Организация передачи данных между рс но 232. Распиновка COM порта(RS232). Используемые уровни сигналов

RS232 - это определение стандарта, который описывает интерфейс, использующийся для подсоединения устройств передачи данных к компьютеру. Впервые стандарт был разработан и принят в 60-е годы двадцатого столетия, но до сих пор своей актуальности не утратил. В 1991 году была подготовлена его последняя редакция EIA/TIA-232-E, которая используется и по сегодняшний день. Первой компанией, которая использовала его в своих компьютерах, была фирма IBM, а в наше время RS232 является частью структуры практически каждого персонального компьютера. Он получил название Communication port (COM-порт).

С помощью стандарта RS232 обеспечивается соединение между двумя устройствами: компьютером (Data Terminal Equipment) и само оборудование передачи информации (Data Communications Equipment). Знание этих обозначений в сокращенном варианте (DTE и DCE) важно знать для того, чтобы уметь разобраться с техническим описанием и порядком подключения и эксплуатации конкретных устройств. Любой уважающий себя программист знаком с данным стандартом.

DCE - чаще всего это модем, но RS232 подходит и для подключения других периферийных устройств, например, принтера или мыши. Передача данных осуществляется с помощью проводов. Аппаратная реализация стандарта обозначает тот факт, что он всегда работает на ПК независимо от того, какую операционную систему установили на компьютер. С COM-портом программы могут взаимодействоват ь абсолютно любыми средствами: с помощью функций BIOS, через компоненты операционной системы, посредством прямого кода микропроцессора, а также через компоненты языков высшего уровня. RS232 обеспечивает подсоединение компьютера к локальной сети интернет через технологию Ethernet, а также входит в систему передачи информации между персональным компьютером и промышленным оборудованием.

Одним словом, стандарт RS232 является универсальным. Но, несмотря на это, на смену ему пришли другие способы соединения компьютера с периферийными устройствами. Речь идет, например, о USB-портах.

Чем отличается RS-232 от USB

Стандарт отличается простотой программирования от USB, поэтому реализовать протокол обмена данными по этой более современной технологии было достаточно сложно. Этим активно занимались как специалисты, так и радиолюбители.

Неоспоримым преимуществом RS-232 является тот факт, что максимальная скорость, которая возможна при обмене через данный интерфейс, вряд ли будет перекрыта современными беспроводными устройствами связи. В последнее время наблюдается тенденция к ограничению мощности радиотрансиверов, которые используются для обмена данными по беспроводному соединению. Это не позволяет увеличить скорость передачи информации, которая сегодня составляет максимум 9600 бод, а с интерфейсом RS-232 - 115 200 бод.

Используемые уровни сигналов

Для стандарта RS-232 характерны два уровня сигналов - 0 и 1. Логическим 1 и 0 соответствуют разные уровни напряжения - отрицательный и положительный соответственно. При прохождении по кабелю сигнал может не только искажаться, но и ослабляться. По мере того, как увеличивается длина кабеля, растет ослабление. Это можно легко объяснить электрической емкостью кабеля. Поэтому его длина обычно ограничивается 17-ю метрами для обеспечения достаточной максимальной нагрузочной емкости, которая составляет 2500 пФ. При этом скорость передачи данных составит 9600 бит в секунду. В принципе, добиться нормальной работы кабеля и соединения можно и при гораздо большей его длине. Специалисты утверждают, что увеличить неэкранированный кабель им удалось в два раза, а экранированный - в пять. В каждом конкретном случае учитываются различный уровень электромагнитных колебаний.

Для обеспечения соединения необходим кабель, подсоединяемый по схеме "контакт в контакт". В основном используются ноль-модемные типы кабелей, в которых расположены перекрещивающиес я провода.

Передача информации

Стандарт RS232 считается последовательным интерфейсом, так как поток передается по принципу «первым зашел - первым вышел». Передача информационного потока происходит последовательно, бит за битом. Когда по кабелю не передается никакая информация, линия переходит в состояние логической 1.

Где используется Стандарт RS232

Сфера применения стандарта RS232 достаточно широка. Прежде всего, это узкоспециализиро ванное оборудование, датчики, встраиваемая техника, измерительные приборы. Несмотря на то, что до сих пор можно встретить его в некоторых компьютерах, перспектив у RS232 на будущее практически нет. Остались такие отголоски прошлого еще и в некоторых экономических и промышленных отраслях. Стандарт постепенно относят к числу устаревших, его все реже используют в современных устройствах обработки и передачи информации.

