Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Testen serieller Schnittstellen

Angenommen, Sie möchten Daten extrahieren. Dazu haben Sie ein serielles Gerät an den COM-Anschluss Ihres Computers angeschlossen.

Die erwarteten Daten werden jedoch nicht angezeigt, obwohl die Datenerfassungssoftware auf dem Computer installiert ist.

Was ist schiefgelaufen?

Sie vermuten dass das Problem an der RS232 Kommunikation liegt. Um diese Vermutung zu bestätigen, haben Sie beschlossen, einen Test der seriellen Schnittstelle durchzuführen. Sie wissen jedoch nicht genau, wie Sie dabei vorgehen sollen.

Um Ihnen zu helfen, haben wir diesen Leitfaden erstellt, der Schritt für Schritt erklärt, wie Sie eine serielle Schnittstelle testen. Er enthält einige vorläufige Überprüfungen, fortgeschrittene Methoden zur Fehlerbehebung und zusätzliche Möglichkeiten, um eine reibungslose Kommunikation zwischen dem seriellen Gerät und Ihrem Computer aufrechtzuerhalten.

Durchführung von Vorabüberprüfungen und Einrichtung des COM-Ports

Bei der seriellen Kommunikation können Probleme wie fehlende Daten auftreten, selbst wenn das serielle Gerät an den COM-Port Ihres Computers angeschlossen ist. Führen Sie einige grundlegende Tests der seriellen Schnittstelle durch, um die Ursachen für solche Probleme im Zusammenhang mit der RS232-Kommunikation zu identifizieren und zu beheben.

So führen Sie eine grundlegende Überprüfung des COM-Ports durch:

Überprüfen Sie die Kabel und physischen Verbindungen

Wenn Sie ein DTE-Gerät verwenden, müssen Sie möglicherweise einen Nullmodem-Adapter zum Testen der COM-Anschlüsse verwenden. Sie können auch versuchen, den Kabelstecker neu zu verdrahten, wenn Sie abenteuerlustig sind.

1. Die ersten anzuschließenden Drähte sind Masse, RXD und TXD.


2. Versuchen Sie anhand der Gerätedokumentation, die Signalleitung zu identifizieren, die die Ausgangsdaten überträgt, und verbinden Sie diese mit dem RXD des Computers.


3. Das TXD des Computers muss mit dem Signal verbunden sein, das Eingangsdaten an das Gerät überträgt. Achten Sie darauf, dass Sie sich nicht nur auf die Beschriftungen der Signale verlassen. Das gleiche Signal kann ein Eingang oder ein Ausgang sein, der vom Typ des verwendeten Geräts abhängt, z.B. ein Computer oder ein Modem.

Es kann schwierig sein, den von Ihnen verwendeten Gerätetyp zu bestimmen. In der Dokumentation werden diese Informationen häufig übersprungen, Sie können sie jedoch möglicherweise aus anderen Signalen des Geräts ableiten. Geräte vom Modemtyp haben DSR als Ausgang mit einem Zähler, der DTR als Ausgang verwendet. Wenn Sie die Richtung eines einzelnen Signals kennen, können Sie den Rest herausfinden. Einige Hersteller kehren die Kennzeichnung von Datensignalen für Modemtypen um. Gehen Sie daher vorsichtig vor.

Mit richtig benannten Signalen haben Sie:

• eine Computer-zu-Computer-Verbindung, die TXD mit RXD und RXD mit TXD verbindet.
• eine Verbindung zwischen Computer und Modem, die TXD mit TXD und RXD mit RXD verbindet.

Das Überkreuzen von Verbindungen auf diese Weise wird als Nullmodem-Anordnung bezeichnet. Möglicherweise müssen Sie einen Adapter kaufen, um diese Verbindung zu replizieren und den COM-Port-Test durchzuführen.

Sammeln Sie wichtige COM-Port-Details

Sie sollten wissen, welches Gerät an Ihren Computer angeschlossen ist. Sammeln Sie daher wichtige Daten über das serielle Gerät. Dies vereinfacht den Einrichtungsprozess und ermöglicht eine effektive Kommunikation zwischen dem Gerät und Ihrem Computer.

Hier sind die Daten, die Sie erfassen müssen:

• Anzahl der seriellen Schnittstellen: Zählen Sie, wie viele serielle Schnittstellen an Ihr Gerät angeschlossen sind.


• Datenbits: Die Datenübertragung in einer seriellen Kommunikation erfolgt byteweise. Berücksichtigen Sie daher die Anzahl der pro Byte gesendeten Bits.


