Меню

Главная
Случайная статья
Настройки
RS-232
Материал из https://ru.wikipedia.org

RS-232 (англ. Recommended Standard 232, другое название EIA232[1]) — стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса (UART). Устройство, поддерживающее этот стандарт, широко известно как последовательный порт персональных компьютеров. Исторически стандарт имел широкое распространение в телекоммуникационном оборудовании. В настоящее время используется для подключения к компьютерам широкого спектра оборудования, нетребовательного к скорости обмена, особенно при значительном удалении его от компьютера и отклонении условий применения от стандартных. В компьютерах, занятых офисными и развлекательными приложениями, практически вытеснен интерфейсом USB.

RS-232 обеспечивает передачу данных и некоторых специальных сигналов между терминалом (англ. Data Terminal Equipment, DTE) и коммуникационным устройством (англ. Data Communications Equipment, DCE) на расстояние до 15 метров на максимальной скорости (115200 бод). Так как этот интерфейс известен не только простотой программирования, но и неприхотливостью, в реальных условиях это расстояние увеличивается во много раз с примерно пропорциональным снижением скорости.

Протокол интерфейса предполагает два режима передачи данных — синхронный и асинхронный, а также два метода управления обменом данных — аппаратный и программный. Каждый режим может работать с любым методом управления. В протоколе также предполагается вариант управления передачей данных по специальным сигналам, устанавливаемым хостом (DSR — сигнал состояния готовности, DTR — сигнал готовности передачи данных).

Для передачи данных по интерфейсу RS-232 используется код NRZ, который не является самосинхронизирующимся, поэтому для синхронизации используются стартовый и стоповый биты, позволяющие выделить битовую последовательность и синхронизировать приёмник с передатчиком.

Содержание

Назначение

Изначально создавался для подключения телефонных модемов к компьютерам[источник не указан 2532 дня]. В связи с такой специализацией имеет рудименты, например, в виде отдельной линии RING («звонок»). Постепенно телефонные модемы перешли на другие интерфейсы (USB), но разъём для RS-232 имелся на всех персональных компьютерах, и многие изготовители оборудования использовали его для подключения своего оборудования (например, компьютерной мыши).

В настоящее время чаще всего используется в промышленном и узкоспециальном оборудовании, встраиваемых устройствах. На портативных компьютерах (ноутбуках, нетбуках, КПК и т. п.) широкого применения RS-232 не нашёл, однако материнские платы стационарных персональных компьютеров до недавнего времени ещё содержали RS-232 — либо в виде разъёма на задней панели, либо в виде колодки для подключения шлейфа на плате. Также возможно использование переходников-преобразователей. Кроме того, RS-232 имеется на некоторых телевизорах и ресиверах, в частности, спутниковых, где предназначен в том числе для обновления встроенного ПО через компьютер.

Часто этот стандарт используется для взаимодействия микроконтроллеров различных архитектур, имеющих в своем составе интерфейс UART, с другими цифровыми устройствами и периферией.

Принцип работы

RS-232 — проводной дуплексный интерфейс. Метод передачи данных аналогичен асинхронному последовательному интерфейсу UART.

Информация передаётся по проводам двоичным сигналом с двумя уровнями напряжения (код NRZ). Логическому «0» соответствует положительное напряжение (от +5 до +15 В для передатчика), а логической «1» — отрицательное (от 5 до 15 В для передатчика). Для электрического согласования линий RS-232 и стандартной цифровой логики UART выпускается большая номенклатура микросхем драйверов, например, MAX232.

Помимо линий входа и выхода данных, RS-232 регламентировал ряд необязательных вспомогательных линий для аппаратного управления потоком и специальных функций.




Цепи передачи данных и контрольные сигналы

Таблица сигналов
Стандарт ITU-T V.24/V.28 Стандарт TIA[англ.]/EIA-232 Неофициальное общепринятое обозначение Направление Описание Примечания
Цепь Название сигнала Цепь Название сигнала
Часто
102 Signal ground or

common return

AB Signal Common GND — Общий сигнальный провод Точка отсчёта уровней всех сигнальных цепей и цепей данных.
103 Transmitted data BA Transmitted Data TxD

TX

DTE >>> DCE Цепь последовательной передачи данных.

Данные формируются в соответствии с соглашением UART.

По стандарту передача данных в линию производится при ASSERTED CD(DTR),CA(RTS), CC(DSR), и CB(CTS).

Передача команд для DCE производится при ASSERTED CD(DTR) и CB(CTS) и DEASSERTED CA(RTS и CC(DSR)

104 Received Data BB Received Data RxD

RX

DTE <<< DCE Цепь последовательного приёма данных.

Данные формируются в соответствии с соглашением UART.

105 Request to send CA Request to send RTS DTE >>> DCE Запрос на передачу данных.

DTE устанавливает CA(RTS) в ASSERTED при передаче по цепи BA (TxD) данных (в линию). При сброшенном (DEASSERTED) сигнале CA(RTS) передаются управляющие команды для DCE.

Сигнал CJ конкурирует с CA, по скольку используют тот же вывод на всех стандартных разъёмах.

Использование того или иного сигнала определяется спецификой и реализацией DCE. Важный сигнал для полудуплексной связи. Так же используется при работе с интеллектуальными DCE, для отделения потока команд от потока данных.

133 Ready for receiving CJ Ready for receiving RTS DTE >>> DCE Готовность к приёму данных.

Устанавливается в состояние ASSERTED когда DTE готов принимать данные. Используется для аппаратного контроля потока.

Сигнал CJ конкурирует с CA, по скольку используют тот же вывод на всех стандартных разъёмах.

Использование того или иного сигнала определяется спецификой и реализацией DCE. Используется в паре с CB(CTS) для двустороннего аппаратного контроля потока данных.