Взаимодействие различных приборов с компьютерной техникой через интерфейс RS-232 можно встретить на предприятиях, которые занимаются серийными испытаниями, проводят научные эксперименты. Это объясняется исключительной необходимостью автоматизации процессов получения, сбора и анализа данных и результатов.

Стандарт RS-232 активно используется в многофункциональ ных измерительных приборах, например, счетчике электроэнергии, оснащенном дополнительной функцией контроля за расходами по установленным тарифам. Через интерфейс RS-232 осуществляется считывание и передача данных.

В системе «Орион» интерфейс RS-232 используется для подключения пульта контроля и управления «С2000»/«С2000М» к СОМ-порту компьютера с установленным на нем АРМ «Орион»/«Орион Про».
В системах, допускающих работу под управлением АРМ «Орион»/«Орион Про» без резервирования пультом «С2000»/«С2000М» (например, в системах охранной сигнализации или контроля доступа), интерфейс RS-232 используется для подключения преобразователя интерфейса «С2000-ПИ» или «ПИ-ГР» к СОМ-порту компьютера. К преобразователю, в свою очередь, подключаются приборы системы «Орион» по интерфейсу RS-485. RS-232 имеет следующие ограничения: максимальная длина – 15 м и соединение только типа «точка-точка», т.е. непосредственно подключить несколько пультов к одному СОМ-порту нельзя.
В простейшем случае к компьютеру подключается только один пульт. Эта схема приведена на рис.

Недостатком такой схемы является отсутствие гальванической изоляции между приборами и компьютером. Схема подключения пульта к компьютеру с использованием повторителя интерфейсов «С2000-ПИ», обеспечивающего гальваническую изоляцию, приведена на рис.

ВНИМАНИЕ! Во избежание гальванической связи между компьютером и приборами пульт, повторитель и приборы нельзя подключать к одному источнику питания. Питание на пульт и «С2000-ПИ» должно подаваться от отдельного источника.
Пульту должен быть присвоен сетевой адрес, и установлен режим «КОМПЬЮТЕР» для работы по интерфейсу RS-232.

С помощью преобразователей интерфейсов RS-232/RS-485 с автоматическим переключением приема/передачи (например, «С2000-ПИ») можно подключить несколько пультов к одному СОМ-порту компьютера. Один преобразователь следует подключить к СОМ-порту компьютера, остальные - к пультам по интерфейсу RS-232, а затем объединить преобразователи по интерфейсу RS-485 (см. схему на рис. выше). Кроме того, преобразователи обеспечат гальваническую изоляцию компьютера от пультов и приборов.
Для работы по интерфейсу RS-232 каждому пульту нужно задать уникальный сетевой адрес и режим «КОМПЬЮТЕР».
При использовании АРМ «Орион» к одному СОМ-порту можно подключить до 127 устройств. Либо это будет один пульт «С2000»/ «С2000М» и до 126 приборов, схема как на рисунках выше. Либо это будет несколько пультов с подключёнными приборами, как на рис.

При этом общее количество и пультов, и приборов не должно превышать 127. В такой системе все приборы и пульты должны иметь уникальные сетевые адреса от 1 до 127, т.е. адреса приборов, подключенных к разным пультам, не должны пересекаться.
При использовании АРМ «Орион Про» к каждому COM-порту можно подключить либо до 127 приборов (приборы подключаются через преобразователи интерфейсов «ПИ-ГР», «С2000-ПИ» или «C2000 USB»), либо до 127 пультов «С2000» или «С2000М». К каждому пульту при этом можно подключить до 127 приборов. При организации системы по второму варианту компьютер опрашивает не приборы, а пульты. Пульты, в свою очередь, опрашивают подключённые к ним приборы. Каждому пульту должен быть задан сетевой адрес (от 1 до 127). Адресация приборов в системе имеет 3 уровня (номер COM-порта, адрес пульта, адрес прибора), поэтому адреса приборов, подключённых к разным пультам, могут пересекаться, как и адреса пультов, подключённых к разным COM-портам компьютера. Максимальное количество устройств, подключаемых к одному компьютеру с «Оперативной задачей Орион Про», на сегодняшний день составляет 1024.
Как уже было сказано, такая схема применяется в случае, если к COM-порту нужно подключить несколько устройств. На текущий момент АРМ «Орион» поддерживает только один СОМ-порт. АРМ «Орион Про» поддерживает до 20 физических СОМ-портов и до 127 виртуальных СОМ-портов. При использовании АРМ «Орион Про» каждый пульт можно подключать к своему COM-порту (используя схему с гальванической изоляцией или без).

