesen továbbításra kerül. Fél-duplex adatcsere módban (az eszköz és a gazda egymás után továbbítja az adatokat, teljes duplex módban egyidejűleg), az RTS jel eltávolítása a gazda által azt jelenti, hogy átvált a fogadási módba.

Szoftveres vezérlési módszer a fogadó fél feladja a speciális karakterek leállítását (0x13 kódú karakter, XOFF) és folytatást (0x11 kódú karakter, XON). A karakteres adatok kézhezvétele után az átadó félnek le kell állítania az átvitelt, vagy újra kell indítania (ha vannak adatok, amelyek továbbításra várnak). Ez a módszer egyszerűbb a hardver megvalósítása szempontjából, ugyanakkor lassabb választ ad, és ennek megfelelően előzetes értesítést igényel az adótól, ha a fogadópufferben lévő szabad hely egy bizonyos határértékre csökken.

Szinkron átviteli mód folyamatos adatcserét jelent, amikor a bitek egymás után követik egymást további szünetek nélkül egy adott sebességgel. Ez a mód a COM porton keresztül Nem támogatott.

Aszinkron átviteli mód abból áll, hogy minden adatbájt (és a paritásbit, ha van ilyen) "egy" nulla kezdőbitből és egy vagy több egyetlen stop bitből álló szinkronizálási szekvenciába van "csomagolva". Az adatáramlási diagram aszinkron módban az ábrán látható.

Az egyik lehetséges algoritmus a vevő számára következő:

1. Várja meg a "0" jelszintet (RXD gazdagép esetén, TXD eszköz esetén).
2. Számolja ki a bit időtartamának felét, és ellenőrizze, hogy a jelszint továbbra is "0"
3. Számolja ki a teljes bit időtartamát, és írja le az aktuális jelszintet a legkevésbé jelentős adatbitre (0. bit)
4. Ismételje meg az előző lépést az összes többi adatbitnél
5. Számolja ki a bit teljes időtartamát, és az aktuális jelszint segítségével ellenőrizze a vétel helyességét paritásellenőrzéssel (lásd alább)
6. Számolja ki a bit teljes időtartamát, és győződjön meg arról, hogy az aktuális jelszint "1".

Szigorúan véve az interfész RS 232 a szabvány neve (RS - ajánlott szabvány, 232 a száma), amely leírja a számítógép és az adatátviteli eszköz csatlakoztatásának felületét.

A szabványt elég régen, a 20. század 60 -as éveiben dolgozták ki. A szabvány jelenlegi felülvizsgálatát, amelyet 1991 -ben fogadtak el az elektronikus és távközlési iparági szövetségek, ún KHV / TIA-232-E.

A legtöbb ember azonban továbbra is az RS-232 nevet használja, amely szilárdan rögzül a felületben.

Eszközök

Az RS -232 interfész két eszköz csatlakoztatását biztosítja, amelyek közül az egyik a DTE (Data Terminal Equipment) - DTE (Data Terminal Equipment), a másik a DCE (Data Communications Equipment) - DTE (Data Communication Equipment).

Jellemzően a DTE (DTE) egy számítógép, a DCE (DTE) pedig egy modem, bár az RS-232-t perifériás eszközök (egér, nyomtató) számítógéphez való csatlakoztatására és egy másik számítógéphez való csatlakoztatásra használták, vagy.

Fontos megjegyezni ezeket a jelöléseket (DTE és DCE). Ezeket az interfészjelek nevében használják, és segítenek megérteni egy adott megvalósítás leírását.

Csatlakozótípusok

A szabvány eredetileg egy 25 tűs DB25 típusú csatlakozó használatát írta le. A DTE -eszközt fel kell szerelni egy dugóval (férfi - "férfi"), a DCE -eszközt - egy aljzattal (női - "anya"). Később, az IBM PC megjelenésével elkezdték használni az interfész csonka verzióját és a ma leggyakoribb 9 tűs DB9 csatlakozókat.

Kábelezés RS-232

Az alábbi táblázat a 9 tűs DB9 csatlakozó tűk hozzárendelését mutatja. A táblázat a kábelezést mutatja Adatfeldolgozó berendezések dugói (DTE) például személyi számítógép. A DCE aljzat úgy van bekötve, hogy a két csatlakozó közvetlenül vagy tű-tű forrasztott kábellel párosuljon.