• Stoppbits: Stoppbits kennzeichnen das Ende eines Datenrahmens oder Datenbytes. Sie geben dem empfangenden Gerät die Möglichkeit, sich auf das nächste Bit vorzubereiten. In allgemeinen Konfigurationen sind 1-2 Stoppbits üblich. Wenn Sie sich bezüglich der Stoppbits nicht sicher sind, können Sie den Wert auf 2 setzen. Dies ist im Allgemeinen unbedenklich, verlangsamt jedoch die serielle Kommunikation geringfügig.


• Baudrate: Ermitteln Sie die Baudrate in der seriellen Kommunikation. Dabei handelt es sich um die Übertragungsgeschwindigkeit oder die Rate, mit der Daten pro Sekunde übertragen werden. Man kann auch sagen, dass es sich um die Anzahl der pro Sekunde übertragenen Bits handelt. Wenn die Baudrate beispielsweise 9600 beträgt, kann die serielle Schnittstelle maximal 9600 Bits pro Sekunde übertragen.


• Parität: Überprüfen Sie die Parität in der seriellen Kommunikation. Dabei handelt es sich um eine Methode zur Fehlererkennung, um die Datenintegrität auf der Empfängerseite sicherzustellen. Wenn die Parität nicht übereinstimmt, meldet der Empfänger einen Fehler.

Hinweis: Weitere Informationen zu den COM-Port-Parametern finden Sie in der Gerätedokumentation.

So beheben Sie COM-Port-Verbindungsfehler über Serial Port Monitor

Laden Sie die Software COM Port Monitor von der offiziellen Webseite herunter um RS232 zu testen. Mit dieser professionellen RS232 Tester Anwendung können Sie COM-Port Tests durchführen. Auf diese Weise kónnen Sie COM-Port Fehler schneller erkennen und beheben, um eine reibungslose serielle Kommunikation zu gewährleisten.

Com Port Tester erfasst und zeigt alle Daten an, die über die COM-Ports eines Computers übertragen werden.

Serial Port Tester starten

Sobald die Einstellungen in Ordnung sind, können Sie eine neue Testsitzung starten, indem Sie die folgenden Schritte ausführen.

1. Starten des Serial Port Tester

2. Wählen Sie im Hauptmenü „Sitzung >>> Neue Sitzung“. Sie können auch die Tastenkombination „STRG + N“ verwenden oder in der Hauptsymbolleiste auf „Neu“ klicken.

3. Das Fenster "Neue Überwachungssitzung" wird angezeigt.

• Zeilenansicht zeigt detaillierte Informationen zu den Anforderungen an, die auf einer bestimmten seriellen Leitung gesendet werden.
• Tabellenansicht präsentiert die aufgezeichneten IRPs im Tabellenformat.
• Terminalansicht stellt die aufgezeichneten IRPs im Tabellenformat dar. Stellt die empfangenen Daten in einer Textkonsole mit ASCII-Zeichen dar.
• Modbusansicht zeigt empfangene und gesendete Modbus-Daten an (RTU und ASCII).
• Dump-Ansicht Zeigt alle gesendeten und empfangenen Daten an, die über eine serielle Leitung gesendet wurden.

Die Kontrollkästchen "Jetzt Überwachung starten" und "In neuem Fenster starten" steuern, wie die neue Überwachungssitzung eingeleitet wird.

Erfassungsoptionen: Sie können aus folgenden Optionen auswählen, was Sie überwachen möchten: Lesen/Schreiben, Erstellen/Schließen und Gerätesteuerung.

Legen Sie vor der Überwachung die Details des COM-Ports fest, der mit Ihrem Computer verbunden ist. Diese Parameter helfen Ihnen, die Daten besser zu verstehen.

nBaudRate: Gibt die Baudrate des seriellen Anschlusses an.

• Mögliche Werte für die Baudrate: Diese Werte können aus der folgenden Liste stammen: 110, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 38400, 56000, 57600, 115200, 128000, 256000. 9600, 19200, 38400, 57600 und 115200 sind am häufigsten und werden gut unterstützt.
• Standard-Baudrate: 110

nDataLength: Gibt die Anzahl der Datenbits pro Datenpaket an.

• Mögliche Werte für die Datenlänge: 5, 6, 7 und 8.
• Standarddatenlänge: 7

cParity: Gibt die Parität oder Fehlerprüfmethode in einer seriellen Kommunikation an.

• Mögliche Werte für die Parität:
  • • (E)ven
  • • (O)dd
  • • (M)ark
  • • (S)pace
  • • (N)one
• Default value: N (None)

nStopBits: Gibt die Anzahl der Stoppbits am Ende eines Datenrahmens an.