В настоящее время не все компьютеры имеют СОМ-порт. Для решения задачи подключения приборов системы «Орион» к компьютеру с АРМ можно применить USB-COM преобразователи, например, «USB-RS485», а также PCI-плату расширения портов. Основные достоинства данных PCI-плат:

• возможность использовать до 8 COM-портов;
• поддержка интерфейса RS-232/RS-485.

Специалистами компании «Болид» была протестирована плата расширения COM-портов MOXA CP 118U. Она позволяет подключать приборы по интерфейсу RS-485 напрямую к ПК с АРМ «Орион Про» (без использования преобразователя интерфейса), а также подключать несколько пультов (каждый к своему СОМ-порту).

Подключение приборов к компьютеру через пульты «С2000»/«С2000М» позволяет б|ольшую часть функций управления приборами переложить с АРМ на пульты. Здесь важно учитывать, что каждый пульт может управлять только подключёнными к нему приборами, поэтому взаимодействие приборов, подключённых к разным пультам, возможно только через АРМ. При неисправности компьютера каждый пульт будет управлять подключёнными к нему приборами в соответствие с запрограммированной в нем базой данных. То есть система распадается на несколько независимых подсистем.

Полученные от приборов сообщения сохраняются в кольцевом энергонезависимом буфере пультов, объем которого составляет 8000 событий (для «С2000М» вер.3.0х). При восстановлении работы компьютера эти сообщения будут вычитаны АРМ.

Допустим, в системе используется несколько приборов «С2000-КДЛ», релейных блоков «С2000-СП1», клавиатур «С2000-К» и блоков индикации «С2000-БИ». Причём из-за ограниченного размера базы данных пульта требуется использовать несколько пультов «С2000»/«С2000М». Каждый пульт организует взаимодействие только подключённых к нему приборов. В частности, он позволит отображать на блоках индикации состояния своих разделов, управлять этими разделами с клавиатур и с самого пульта, автоматически управлять релейными выходами своих блоков «С2000-СП1» от своих разделов. Взаимодействие приборов, подключённых к разным пультам, возможно только через АРМ. При отключении компьютера с работающим на нем АРМ эта связь нарушается. Поэтому если требуется, например, организовать релейный выход, который должен отрабатывать состояние всех шлейфов сигнализации системы, и этот выход должен работать при отключении компьютера, лучше его организовать путём монтажного объединения выходов каждой подсистемы (параллельного или последовательного, в зависимости от требуемой тактики работы выхода).

При подключении к АРМ нескольких подсистем следует использовать пульты «С2000М», так как при использовании пультов «С2000» будут следующие ограничения:

1. Невозможно организовать централизованный контроль доступа;
2. Управлять взятием/снятием с охраны разделов с клавиатур «С2000-К» и блока «С2000-4», прибора «С2000-КДЛ» и т.п. можно только в рамках одной подсистемы на пульте «С2000». Это означает, что с какой-либо клавиатуры «С2000-К» можно управлять взятием/снятием с охраны разделов того пульта, к которому подключена клавиатура. Управление с этой клавиатуры приборами, подключёнными к другим пультам, невозможно. Из оперативной задачи АРМ можно управлять взятием/снятием с охраны разделов всех подсистем. При использовании пульта «С2000М» первое ограничение снимается. Что касается второго, то можно управлять взятием/снятием с охраны разделов одной подсистемы с помощью всех приборов другой подсистемы, за исключением клавиатур «С2000-К». Например, используя считыватели устройств «С2000-4», «С2000-2», «С2000-КДЛ». Также можно управлять взятием/снятием с охраны разделов одной подсистемы с пульта «С2000М» другой подсистемы. Клавиатуры «С2000-К» так же, как и в первом случае, работают только в рамках своей подсистемы.

Помимо схемы, представленной на предыдущем рисунке, подключить несколько пультов «С2000М» к компьютеру с АРМ можно при помощи ЛВС и преобразователей «С2000-Ethernet».