1 - Carrier Detect (CD) Vivőfrekvencia

2 -Fogadott adatok (RD) Fogadott adatok

3 - Továbbított adatok (TD) Továbbított adatok

4 - Adatterminálra kész (DTR) OOD készenlét

5 - Signal Ground Tábornok

6 - Data Set Ready (DSR) OPD készültség

7 - Küldési kérelem (RTS)Áthelyezési kérvény

8 - Törlés küldéshez (CTS)Átküldésre kész

9 - Gyűrűjelző (RI) Hívásjelzés

Az RD és TD áramkörök adatátvitelre szolgálnak. A többi áramkör az eszköz állapotjelzésére (DTR, DSR), az átviteli vezérlésre (RTS, CTS) és a vonal állapotjelzésére (CD, RI) szolgál. Az áramkörök teljes készlete csak külső modem PC -hez való csatlakoztatására szolgál. Más esetekben, például amikor ipari vezérlőt csatlakoztat a számítógéphez, korlátozott számú áramkört használnak, a vezérlő interfészének hardveres és szoftveres megvalósításától függően.

RS-232 kábel diagram

Amint fentebb említettük, a szigorúan szabványosított DTE és DCE eszközök csatlakoztatásához tű-tű kábel szükséges. Két DTE eszköz csatlakoztatásához úgynevezett null-modem kábeleket használnak, amelyekben a vezetékeket a jelek céljának megfelelően "keresztezik". A gyakorlatban a kábel forrasztása előtt mindig olvassa el mindkét csatlakoztatandó eszköz dokumentációját.

A kezdő bit mindig a logikai nulla szinten van, a stop bit egy. A paritásbit állapotát az adó beállítása határozza meg. Bit kiegészíti az egyedi bitek száma páratlan (paritás páratlan), paritás (páros páros) esetén nem használható (paritás nincs), mindig legyen egy (jel) vagy nulla (szóköz).

Távlatok

Valójában az RS-232-nek nincs kilátása. Jelenleg egyre több olyan számítógép van, amely nem rendelkezik ezzel az interfésszel. Számos eszköz működik azonban RS-232 interfésszel. A számítógép dokkolásához ilyen eszközökkel USB -RS -232 adaptereket használnak.

Egy ilyen adapter csatlakoztatása és az illesztőprogramok telepítése után megjelenik egy virtuális COM port a számítógépen, amelyen keresztül kommunikálhat az eszközzel.

Az RS -232C interfészt úgy tervezték, hogy összekapcsolja az adatokat továbbító vagy fogadó berendezéseket (DTE - adatvégberendezés, vagy ATD - adatátviteli berendezés; DTE - Data Terminal Equipment) az adatcsatornák végberendezésével (DCE; DCE - Adatkommunikációs berendezések) ). Az ADF lehet számítógép, nyomtató, plotter és egyéb perifériás berendezés. A DCE általában modem. A kapcsolat végső célja két ADF -eszköz csatlakoztatása. A teljes kapcsolási rajz az ábrán látható. 1; az interfész lehetővé teszi a távoli kommunikációs csatorna kiküszöbölését pár DCE eszközzel együtt, ha az eszközöket közvetlenül null modemkábellel csatlakoztatja (2. ábra).

1. ábra. Teljes RS-232C csatlakozási rajz

2. ábra RS-232C csatlakozás null modem kábellel

A szabvány leírja az interfész vezérlőjeleit, az adatátvitelt, az elektromos interfészt és a csatlakozótípusokat. A szabvány aszinkron és szinkron cseremódokat ír elő, de a COM portok csak aszinkron módot támogatnak. Funkcionálisan az RS-232C megfelel a CCITT V.24 / V.28 szabványnak és a C2 interfésznek, de különböző jelnevekkel rendelkeznek.