• Mögliche Werte für Stoppbits: 1, 1,5 und 2
• Standardwert für Stoppbits: 1

cHandflow: Gibt die Einstellungen zur Steuerung des Datenflusses (zwischen einem Gerät mit serieller Schnittstelle und einem Computer) an.

• Mögliche Werte:
  • • P = Hardware (RTS/CTS Leitungen)
  • • X = Xon/Xoff (Software-Flusskontrolle)
  • • N = Keine (keine Flusskontrolle)
• Standardwert: N (Keine)

Hinweis: Alle diese Informationen finden Sie in der Dokumentation Ihres seriellen Geräts. Dort erfahren Sie auch, wie Sie überprüfen können, ob der COM-Port funktioniert. Beachten Sie, dass die Geräteeinstellungen mit den Einstellungen des Serial Port Monitors übereinstimmen müssen.

4. Nachdem Sie die Optionen festgelegt haben, klicken Sie auf "Überwachung starten", um eine neue Sitzung zu beginnen.

5. Es wird ein neues Überwachungsfenster mit den von Ihnen ausgewählten Visualisierungen angezeigt.

6. Wählen Sie im Hauptmenü "Sitzung >>> Sitzung speichern/Sitzung speichern unter", um eine Sitzung zu speichern.

Alternativ können Sie in der Hauptsymbolleiste nach "Speichern" suchen und darauf klicken. Oder drücken Sie einfach die Tastenkombination STRG+S, um die Sitzung zu speichern.

7. Wenn Sie dazu aufgefordert werden, wählen Sie einen Dateinamen für die Sitzung. Auf diese Weise können Sie die Sitzung zu einem späteren Zeitpunkt mithilfe dieser Datei erneut laden und Ihre Arbeit fortsetzen.

Wenn Sie die Probleme bei der Kommunikation über die serielle Schnittstelle durch Ausführen der Schritte 1 bis 7 behoben haben, kehren Sie zu Schritt 1 zurück. Überprüfen Sie diesmal den Status der COM-Port-Leitungen.

Status der COM-Port-Leitungen

Sehen wir uns nun an, was jeder einzelne Status der seriellen Steuerleitungen tatsächlich bedeutet:

• RTS: Anzeige für "Request to Send"-Leitung
• CTS: Anzeige für "Clear to Send" (Sendefreigabe)
• DSR: Anzeige für "Daten senden bereit"
• DCD: Datenübertragungserkennungsanzeige
• DTR: Anzeige für Datenendgerät bereit
• RI: Ring-Leitungsanzeige

Basierend auf der Farbcodierung bedeutet der Status jeder Steuerleitung Folgendes:

• Grün: Hoher Level
• Rot: Niedriger Level
• Grau: Inaktiv oder unbekannter Status

Erweiterte Fehlerbehebung

Auch nach Durchführung grundlegender Überprüfungen und Behebung häufiger Probleme mit der seriellen Schnittstelle können während der seriellen Kommunikation komplexere Probleme auftreten. Infolgedessen werden die erwarteten Daten möglicherweise nicht angezeigt.

In diesem Fall benötigen Sie zusätzliche, erweiterte Methoden zur Fehlerbehebung, um das zugrunde liegende Problem zu erkennen. Lassen Sie uns diese Methoden nacheinander besprechen:

Führen Sie einen Loopback-Test durch

Bei einem Loopback Test, müssen Sie Daten von einem Gerät senden und über denselben COM Port zurückempfangen. Dieser Test überprüft, wie die serielle Kommunikation funktioniert.

Für diesen Test ist keine Hardware und Checks von Drittanbietern erforderlich:

• serieller Anschluss
• Kabelverbindung
• Software

Das Ziel eines Loopback-Tests ist es, Protokolle wie RS232, RS422, und RS485 eine ordnungsgemäße Kommunikation zu ermöglichen:

• RS232: Für dieses Protokoll verbinden Sie TXD und RXD-Pins.
• RS422/RS485: Für dieses Protokoll verbinden Sie TXD + mit RXD + und TXD - mit RXD -.

Sie müssen zusätzliche Pins anschließen, wie z.B. CTS mit RTS und DTR mit DSR für erweiterte Tests mit Hardware Flusskontrolle.

Durchführung von Loopback-Tests mit HyperTerminal

Sie können einen Loopback Test mit dem HyperTerminal Dienstprogramm durchführen, um den Vorgang zu vereinfachen.