Основными достоинствами ЛВС являются:

• повсеместное использование сетей Ethernet;
• высокая помехозащищенность;

Также при использовании «С2000-Ethernet» возможно объединение приборов ИСО «Орион» через глобальную сеть Internet используя VPN туннель.

Для трансляции по указной схеме необходима устойчивая связь между VPN шлюзами (зависит от характеристик выделенных каналов Internet).

В «С2000-Ethernet» имеется поддержка прямой передачи данных по ЛВС, т.е. на стороне ПК с АРМ используется только сеть Ethernet, а ПО формирует один виртуальный COM-порт для группы удаленных «C2000-Ethernet» (см. рис.). При этом повышается быстродействие и упрощается монтаж системы, т.к. на стороне АРМ нет необходимости использовать COM-порт.

Обращаем Ваше внимание на то, что развёрнутые протоколы испытаний устройств передачи данных по различным каналам связи, о которых дальше будет идти речь, с необходимыми настройками можно найти на сайте сайт в разделе «Техническая поддержка»/ «Рекомендации по применению».

Ещё одним вариантом подключения пульта «С2000М» к компьютеру с АРМ является использование волоконно-оптической линии связи и преобразователей «RS-FX-MM» (для многомодовых ВОЛС), «RS-FX-SM40» (для одномодовых ВОЛС).

Основные достоинства ВОЛС:

• высокая помехозащищенность;
• искро-взрывобезопасность;
• высокая скорость передачи данных.

Компания «Болид» поставляет сертифицированные в соответствии с преобразователи информационных интерфейсов ИСО «Орион» в ВОЛС, которые могут применяться в том числе в системах АПС и пожарной автоматики. Максимальная длина передачи данных для преобразователя «RS-FX-MM» составляет 2 км, для преобразователя «RS-FX-SM40» - 40 км.

Организовать связь сетевого контроллера (компьютера с установленным АРМ «Орион»/ «Орион Про» или пульта «С2000»/«С2000М») с удаленными приборами ИСО «Орион» можно также с помощью стандартного цифрового канала связи в потоке Е1.

Основными достоинствами цифровых каналов связи являются:

• высокая помехоустойчивость;
• высокая степень защиты передаваемой информации;
• высокая скорость передачи данных;
• слабая зависимость качества передачи от длины линии связи.

Специалистами компании «Болид» была проверена работа системы «Орион» с применением мультиплексоров «ГМ-2» фирмы «Зелакс» для передачи сообщений по цифровому каналу связи в потоке Е1.

Интерфейсов. Определить их и знать все простому пользователю практически невозможно. Когда новичок решает собрать самостоятельно персональный компьютер, возникает много вопросов касательно совместимости. Сегодня мы узнаем, что такое интерфейсы RS-232.

Понятие

Если вы столкнулись с тем, что не знаете, что это за разъем и для чего он нужен, то разберемся далее в этом. Данный стандарт относится к физическому уровню и был разработан как «напарник» асинхронному интерфейсу. Чаще всего, вспоминая о RS-232, специалисты упоминают о последовательном порте ПК.

Так сложилось, что он часто применялся в сфере телекоммуникаций. Сейчас же известен всем благодаря развитию компьютеров. Его подключают к ПК в случае ненадобности высоких скоростей передачи данных, а также если синхронизируемое устройство не находится на дальнем расстоянии. Если же перед нами компьютер для офисной работы или развлечений, то интерфейсы RS-232 заменяются на USB.

История

В середине прошлого века началось активное развитие технологий, в частности телекоммуникаций. Каждая компания, которая занималась выпуском определенного оборудования, разрабатывала собственный стандарт для передачи данных. Соответственно, использовать подобные устройства было сложно, так как возникали проблемы с совместимостью.

Чтобы решить этот вопрос навсегда и стандартизировать все, что уже наработали, в 1962 году организовали специальную ассоциацию. Она сформировала рекомендации для производителя, которые назвала «Рекомендованный стандарт 232». Вот так появилась необходимость разрабатывать интерфейсы RS-232.