Az RS -232C szabvány egyvégű adókat és vevőket ír le - a jelet a közös vezetékhez viszonyítva továbbítják - az áramkör földjét (más interfészekben kiegyensúlyozott differenciális jeleket használnak - például RS -422). Az interfész nem biztosítja az eszközök galvanikus leválasztását. Egy logikai egység (MARK állapot) az adatbevitelnél (RxD jel) –12 és –3 V közötti feszültségtartománynak felel meg; logikai nulla - +3 és +12 V között (SPACE állapot). A vezérlőjel bemeneteknél az ON állapot a +3 és +12 V közötti tartománynak felel meg, a KI állapot („ki”) - –12 és –3 V között. a küszöböt (3. ábra). A távadók kimenetein a jelszinteknek –12 és –5 V és +5 és +12 V közötti tartományban kell lenniük. A csatlakoztatott eszközök áramköri földjei (SG) közötti potenciális különbségnek kisebbnek kell lennie, mint 2 V , nagyobb potenciálkülönbség esetén a jelek helytelen észlelése lehetséges ... Vegye figyelembe, hogy a TTL szintű jeleket (az UART mikroáramkörök bemenetein és kimenetein) a TxD és RxD vonalak közvetlen kódja, az összes többi pedig fordított kódban továbbítja.

Az interfész védőföldelést feltételez a csatlakoztatandó eszközök számára, ha mindkettő hálózati tápellátással és hálózati szűrővel rendelkezik.

FIGYELEM

Az önellátó eszközök interfész kábeleinek csatlakoztatását és leválasztását kikapcsolt állapotban kell elvégezni. Ellenkező esetben az eszközök kiegyensúlyozatlan potenciáljainak különbsége a kapcsolás pillanatában alkalmazható a kimeneti vagy bemeneti (ami veszélyesebb) interfész áramkörökre, és károsíthatja a mikroáramkört.

Az RS-232C szabvány szabályozza a használt csatlakozók típusát.

Szokás DB-25P dugókat vagy kompaktabb változatot-DB-9P-telepíteni ADF berendezésekre (beleértve a COM portokat is). A kilenc tűs csatlakozók nem rendelkeznek a szinkron működéshez szükséges további jelzőcsapokkal (a legtöbb 25 tűs csatlakozó nem használja ezeket a csapokat).

A DB-25S vagy DB-9S foglalatok az AKD berendezésekre (modemekre) vannak felszerelve.

Ez a szabály feltételezi, hogy a DCE-csatlakozók közvetlenül vagy az anya-férfi egyenes csatlakozón keresztül csatlakoztathatók az ADF-csatlakozókhoz. Az adapterkábelek 9-25 hüvelykes csatlakozók adapterei is lehetnek (4. ábra).

Ha az ADF berendezés modemek nélkül van csatlakoztatva, akkor az eszközcsatlakozókat (dugaszokat) nullmodem kábellel (Zero-modem vagy Z-modem) köti össze, amelynek mindkét végén csatlakozóaljzatok vannak, amelyek érintkezői keresztbe vannak kötve. ábrán látható egyik diagram szerint. 5.

Rizs. 3. RS-232C jelek vétele

Rizs. 4. Kábelek modemek csatlakoztatásához

Rizs. 5. Null -modem kábel: a - minimum, b - tele

Ha bármilyen ADF -eszközön konnektor van felszerelve, akkor ez csaknem 100% -ban annak a ténynek köszönhető, hogy azt egy másik eszközhöz kell csatlakoztatni egyenes kábellel, hasonlóan a modem csatlakozókábeléhez. Az aljzatot általában olyan eszközökre telepítik, amelyekhez nem biztosított a modemen keresztül történő távoli kapcsolat.

asztal Az 1. ábra a COM portok (és bármely más ATD adatátviteli berendezés) tűk hozzárendelését mutatja. A DB-25S csatlakozó csapjait az EIA / TIA-232-E szabvány határozza meg, a DB-9S csatlakozót az EIA / TIA-574 szabvány írja le. A modemek (DCE) esetében az áramkörök és az érintkezők neve megegyezik, de a jelek (bemenet-kimenet) szerepe felcserélődik.

1. táblázat: Az RS-232C interfész csatlakozói és jelei

Láncmegjelölés	Csatlakozó tüske	PC kábel vezeték száma	Irány

1 8 bites többkártyás szalagkábel.
2 Szalagkábel 16 bites multikártyákhoz és az alaplapok portjaihoz.
3 Port szalagkábel opció az alaplapokon.
4 Széles szalagkábel 25 tűs csatlakozóhoz.

