Die serielle RS232-Kommunikation wird nicht so schnell unterbrochen. Trotz der Innovationen in der seriellen Kommunikation die andere Protokolle wie USB, Wlan und Ethernet eingeführt haben, ist die RS232-Kommunikation immer noch weit verbreitet. Es gibt einige Gründe für die Langlebigkeit des RS232-Protokolls. Einer ist eine bessere Beständigkeit gegen Leitungsrauschen als andere Protokolle. Das RS232-Kommunikationsprotokoll eignet sich auch besser zum Übertragen von Signalen über größere Entfernungen als von I2C- oder TTL-Geräten erzeugte Signale. Es ist auch standardmäßig mit vielen Computern und Herstellern von Peripheriegeräten kompatibel.
Inhaltsverzeichnis:
- Was ist das RS232-Protokoll?
- Standards von RS232
- RS232 Pinbelegung
- Protokollformat
- Handshake in RS232
Was ist das RS232-Protokoll?
Die formale Spezifikation des RS232-Protokolls definiert es als serielle binäre Datenübertragungsschnittstelle zwischen DTE-Geräten und DCE-Geräten. Ein DTE- oder Datenendgerät wie ein Computer befindet sich an einem Ende der seriellen RS232-Verbindung. Datenkommunikationsgeräte (DCE) wie ein Modem befinden sich am anderen Ende der Verbindung.
Dieses Diagramm zeigt die Verbindung zwischen einem RS232-DTE (Computer) und einem RS232-DCE (Modem). In dem Beispiel sendet das DTE die Binärdaten "11011101" an DCE und das DCE sendet die Binärsequenz "11010101" an das DTE-Gerät..
RS232 definiert die elektrischen Standards, Betriebsmodi, gemeinsamen Spannungspegel und die Anzahl der Bits, die zwischen einem DTE und einem DCE übertragen werden. Dies ist das Standardübertragungsprotokoll, das über landgestützte Telefonleitungen verwendet wird.
Standards von RS232
Die elektrischen Spezifikationen der RS232-Schnittstelle wurden 1969 definiert. Sie beschreiben die vom Protokoll verwendeten elektrischen Spannungen, Baudrate, Betriebsmodi, Leitungsimpedanz und Anstiegsrate.
RS232-Spannungspegel
Die Netzspannungen von RS232 reichen von -25 V bis + 25 V. Sie sind als Signal- und Steuerspannungen definiert.
Eine Signalspannung zwischen -3 V und -25 V stellt eine logische '1' dar, wobei Spannungen zwischen + 3 V bis + 25 V eine logische '0' darstellen. Steuerspannungssignale verwenden eine negative Logik, wobei die logische '1' -3 V bis -25 V und eine logische '0' + 3 V bis + 25 V anzeigt. Ein Spannungswert zwischen -3 V und + 3 V wird als unbestimmt angesehen.
Baudrate
Die Baudrate beschreibt die Anzahl der Binärbits, die pro Sekunde übertragen werden. Im RS232-Protokoll werden Baudraten von 110 bis 230400 unterstützt. Am häufigsten werden Baudraten von 1200, 4800, 9600 und 115200 beobachtet. Die Baudrate bestimmt die Geschwindigkeit, mit der die Übertragung erfolgt, und muss für beide Seiten der Kommunikation gleich sein.
Arbeitsmodi
RS232-Geräte verwenden Single-Ended-Signalisierung (Zweidraht), um die Datenübertragung durchzuführen. Bei dieser Art der Verkabelung ist ein Draht geerdet, während der andere zur Übertragung einer variablen Spannung verwendet wird. Sie können durch das Rauschen beeinflusst werden, das durch Unterschiede in der Erdspannung der Treiber- und Empfängerschaltungen erzeugt wird. Ein Vorteil der Single-Ended-Methode besteht darin, dass weniger Drähte benötigt werden, um die Kommunikation zu ermöglichen.
Leitungsimpedanz
Die Impedanzüberbrückung zwischen dem RS232-Treiber und dem Empfänger liegt im Bereich von 3KΩ bis 7KΩ und soll die Spannungsübertragung zwischen Geräten maximieren.
Anstiegsgeschwindigkeit
Die Rate, mit der der RS232-Treiber reagiert, wird als Anstiegsrate bezeichnet. Sie wird durch die vom Treiber registrierten Eingangsspannungsänderungen bestimmt. Das RS232-Protokoll definiert eine minimale Anstiegsgeschwindigkeit mit langsamen Anstiegs- und Abfallzeiten. Dies soll das Cross-Talk zwischen benachbarten Signalen minimieren. Die normale maximal zulässige Anstiegsgeschwindigkeit beträgt 30 V / µs.