Теперь кодирование символов находилось в ограничениях от 5 до 8 бит. Напряжение сигнала не поднималось выше +25 В и не опускалось ниже -25 В. Была возможность организовать сервисные сигналы, которые в целом не обязательно было использовать. Передача данных происходила в двух режимах: синхронном и асинхронном. Благодаря всем установленным характеристикам, стандарт идеально подошел для телекоммуникационных оборудований.

Развитие

Уже через семь лет после основания стали появляться новые редакции. RS-232C был переработан в связи со всеми недостатками, которые удалось обнаружить за это время. Было решено назначить разъему DB25 25 контактов. Этот вариант стал действительно «работой над ошибками», поэтому не изменялся длительно время и стал базисным на долгие годы вперед.

Уже в 1983 году стали известны персональные компьютеры с использованием этого стандарта. Начали использовать приемопередатчик UART. В одной из новинок было аж 4 таких передатчика, которые получили название COM-порт.

Развитие подобных стандартов стало набирать обороты. Производители осознали принцип действий в таких ситуациях, поэтому сама Ассоциация начала терять господство. В 1986 году RS меняется на EIA. Когда права из одной компании перешли в другую, было выпущено еще пара вариаций стандарта. В целом ничего нового так и не внедрили в интерфейсы RS-232.

Работа

Благодаря этому стандарту стало возможно передавать данные или специальные сигналы между двумя устройствами, одно из которых терминал, а второе - коммуникационное. Передача осуществляется до 15 метров, а максимальная скорость может достигнуть 115200 бод. Интересно, что интерфейс прост в использовании и программировании. Эго часто используют, если нужно удлинить расстояние. Специалисты просто пропорционально снижают скорость.

Цели

Известно, что последовательный интерфейс RS-232 впервые был применен от телефонного модема к ПК. Из-за этого вскоре заполучил рудименты, среди которых была отдельная линия «Звонок». Со временем интернет-девайсы поменяли разъемы и стали подключаться с помощью USB. Сам же обозреваемый разъем никуда не исчез с интерфейсной панели, поэтому другие производители решили создавать к своим устройствам совместимые кабели, чтобы подключаться к системе. Так, стали известны компьютерные мыши с RS-232.

Сейчас этот интерфейс чаще встречается в узкоспециальных девайсах, промышленном оборудовании и микропроцессорных системах. В итоге, на современных нетбуках или ноутбуках кабель интерфейса RS-232 практически не встречается. А вот некоторые материнские платы стационарных систем все еще имеют этот разъем. В итоге, есть как одиночные слоты, так и колодка шлейфовая на материнке. Чтобы этот разъем не был бесполезным, некоторые предоставляют преобразователи.

Функционирование

Как известно, обозреваемый герой является дуплексным интерфейсом. Он передает данные как асинхронный последовательный интерфейс. По проводу проходит двоичный сигнал, который получил два уровня напряжения. Так происходит передача информации.

Если рассматривать логические показатели, то к «нулю» соотносимо положительное напряжение, а к «единице» - отрицательное. Чтобы данная структура работала как следует, разработчики используют большое количество микросхем «дров». Интерфейсы RS-232 обычно имеют не только стандартные линии входа и выхода, но и особые вспомогательные дорожки, чтобы управлять потоком с аппаратной стороны и регулировать специальные функции.

Линии

Интересно, что этот порт оснастили типом D, с 25 контактами. Каждый имеет свое сокращение и направление. Имеют полное название и отвечают за определенную характеристику. Так есть передаваемые и принимаемые данные, запрос и сброс передачи, положительное и отрицательное напряжение, выравнивание режима, синхронизация приемника, индикатор звонка и т.д.

Классы

Если перед нами терминальное устройство, то у него разъем будет оснащен контактами, если же связное - то отверстиями. Вроде как стандартное положение, но иногда случаются исключения. Сигналы интерфейс подключения RS-232 разделены по классам.

Последовательные материалы типа TXD, работают с независимым каналом последовательной передачи, который делится на первичные и вторичные. Линии работают, передавая информацию и получая её.

Управляющий тип RTS имеет в названии слово квитирование. Оно означает способ, при котором сигналы с последовательной линией связи начинают общение с одной передачи до фактической. Есть класс синхронизации. В этом режиме оборудования передают сигналы между собой, что позволяет упрощать передачу при декодировании.