Tekintsük az RS-232C jelek egy részhalmazát, amely aszinkron módhoz kapcsolódik a PC COM portja szempontjából. A kényelem érdekében a COM portok és a legtöbb eszköz leírásában elfogadott nevek mnemonikáját fogjuk használni (ez eltér az RS-232 és V.24 személytelen jelöléstől). Emlékezzünk vissza, hogy a vezérlőjelek aktív állapota („be”) és az átvitt adatbit nulla értéke megfelel az interfészjel pozitív potenciáljának (+3 V felett), a „kikapcsolt” állapot és egyetlen bit pedig negatív potenciál (–3 V alatt). Az interfész jelek célja a táblázatban látható. 2. A vezérlőjelek normál sorrendjét abban az esetben, ha egy modemet COM porthoz csatlakoztatunk, az ábra szemlélteti. 6.

2. táblázat: Az RS-232C interfészjelek célja

	Időpont egyeztetés
	Védett földelés - védőföldelés, csatlakozik a készülék testéhez és a kábel árnyékolásához
	Signal Ground - jel (áramkör) test, amelyhez képest a jelszintek hatnak
	Adatátvitel - soros adat - adó kimenet
	Adatok fogadása - soros adatok - vevő bemenete
	Küldési kérelem - adatátviteli kérés kimenete: az „be” állapot értesíti a modemet, hogy a terminál rendelkezik adatokkal az átvitelhez. Fél -duplex üzemmódban, irányirányításhoz - az „be” állapot jelzi a modemnek, hogy átvált adási üzemmódba.
	Törlés küldéshez - bemenet, amely lehetővé teszi a terminál számára az adatok küldését. A kikapcsolt állapot tiltja az adatátvitelt. A jel hardveres áramlásszabályozásra szolgál
	Adatkészítésre kész jelbemenet az adatátviteli berendezésről (a modem üzemmódban csatlakozik a csatornához, és a csatorna másik végén lévő berendezéssel megegyező műveleteket hajtott végre)
	Data Terminal Ready - a terminál jelkimenete kész adatcserére. A „be” állapot a betárcsázási kapcsolatot csatlakoztatott állapotban tartja
	Adathordozó észlelve - távoli modemvivő -érzékelő jelbemenet
	Csengetésjelző - hívásjelző bemenet. Egy kapcsolt csatornában a modem ezzel a jelzéssel jelzi a hívás fogadását.

Rizs. 6. Az interfész vezérlőjeleinek sorrendje

1. A DTR beállításával a számítógép jelzi, hogy használni szeretné a modemet.
2. A DSR beállításával a modem jelzi készenlétét és a kapcsolat létrejöttét.
3. Az RTS jel esetén a számítógép engedélyt kér az átvitelhez, és kijelenti, hogy készen áll az adatok fogadására a modemről.
4. A CTS jelzéssel a modem értesíti, hogy készen áll arra, hogy adatokat fogadjon a számítógéptől, és továbbítsa azokat a vonalra.
5. A CTS eltávolításával a modem jelzi a további vétel lehetetlenségét (például a puffer megtelt) - a számítógépnek fel kell függesztenie az adatátvitelt.
6. A CTS jel esetén a modem lehetővé teszi a számítógép számára az átvitel folytatását (a tárolóban megjelent hely).
7. Az RTS eltávolítása jelentheti mind a számítógép pufferének feltöltését (a modemnek fel kell függesztenie az adatok átvitelét a számítógépre), mind azt, hogy nincs adat a modemre. Általában ebben az esetben a modem leállítja az adatok küldését a számítógépre.
8. A modem megerősíti az RTS eltávolítását a CTS alaphelyzetbe állításával.
9. A számítógép újra beállítja az RTS-t, hogy folytassa az adást.
10. A modem megerősíti, hogy készen áll ezekre a műveletekre.
11. A számítógép jelzi a csere befejezését.
12. A modem nyugtázással válaszol.
13. A számítógép felveszi a DTR -t, ami általában jel a lekapcsoláshoz (letesz).
14. A modem a DSR visszaállításával jelzi a szétkapcsolást.

Ha megnézzük ezt a sorozatot, a DTR-DSR és az RTS-CTS kapcsolatok a nullmodem kábelekben világosak.