RS232 Pinbelegung
Für die Kommunikation zwischen DTE und DCE über das RS232-Protokoll werden entweder DB9- oder DB25-Konnektoren verwendet. Beide Arten von D-Sub-Steckern haben männliche und weibliche Anschlüsse. DB25-Steckverbinder verwenden 25 Pins und DB9 verwenden 9, wobei jeder Pin einer RS232-Pinbelegung eine bestimmte Funktion hat. Diagramme der DB9-Pinbelegung und der DB25-Pinbelegung sind unten zu sehen.
Die serielle RS232-Schnittstelle verfügt über neun Pins und ist in männlichen oder weiblichen Modellen erhältlich.
Die serielle RS232C-Kommunikationsschnittstelle ist eine aktualisierte Version von RS232. Es behält alle Merkmale des ursprünglichen Standards bei, verwendet jedoch 25 Stifte. Von den 25 oder 9 Pins eines Steckers werden nur drei zum Anschließen von Endgeräten verwendet.
Funktionsbeschreibung
Zusätzlich zur Angabe der elektrischen Eigenschaften definiert das RS232-Protokoll die Funktionen jedes in der Schnittstelle verwendeten Signals. Dazu gehören Steuer- und Zeitsignale, gemeinsame Masse und Datensignale. Hier ist eine Tabelle der Signale und Funktionen, aus denen die RS232-Pinbelegung besteht.
RS232 liefert auch sekundäre Signale, die die oben beschriebenen primären Signale ergänzen. Dazu gehören sekundäre TxD-, TxD-, DTE-, RTS- und DCD-Signale, mit denen Verbindungen zwischen DCE- und DTE-Geräten konfiguriert werden können.
Protokollformat
Eine über das RS232-Protokoll übermittelte Nachricht beginnt mit dem Senden eines Startbits '0'. Darauf folgen sieben Bits von ASCII-Daten mit einem Paritätsbit, das zu Überprüfungszwecken angehängt wird. Die Paritätsbits bestimmen die Gültigkeit der Nachricht. Die Übertragung wird mit einem Stoppbit einer binären '1' beendet. Normalerweise werden entweder ein oder zwei Stoppbits gesendet.
In dem obigen Diagramm wird das ASCII-Zeichen 'A' mit einem seriellen Binärstrom von '1' und '0' übertragen. Es gibt eine voreingestellte Verzögerung zwischen der Übertragung jedes Bits, wenn die Leitung als inaktiv betrachtet wird.
Handshaking bei RS232
Der Prozess des Austauschs von Informationssignalen zwischen einem Sender und einem Empfänger wird als Handshaking bezeichnet. Durch diese Signale wird eine Kommunikationsverbindung zwischen dem Sender und dem Empfänger aufgebaut. Es gibt zwei Arten von RS232 Handshaking: Hardware und Software Handshaking.
DB9- und DB25-Anschlüsse werden für das RS232-Handshaking verwendet. Nur die TxD- (Transmitter) und RxD-Pins sind über Kreuz gekoppelt, wenn kein Handshaking implementiert ist. Die anderen Pins wie RTS, CTS, DSR und DTR sind per Loopback verbunden..
Wenn Handshake aktiviert ist, werden die RTS- und CTS-Signale sowie die DTR- und DSR-Pins über Kreuz gekoppelt.
Vorteile
Das RS232-Protokoll bietet mehrere Vorteile, die es zu einem weit verbreiteten Standard in der seriellen Kommunikation gemacht haben. Darunter:
- Das einfache Design des Protokolls.
- Reduzierter Hardware-Overhead im Vergleich zur parallelen Kommunikation.
- Kompatibilität mit DTE- und DCE-Kommunikation.
- Ein kostengünstiges Protokoll für die Entwicklung.
- Sehr empfehlenswert für Kurzstreckenanwendungen.
Nachteile
Das RS232-Protokoll weist bestimmte Nachteile und Einschränkungen auf. Sie können keine Vollduplex-Kommunikation mit dem Standard verwenden. Die Tatsache, dass es sich um ein Single-Ended-Protokoll handelt, kann das Erdpotential verschieben. RS232 wird für die Fernkommunikation nicht empfohlen, da längere Kabel ein Übersprechen verursachen, das sich auf die serielle Übertragung auswirkt.