Преобразователи

Прежде чем разобраться с преобразователем интерфейсов RS-232, стоит знать в принципе, что это и для чего необходимо. Чтобы было понятнее, преобразователь - это переходник. В том случае, если устройство имеет один разъем, но вам необходим другой, можно просто прикупить адаптер. Таким образом, все необходимые слоты либо становятся нужными, либо просто не занимают лишнее место.

В нашем случае, возможно использовать подключение оборудования с интерфейсами RS-232/422/485 для COM-портов. В итоге происходит гальваническая развязка стандартов, передача информации проходит в трудных условиях с электромагнитными помехами. Проблема в этом случае связана только с тем, что простого подключения не хватит, придется настраивать программный уровень.

В целом разное оборудование требует для передачи данных своих особых технологий. Поэтому, нужно работать с унифицированием протоколов, переводить данные в единый вид только при наличии преобразователя - невозможно. Задача такого адаптера состоит в том, что происходит адаптация вида информации, которые передаются между определенными частями системы со специальными технологиями.

Так, переработка пакетов проходит на программном этапе. Программа изменяет структуру материалов, которые передаются, использует иной протокол.

Классификация

Интересно, что любой преобразователь интерфейса RS-232 (etherne и другие), может характеризоваться по нескольким параметрам. Так, определяют стандарт, по типу оборудования и протоколам. Также рассматривают скорость передачи данных, которая определена максимальным количеством материалов за определенное время.

Следующий параметр - это возможное расстояние передачи данных, основанное на максимальном расстоянии узлов друг от друга, которые могут передавать информацию между собой, но при этом сохраняя её целостность. Линия передачи представлена средой, где как раз и происходит передача данных. Среди параметров есть количество «дров» и приемников, а также возможен анализ схемы «конектинга» основных компонентов.

Примеры

Чтобы интерфейсы RS-232 корректно работали в паре с RS-485/422, необходимо обзавестись не просто преобразователем, а программным управлением. Стоит помнить, что клеммы не все задействованы, поэтому из 10 остается только тройка передачи/приема данных и сигнального заземления. В итоге сам процесс преобразования представлен побитовой переработкой данных из одной формы в другую. В этот момент преобразование протоколов не происходит, как и трансформация «дров» порта ввода/вывода.

Строго говоря, кабель RS-232 - это наименование стандарта, описывающего интерфейс соединения с компьютера с устройством RS - recommended standard, переводится как "рекомендованный стандарт", а 232 - номер типа. Он был разработан еще в 60-х годах прошлого века. Сегодня новая редакция этого стандарта, которую приняли в 1991 году ассоциации телекоммуникационной и носит название EIA/TIA-232-E. Однако большинство людей продолжают использовать название "кабель RS-232", которое намертво "приросло" к интерфейсу.

Указанный выше интерфейс обеспечивает соединение следующих устройств: DTE (Data Terminal Equipment) — ООД (Оконечное Оборудование Данных), и DCE (Data Communications Equipment) — ОПД (Оборудование Передачи Данных). Под ООД обычно подразумевается персональный компьютер, а под ОПД - модем. Хотя кабель RS-232 используется также для подключения к ПЕОМ других периферийных устройств (принтер, мышь и т. д.), а также для соединения с другими компьютерами или контроллерами. Важно помнить обозначения DCE и DTE, так как они используются в наименованиях сигналов интерфейсов и помогают разбираться с описанием требуемой реализации устройства.

Изначально кабель RS-232 имел 25-контактный соединитель типа DB25. Устройство типа DTE оснащалось разъемом-розеткой («мама»). Позднее стали использовать «урезанный» вариант интерфейса с 9-контактными соединителями DB9. Такой вид кабеля распространен и в наши дни.

Распайка кабеля RS-232

Ниже приводится назначение выводов 9-контактнго соединителя типа DB9. Перечень показывает распайку разъема («папа») оборудования обработки данных, например персонального компьютера. Розетка прибора передачи данных распаивается таким образом, что оба разъема стыкуются через кабель или напрямую «контакт в контакт».

1. Carrier Detect - наличие несущей частоты.

2. Received Data - принимаемые данные.

3. Transmitted Data - передаваемые данные.

4. Data Terminal Ready - готовность ООД.

5. Signal Ground - общий.

6. Data Set Read - готовность ОПД.

7. Request To Send - запрос на передачу.

8. ClearToSend - готов передавать.

9. Ring Indicator - наличие сигнала вызова.

Данные передаются по цепям RD и TD. Остальные цепи предназначаются для отображения состояния DTR и DSR устройств, управления передачей CTS и RTS, а также индикации состояния RI и CD линий. Только при подключении к персональному компьютеру внешнего модема используется полный набор цепей. При подключении других таких как контроллеры или мыши, используются выборочные цепи, необходимые для конкретного оборудования. Они зависят от программной и аппаратной реализации устройства.