Aszinkron átviteli mód

Az aszinkron átviteli mód bájt-orientált (karakter-orientált): a továbbított információ legkisebb mértékegysége egy bájt (egy karakter). A bájt küldésének formátumát az ábra szemlélteti. 7. Minden bájt átvitele egy kezdőbittel kezdődik, amely jelzi a vevőnek, hogy kezdje el a küldést, majd adatbitek és esetleg paritásbitek következnek. A stop bit befejezi az átvitelt, ami szünetet garantál az átvitelek között. A következő bájt kezdő bitje a stop bit után bármikor elküldésre kerül, azaz tetszőleges hosszúságú szünetek lehetségesek az átvitelek között. A kezdő bit, amely mindig szigorúan meghatározott értékkel rendelkezik (logikai 0), egyszerű mechanizmust biztosít a vevő szinkronizálásához az adó jelével. Feltételezzük, hogy a vevő és az adó ugyanazon átviteli sebességgel működik. A vevő belső órája egy referencia frekvenciaosztó számlálót használ, amely az indító bit fogadásakor alaphelyzetbe áll. Ez a számláló belső villanásokat generál, amelyeket a vevő rögzít a következő fogadott bitekre. Ideális esetben a stroboszkópok a bitintervallumok közepén helyezkednek el, ami lehetővé teszi az adatok fogadását, még akkor is, ha a vevő és az adó sebessége között kis eltérés van. Nyilvánvaló, hogy 8 adatbit, egy vezérlőbit és egy stopbit továbbításakor a megengedett legnagyobb sebességkülönbség, amelynél az adatok helyesen kerülnek felismerésre, nem haladhatja meg az 5%-ot. Figyelembe véve a belső szinkronizáló számláló fázistorzulását és diszkrétségét, kisebb frekvenciaeltérés ténylegesen megengedett. Minél kisebb a belső oszcillátor referenciafrekvenciájának osztási tényezője (minél nagyobb az átviteli frekvencia), annál nagyobb a hiba a villanások bites intervallum közepéhez igazításakor, és a frekvencia -konzisztencia követelményei szigorodnak. Minél magasabb az átviteli frekvencia, annál nagyobb az éltorzulások hatása a vett jel fázisára. Ezeknek a tényezőknek a kölcsönhatása a vevő és adó frekvenciáinak konzisztenciájára vonatkozó követelmények növekedéséhez vezet, a cserefrekvencia növekedésével.

7. ábra Aszinkron átviteli formátum RS-232C

Az aszinkron küldési formátum lehetővé teszi az esetleges átviteli hibák észlelését.

• Ha egy csepp érkezik, amely jelzi az üzenet kezdetét, és a logikai első szintet rögzíti a kezdőbites stroboszkóp, a kezdőbit hamisnak minősül, és a vevő ismét várakozási állapotba kerül. Előfordulhat, hogy a vevő nem jelenti ezt a hibát.
• Ha logikai nulla szintet észlel a stop bit idő alatt, stop bit hiba keletkezik.
• Paritás használata esetén az adatbit elküldése után ellenőrző bit kerül továbbításra. Ez a bit kiegészíti az egyes adatbitek számát, hogy páros vagy páratlan legyen, az elfogadott konvenciótól függően. A helytelen ellenőrzőbit értékkel rendelkező bájt fogadása hibajavításhoz vezet.
• A formátumvezérlés lehetővé teszi a vonalszakadás észlelését: általában a megszakításkor a vevő „lát” egy logikai nullát, amelyet először kezdőbitként és nulla adatbitként értelmez, de ezután a stop bit vezérlést aktiválja.

Az aszinkron üzemmódban számos szabványos átviteli sebesség fogadható el: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 és 115200 bps. Néha baudot használnak a bit / s helyett, de ez nem helyes, ha a binárisan továbbított jeleket vesszük figyelembe. A baudban szokás mérni a vonalállapot-változás gyakoriságát, és egy nem bináris kódolási módszerrel (amelyet széles körben használnak a modern modemekben) a kommunikációs csatornában, a bitsebességet (bit / s) és a jelváltozásokat (baud) többször is eltérhet.

Az adatbitek száma 5, 6, 7 vagy 8 lehet (az 5 és 6 bites formátumok nem túl gyakoriak). A stopbitek száma 1, 1,5 vagy 2 lehet („másfél bit” csak a leállási intervallum hosszát jelenti).