HyperTerminal verwandelt Ihren Computer in ein Terminal. Dies bietet Ihnen zwei Vorteile:

• Durchführung von Kommunikationstests über serielle Schnittstellen
• Verbindung zu anderen Systemen herstellen

Sehen wir uns Schritt für Schritt an, wie Sie mit HyperTerminal einen Loopback-Test durchführen:

1. Eine neue Verbindung initiieren: Geben Sie dieser Verbindung einen Namen (z.B., "Loopback Test"). Wählen Sie nun ein Symbol aus.
   
2. Wählen Sie den COM-Port aus: Wählen Sie nach dem Herstellen der Verbindung den Port für den Test aus.
   
3. Flusskontrolle auswählen: Wählen Sie einen Flusskontrolltyp aus: Xon/Xoff, Hardware, oder Keine.
   
4. Den Test überprüfen: Geben Sie eine Textnachricht ein. Ihr Loopback-Test ist erfolgreich, wenn der Text in HyperTerminal erneut angezeigt wird.
   

Hardware-Handshake aktivieren

Richten Sie einen Hardware-Handshake ein, wenn Ihre Nachrichten auch nach korrekter Verkabelung der Signale nicht übertragen werden.

Der Hardware-Handshake stellt sicher, dass sowohl das sendende als auch das empfangende Gerät für die Datenübertragung bereit sind, sodass Sie den Datenfluss steuern können. So funktioniert er:

• Ein Gerät kann die Datenübertragung stoppen, wenn das andere Ende nicht bereit ist, die Daten zu empfangen.
• Wenn ein Computer noch nicht bereit ist, Daten zu empfangen, kann er das andere Gerät daran hindern, Daten zu senden.

Hinweis: Handshaking ist keine Funktion, die Sie häufig verwenden müssen, nur weil Ihr Computer diese Funktion unterstützt.

Wenn Sie sie jedoch verwenden müssen, verbinden Sie zunächst die Handshake-Leitungen mit festen Spannungen. Dadurch verhindern Sie, dass Sie die im Gerät laufenden Vorgänge stören. Außerdem sind in vielen Geräten Widerstände an die Handshake-Leitungen angeschlossen. Sie müssen diese also nicht selbst anschließen.

Falls Sie mit folgenden Problemen konfrontiert sind:

• Fehlende Nachrichten aufgrund eines Eingabepufferüberlaufs
• Dem Gerät fehlen Daten, weil unvollständige Nachrichten empfangen wurden

Verwenden Sie Handshakes im Serial Port Tester

Die Software Serial Port Tester benutztDTR/CTS Handshaking.

• Der DTR Ausgang zeigt an, dass das Gerät zum Empfang von Daten bereit ist
• Der CTS Eingang wird für die Datenflusssteuerung verwendet.

Der DTR sollte hoch gehalten werden, wenn kein Handshake erforderlich ist. Dies hilft dabei, ungenutzte Eingänge mit Ihrem Gerät zu verbinden.

Wenn Sie das Handshaking deaktivieren möchten:

• Verbinden Sie CTS mit RTS (Pins 8 und 7)
• Verbinden Sie DTR mit DCD und DSR (Pins 1, 4, und 6)

Nehmen Sie diese Einstellung an Ihrem Gerät vor.

Software-Handshake aktivieren

Ein Gerät sendet ein Xoff-Zeichen, um die Datenübertragung zu blockieren, wenn es keine weiteren Daten empfangen kann. Sobald das Gerät wieder bereit ist, Daten zu empfangen, sendet es das Xon-Zeichen.

So funktioniert das Xon/Xoff-Handshaking, und es ist eine softwarebasierte Datenflusssteuerung.

Wenn Ihr Gerät diese Art von Handshaking benötigt, wählen Sie im COM Port Tester das Xon/Xoff-Handshaking.

Fazit

Die Fehlerbehebung bei der seriellen Kommunikation und das Testen von COM-Ports kann schwierig sein. Nicht jedoch, wenn Sie die oben genannten Anweisungen befolgen.

Wenn Sie wissen möchten, wie Sie überprüfen können, ob der COM-Port in einer seriellen Kommunikation funktioniert, beginnen Sie mit Vorabüberprüfungen. Verwenden Sie nach und nach Software wie Serial Port Tester. Wenn Sie weiterhin Probleme mit der seriellen Kommunikation haben, beheben Sie diese mit fortgeschrittenen Methoden wie Software- und Hardware-Handshake- und Loopback-Tests.

Unabhängig davon, ob Sie Probleme aufgrund von Handshake-Protokollen, Port-Einstellungen oder Verkabelung haben, führen Sie die oben genannten Methoden Schritt für Schritt durch. Auf diese Weise können Ihr Computer und das serielle Gerät reibungslos kommunizieren und Daten austauschen.