Описание и технические параметры

Стандарт четко определяет максимально возможную длину кабеля RS-232 - 15 метров со скоростью передачи данных 9600 бит/с. Однако на практике проверено, что устойчивая работа достигается и при большей длине провода. Считается, что при применении неэкранированного кабеля можно увеличить длину до 30 метров, а при использовании экранированного - до 75 метров. И это без потери Если же понизить скорость примерно вдвое, то длина кабеля увеличивается также вдвое. Рекомендуется использовать кабель на основе в таком случае каждый сигнальный провод состоит в паре с общим проводом. Не рекомендуется объединять экран кабеля с общим сигнальным.

Часто можно встретить кабель RS-232- USB. Он представляет собой стандартный интерфейс, на одном из концов которого используется

В предыдущем уроке я перечислил параметры интерфейсов, которые в большей мере влияют на помехоустойчивость. На первое место я поставил уровень сигналов в линии связи. Чем больше амплитуда сигнала, тем труднее помехе исказить сигнал до недопустимого состояния. Например, в стандартном интерфейсе UART:

• уровень логического 0 около 0 В;
• уровень логической 1 около 5 В;
• порог срабатывания входов приблизительно 2,5 В.

Значит, для того чтобы вызвать ложное срабатывание помехе или наводке, достаточно изменить напряжение в контуре передачи на 2,5 В (5 – 2,5 В или 0 + 2,5 В).

Вывод – для повышения помехоустойчивости необходимо увеличить напряжение сигналов в линии связи. Именно по такому пути пошли разработчики стандарта интерфейса RS-232.

Общее описание интерфейса RS-232.

Это один из самых распространенных в недавнем прошлом интерфейсов. Он был штатным устройством в любом персональном компьютере. В компьютерах RS-232 называется COM портом, в переводе - коммуникационный интерфейс. Практически вся аппаратура подключалась к компьютеру через COM порт.

Как правило, RS-232 присутствует и на современных системных платах. Часто он просто не выведен на заднюю стенку системного блока. Если же на компьютере нет COM порта, то его всегда можно реализовать с помощью простого преобразователя USB-COM, обычно встроенного в кабель.

Схема подключения устройств через RS-232 ничем не отличается от схемы для интерфейсов UART.

В минимальном варианте это два сигнала с общим проводом. Даже названия у сигналов такие же, как у UART.

Единственное отличие это уровни напряжения сигналов. Для RS-232 приняты следующие параметры:

Обычно логическим уровням сигнала 0/1 соответствуют напряжения +12 /- 12 В. Пороги срабатывания приемника четко нормированы: 0/1 соответствуют напряжениям +3 / -3 В. В диапазоне -3 … +3 В состояние сигнала считается неопределенным. Оно остается прежним до тех пор, пока уровень сигнала не достигнет противоположного порога.

При таких параметрах сигналов, для того чтобы вызвать ложное срабатывание помеха должна навести в контур передачи напряжение:

• + 15 В для состояния логической 1 (-12 В увеличить до + 3 В);
• - 15 В для состояния логического 0 (+12 В уменьшить до - 3 В).

Сравните с аналогичным значением напряжения помехи для UART, равным 2,5 В. Увеличение амплитуды сигналов и порога срабатывания одинаково благоприятно сказывается на всех видах помех:

• помехи и наводки от внешних электромагнитных полей;
• взаимное влияние линия связи:
• земляные помехи и токи утечек в общем проводе.

Все остальные проблемы UART остаются в RS-232:

• отсутствие гальванической развязки;
• общий провод, который не позволяет эффективно использовать витые пары;
• помехи по контуру заземления.

Можно привести схему влияния помех на сигналы в линиях связи RS-232. Эта абсолютно та же схема из предыдущего урока для интерфейса UART.

Тем не менее, одно повышение уровня сигналов позволило значительно увеличить максимальную длину линии связи. Стандарт RS-232 нормирует максимально допустимое расстояние между абонентами 15 м. И это для соединения простыми неэкранированными проводами.