Az adatáramlás szabályozása

Az adatáramlás szabályozására (Flow Control) két protokoll opció használható - hardver és szoftver. Néha az áramlásszabályozást összekeverik a kézfogással. A kézfogás egy értesítés küldését jelenti egy tétel beérkezéséről, míg a folyamatirányítás olyan értesítést küld, amely szerint az adatok később is fogadhatók vagy nem. Az áramlásszabályozás gyakran kézfogó mechanizmuson alapul.

A hardveráramlás -szabályozás (RTS / CTS) a CTS -jelet használja az adatátvitel leállítására, ha a vevő nem áll készen a fogadására (8. ábra). Az adó csak akkor engedi el a következő bájtot, ha a CTS vonal be van kapcsolva. A már továbbított bájtot nem késleltetheti a CTS jel (ez garantálja az üzenet integritását). A hardveres protokoll biztosítja a leggyorsabb adó -választ a vevő állapotára. Az aszinkron adó -vevő mikroáramköröknek legalább két regisztere van a fogadó részben - egy shift regiszter a következő üzenet fogadására, és egy tárolóregiszter, amelyből a fogadott bájt olvasható. Ez lehetővé teszi a cserét a hardver protokoll használatával adatvesztés nélkül.

8. ábra Hardver áramlásszabályozás

A hardveres protokoll akkor hasznos, ha nyomtatókat és plottereket csatlakoztat, ha támogatják. Amikor két számítógépet közvetlenül (modemek nélkül) csatlakoztat, a hardverprotokoll RTS -CTS keresztezést igényel.

Közvetlen kapcsolat esetén az adóterminálnak bekapcsolt állapotban kell lennie a CTS vonalon (saját RTS-CTS vonalainak csatlakoztatásával), különben az adó „néma” lesz.

Az IBM PC -ben használt 8250/16450/16550 adó -vevők nem dolgozzák fel a CTS jelet hardverben, hanem csak az állapotát mutatják az MSR regiszterben. Az RTS / CTS protokoll megvalósítása a BIOS Int 14h illesztőprogramhoz van rendelve, és nem teljesen helyes „hardvernek” nevezni. Ha a COM portot használó program a regisztrációs szinten (és nem a BIOS -on keresztül) kölcsönhatásba lép az UART -val, akkor kezeli a CTS jel feldolgozását, hogy maga is támogathassa ezt a protokollt. Számos kommunikációs program lehetővé teszi, hogy figyelmen kívül hagyja a CTS jelet (kivéve, ha modemet használnak), és nem kell csatlakoztatniuk a CTS bemenetet még az RTS jelük kimenetéhez sem. Vannak azonban más adó -vevők (például 8251), amelyekben a CTS jel hardveresen kerül feldolgozásra. Számukra, valamint az "őszinte" programok esetében kötelező a CTS jel használata a csatlakozókon (és még a kábeleken is).

Az XON / XOFF szoftver áramlásszabályozó protokollja kétirányú adatkapcsolatot feltételez. A protokoll a következőképpen működik: ha az adatokat fogadó eszköz észleli azokat az okokat, amelyek miatt nem tudja tovább fogadni őket, elküldi az XOFF bájtos szimbólumot (13h) a fordított soros csatornán. Az ellentétes eszköz, miután megkapta ezt a karaktert, felfüggeszti az átvitelt. Amikor a fogadó eszköz ismét készen áll az adatok fogadására, XON (11h) karaktert küld, amelynek fogadása után a másik eszköz folytatja az adást. Az adó válaszideje a vevő állapotának megváltozására a hardveres protokollhoz képest növekszik, legalábbis azzal az idővel, amely egy karakter (XON vagy XOFF) továbbításához szükséges, valamint az adó szoftver válaszideje, hogy karakter (9. ábra). Ebből következik, hogy veszteségmentes adatokat csak az a vevő fogadhat, amely rendelkezik egy további pufferrel a fogadott adatokból, és jelzi, hogy nem áll készen előre (szabad hely van a pufferben).

9. ábra. XON / XOFF szoftver áramlásszabályozás

A szoftverprotokoll előnye, hogy nincs szükség interfész vezérlőjelek továbbítására - a kétirányú váltáshoz szükséges minimális kábel csak 3 vezetéket tartalmazhat (lásd 5. ábra, a). Hátránya a puffer kötelező jelenléte és a hosszabb válaszidő (a csatorna teljes teljesítményének csökkenése a XON jel várakozása miatt) mellett a full-duplex cseremód megvalósításának összetettsége. Ebben az esetben a folyamatirányító karaktereket ki kell vonni (és fel kell dolgozni) a fogadott adatfolyamból, ami korlátozza az átvitt karakterek halmazát.

E két közös szabványos protokoll mellett, amelyeket a CP és az operációs rendszer is támogat, vannak mások is.

Rs-232 A szabvány neve (az RS az ajánlott szabvány, 232 a száma), amelyet a múlt század 60 -as éveiben fejlesztettek ki külső eszközök (nyomtató, szkenner, egér stb.) Számítógéphez való csatlakoztatására, valamint számítógépek összekapcsolása egymással. Az RS-232 interfészt kétféle eszköz csatlakoztatására tervezték: terminál és kommunikáció. A végberendezések (DTE), például a számítógép, adatokat tud küldeni vagy fogadni soros interfészen keresztül. A kommunikációs berendezés (DCE) olyan eszköz, amely gyakorlatilag képes megvalósítani a soros adatátvitelt.

Leggyakrabban egy modemet használnak DCE -ként, amely a telefonvonalak segítségével szervezi az információcserét. Lehetőség van két DTE-eszköz, például számítógép csatlakoztatására is, közvetlenül az RS-232 interfész használatával, modemek használata nélkül. Az RS-232 szabvány leírja a jelek típusait és paramétereit, továbbítási módszereiket, csatlakozók típusait.

CsatlakozókRs-232. A 25-tűs DB-25 csatlakozó vagy a DB-9 kisebb 9-tűs verziója használatos.

JelzésekRs-232. A szabvány aszinkron és szinkron cseremódokat ír elő, de jelenleg gyakorlatilag csak aszinkron használatos, különösen azért, mert a COM portok csak aszinkron módot támogatnak. Az interfész két sor soros adatjelet tartalmaz: TxD - továbbított és RxD - fogadott, valamint több sor vezérlőjelet: RTS és CTS - az első kézfogás, DTR és DSR - a második kézfogás, DCD és RI - modem állapotjelzések. Van egy közös SG-jelű föld és egy PG-védőföld (ház).

Az interfész kiegyensúlyozatlan jelzési módszert alkalmaz egyvégű adók és vevők esetén. Az adó és a vevő kapcsolatát az ábra mutatja. 14.1, ahol a következő egyezményeket alkalmazzák: T (adó) - adó; R (vevő) - vevő; TI (TransmitterInput) - az adó digitális bemenete; RO (ReceiverOutput) - a vevő digitális kimenete; UT - vonali feszültség az adó és az UR kimenete - a vevő bemenetén.

Rizs. 14.1. Az adó és a vevő csatlakoztatása az RS-232 interfészen

A távadók kimenetein a jelszintnek -15 és -5 V között kell lennie, hogy logikai 1 -et jelezzen, és +5 és +15 V közötti tartományban, hogy logikai 0 -t képviseljen. A gyakorlatban az a logikai jelszint nem haladja meg a ± 12 V.

Adatátviteli formátumok. Az RS-232 interfész aszinkron soros adatátviteli módszert használ. Üzenetek továbbításának hiányában az adatvonalak logikai 1. állapotban vannak. Az üzeneteket keretekben továbbítják. Minden keret egy kezdőbitből, adatbitekből, paritásbitből és leállító bitekből áll. A kezdőbit logikai szintje mindig 0. A szabvány szerinti adatbitek száma 5, 6, 7 és 8. Leggyakrabban 8 vagy 7 bitet használnak. Stop bitek száma: 1 vagy 2. Stop bitek mindig az 1. logikai szinten vannak. Az RS-232 adatátviteli sebessége a következők közül választható: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 bps. A vevő generátorának szinkronizálása abban a pillanatban történik, amikor a start-bit megérkezik a kommunikációs vonalról az adóból.

A párhuzamos adatok sorosra konvertálására és fordítva az RS-232 interfészhez csatlakoztatott eszközöknek univerzális aszinkron UART adó-vevő modullal kell rendelkezniük. Ez a modul általában TTL szintű jelekkel működik. Az adókat és a vevőket ezeknek a jeleknek az RS-232 szintre történő átalakítására és fordítva használják.