В зависимости от конкретных условий (экранированных проводов, снижения скорости передачи, общей земли и т.п.) расстояние между устройствами может достигать нескольких десятков метров.

Параметры интерфейса RS-232.

Есть отечественные, еще советские ГОСТы. В них интерфейс RS-232 назван ”Стык С2”, очевидно из идеологических соображений.

Основные параметры я свел в таблицу.

Разъемы интерфейса RS-232.

Кроме известных нам сигналов TxD и RxD стандарт на интерфейс описывает еще несколько необязательных сигналов, предназначенных для управления потоком данных. В компьютерном COM порте эти сигналы реализованы. Ими можно произвольно управлять из программы.

Как правило, дополнительные сигналы используются как универсальные входы и выходы. Например, сигнал DTR сбрасывает микроконтроллер плат Ардуино при загрузке программы из Arduino IDE. Я не буду подробно описывать их стандартное назначение.

Первоначально в интерфейсе RS-232 применялись 25 контактные разъемы DB-25. Затем стандартным разъемом стал 9 контактный DB-9.

В настоящее время стандартным разъемом интерфейса RS-232 является DB-9.

В обоих случаях со стороны блочной части используются вилки, а кабельная часть это розетки.

В таблице приведено назначение контактов RS-232 для обоих типов разъемов.

Схемотехническая реализация RS-232.

Для того, чтобы из интерфейса UART сделать RS-232 достаточно добавить преобразователи уровней сигналов. Преобразователи не осуществляют никаких логических действий. Они просто конвертируют сигналы логических уровней 0/5 В в уровни +12 / -12 В и наоборот.

Преобразователи можно реализовать на дискретных элементах. Вот схема приемника на базе инвертирующего транзисторного ключа.

Передатчики реализовать на дискретных элементах гораздо сложнее. Требуется двух полярный ключ и два питания к нему + 12 В и – 12 В. Иногда используют транзисторные ключи формирующие выходной сигнал 0 / 5 В. Некоторые приемники RS-232 работают с таким сигналом, некоторые нет. В любом случае нормальная работа интерфейса с такими сигналами не гарантируется.

Для реализации полноценного двухстороннего обмена лучше использовать интегральные преобразователи RS-232. Их существует множество. Я предпочитаю микросхемы MAX232, SP232, ADM232.

Это микросхемы разных производителей, но с одинаковыми функциями, параметрами, назначением выводов. Я собираюсь сделать их обзор в разделе электронные компоненты.

В 16 выводном корпусе реализованы преобразователи уровней для 2 входных и 2 выходных сигналов RS-232. Питаются преобразователи от одного напряжения 5 В. Необходимые для передатчиков напряжения + 12 В и – 12 В вырабатываются на внутренних конденсаторных инверторах. Микросхема требует подключения 5 внешних компонентов, все конденсаторы.

Подключение платы Ардуино через интерфейс RS-232.

Думаю после всего выше написанного подключение платы Ардуино к компьютеру или соединение плат Ардуино между собой через RS-232 не вызовет никаких проблем.

Надо добавит к плате преобразователь уровней RS-232. Можно использовать готовый модуль, например, этот.

Программы из уроков 48 и 49 должны без проблем работать с RS-232. Мы ничего не поменяли в логике работы сети. Изменили только уровни сигналов.

Интерфейс RS-422.

Очень коротко расскажу об этом интерфейсе. Он применяется крайне редко.

Это радиальный интерфейс, в котором передача сигналов происходит дифференциальным способом. Для подключения каждого сигнала используется витая пара из двух проводов (линий). Передатчики формируют на линиях противофазные логические уровни, а приемники воспринимают разность напряжения между линиями. В результате значительно повышается помехоустойчивость системы.

Способ передачи сигналов, электрические параметры RS-422 полностью соответствуют требованиям интерфейса RS-485. Отличие только в том, что RS-422 радиальный интерфейс, а RS-485 – шинный. Через первый можно связать только 2 устройства между собой, а вторым интерфейсом можно соединить одной линией связи несколько устройств.

Подробно об этом всем я расскажу в уроке про RS-485. А сейчас коротко приведу основные параметры RS-422.

В следующем уроке расскажу об интерфейсе ИРПС, очень простом, но эффективном способе передачи данных.