Interfész eszközök csatlakoztatása. Az RS-232 szabvány feltételezi a DTE és DCE eszközök csatlakozóinak csapjainak közvetlen csatlakoztatását. Ha például DTE berendezés, két számítógép modem nélkül van csatlakoztatva, akkor csatlakozóik null modemkábellel vannak összekötve. Ebben az esetben több csatlakozási lehetőség is lehetséges. Ábrán. az a kapcsolatot mutat teljes kézfogási protokollal. 7 vezeték szükséges a kábelből. Ábrán. b példa egy null modem kapcsolatra, amely csak három kábelvezetéket igényel a kétirányú kommunikációhoz. Annak érdekében, hogy az eszközök adatátvitelre kerüljenek az interfészen keresztül, az RTS kimenetük a CTS bemenetükhöz, a DTR kimenetük pedig a DSR és DCD bemenetükhöz kapcsolódik. Így mind a DTE-1, mind a DTE-2 mindig készen áll az átvitelre.

Számítógépek csatlakoztatása null modemkábellel:

a) - teljes nyugtázási protokollal; b) - nyugtázó jelek nélkül

Az adatáramlás szabályozása azt jelenti, hogy meg lehet állítani, majd újra lehet folytatni az adatátvitelt anélkül, hogy elveszítené. Két protokoll opció használható: hardver és szoftver.

A hardver áramlásszabályozó protokoll jellemzően RTS / CTS kézfogás jelpárt használ. Ebben az esetben az egyik eszköz csatlakozójának RTS csapja a másik eszköz csatlakozójának CTS csapjához van csatlakoztatva. Ábrán. A 14.3. Ábra a DTE-1 eszköz (például számítógép) DTE-2 eszközhöz (például nyomtatóhoz vagy vezérlőhöz) történő egyirányú átvitelének diagramját mutatja.

Amikor a vevőkészülék (DTE-2) készen áll a vételre, jelet erősít az RTS csatlakozó tüskéjén. Az adó (DTE-1), miután megkapta ezt a jelet a csatlakozója CTS tűjén, továbbítja a következő adatbájtot. Ha az adócsatlakozón lévő CTS jel törlődik, az adás leáll. A CTS jel nem késleltetheti a már továbbított üzenetet. Ha kétirányú átvitelre (full duplex) van szükség, akkor a hardveres protokoll megköveteli az RTS és a CTS vonalak keresztösszekötését, amint az az ábrán látható. 14.3, szül.

A szoftverfolyamat -vezérlő protokoll abból áll, hogy a fogadó vég elküldi a speciális karaktereket az XOFF átvitel leállításához és az XON átvitel folytatásához. Ez feltételezi a kétirányú adatcsere -csatorna jelenlétét. Ennek a protokollnak a működése a következőképpen írható le. Az adó adatokat küld a TxD érintkezőjére, a vevő pedig a csatlakozó RxD tűjéről. Ha a fogadó eszköz nem tud adatokat fogadni, akkor XOFF bájtos szimbólumot küld a kommunikációs vonalra (TxD pin). Az adó, miután megkapta ezt a karaktert az RxD csapból, leállítja az átvitelt. Ezután, amikor a fogadó eszköz ismét készen áll az adatok fogadására, XON bájtos karaktert küld. Miután megkapta, az adó eszköz folytatja az adást.

Rizs. 14.3. Két DTE csatlakoztatása RTS / CTS hardver áramlásszabályozó protokollal: a) - egyirányú átvitellel; b) - kétirányú sebességváltóval

A csatlakozó kábel hossza. A kábel hossza befolyásolja a maximális adatátviteli sebességet. A szabványos kábel maximális hossza 15 méter, 19200 bps sebességgel. Az átviteli sebesség csökkentésével a kábel hossza jelentősen megnövelhető.

Az interfész előnyei Rs -232 : ezt a szabványt használó üzemi berendezések nagy flottája; a csatlakozó kábel egyszerűsége és alacsony költsége; az interfésszel való munkavégzéshez szükséges szoftverek egyszerűsége és elérhetősége.

Az interfész hátrányai : alacsony árfolyam; a csatlakozó kábel rövid hossza; alacsony zajállóság; az interfészt általában csak két eszköz (adó és vevő) csatlakoztatására tervezték.