106 Ready for sending CB Clear to send CTS DTE <<< DCE Разрешение на передачу.

ASSERTED говорит о готовности DCE к приёму DEASSERTED — DCE не готов. DTE должен приостановить передачу данных

Используется для аппаратного контроля потока данных.

Для двустороннего контроля используется в паре с CJ(RTS).

108/2 Data terminal ready CD DTE Ready DTR DTE >>> DCE Сигнал готовности DTE.

Информирует DCE о том, что DTE готов к работе.

107 Data set ready CC DCE Ready DSR DTE <<< DCE Сигнал готовности DСE.

Информирует DTE о готовности DCE и/или канала связи.

Используется модемами для обозначения направления потока данных BA(TxD), повторяя значение CA(RTS)

ASSERTED CA(RTS) и CC(DSR) — данные в линию. DEASSERTED CA(RTS) и CC(DSR) — поток управляющих команд.

109 Data channel received

line signal detector

CF Received Line Signal Detector CD

DCD

DTE <<< DCE Обнаружена несущая.

Информирует DTE о готовности линии и/или удалённого (находящегося на другом конце линии) DCE.

125 Calling indicator CE Ring indicator RI DTE <<< DCE Запрос на установку соединения.

Информирует DTE о запросе на установку соединения с другого конца линии.

Сигнал CE конкурирует с CK, по скольку используют тот же вывод на всех стандартных разъёмах.

Использование того или иного сигнала определяется спецификой и реализацией DCE.

135 Received energy present CK Received Energy Present RI DTE <<< DCE Присутствует входящий сигнал. Предупреждает DTR о наличии принимаемых данных. Сигнал CK конкурирует с CE, по скольку используют тот же вывод на всех стандартных разъёмах.

Использование того или иного сигнала определяется спецификой и реализацией DCE.

— — — Protective Ground

and/or Shield

PG — Защитная земля и/или экран кабеля. Линия для выравнивания потенциалов систем.

В зависимости от условий эксплуатации может как иметь соединение с AB(GND) так и изолироваться от него. Может быть соединен с защитным экраном кабеля.

Редко
111 Data signal rate selector (DTE) CH Data signal rate selector DSRS DTE >>> DCE Сигнал выбора скорости данных.

Генерируется DTE. ASSERTED — Высокая скорость. DEASSERTED — Низкая скорость.

Выбирается одна из двух предустановленных скоростей.

Не допускается использование совместно с CI в одном подключении.

112 Data signal rate selector (DCE) CI Data signal rate selector DSRS DTE <<< DCE Сигнал выбора скорости данных.

Генерируется DCE ASSERTED — Высокая скорость. DEASSERTED — Низкая скорость.

Выбирается одна из двух предустановленных скоростей.

Не допускается использование совместно с CH в одном подключении.

113 Transmitter signal element timing (DTE) DA Transmitter Signal Element Timing (DTE source) ETC

TST out

DTE >>> DCE Тактовый сигнал линии передачи.

Генерируется DTE. Переход из лог. 1 к лог. 0 соответствует передаче бита на линии BA(TxD)

Сигнал выводится DTE постоянно, пока включён DCE. (Если вообще представлен)

Сигнал используется только если DCE не генерирует сигналы DB(TC),DD(RC).

114 Transmitter signal element timing (DCE) DB Transmitter Signal Element Timing (DCE source) TC

TST in

DTE <<< DCE Тактовый сигнал линии приёма.

Генерируется DCE. Переход из лог. 1 к лог. 0 соответствует передаче бита на линии BA(TxD)

Сигнал генерируется DCE при необходимости точного контроля битрейта передаваемых DTR данных.

Сигнал генерируется DCE постоянно.

115 Receiver signal element timing (DCE) DD Receiver signal element timing (DCE source) RC

RST

DTE <<< DCE Тактовый сигнал линии передачи.

Генерируется DCE. Переход из лог. 1 к лог. 0 соответствует передаче бита на линии BB(RxD)

Сигнал генерируется DCE постоянно.

Служит для синхронизации принимаемых DTR данных.

118 Transmitted backward channel data SBA Secondary transmitted data STxD DTE >>> DCE Цепь последовательной передачи данных второго/резервного канала. Аналог BA(TxD) для второго или резервного канала.

Скорость передачи в каналах может существенно отличаться.

119 Received backward channel data SBB Secondary received data SRxD DTE <<< DCE Цепь последовательного приёма данных второго/резервного канала. Аналог BB(RxD) для второго или резервного канала.

Скорость передачи в каналах может существенно отличаться.

120 Transmit backward channel line signal SCA Secondary request to send SRTS DTE >>> DCE Запрос на передачу данных по второму/резервному каналу. Аналог CA(RTS) для второго или резервного канала.
121 Backward channel ready SCB Secondary clear to send SCTS DTE <<< DCE Разрешение на передачу данных по второму/резервному каналу. Аналог CB(CTS) для второго или резервного канала.
122 Backward channel received line signal detector SCF Secondary received line signal detector SDCD

SCD

DTE <<< DCE Обнаружена несущая на втором/резервном канале. Аналог CJ(DCD) для второго или резервного канала.
140 Loopback/Maintenance test RL Remote loopback RL DTE >>> DCE Петля/эхо на удалённом DCE. При ASSERTED BL, DCE переведет удалённый DCE в режим возврата.

Данные с DTE будут проходить через местный DCE, линию, отражаться на удалённом DCE, и возвращаться обратно до DTE

141 Local loopback LL Local Loopback LL DTE >>> DCE Петля/эхо на местном DCE. При ASSERTED LL, DCE будет перенаправлять сигналы с BA(TxD) на BB(RxD) минуя линию.
142 Test indicator TM Test mode TM DTE <<< DCE Ражим тестирования. TM ASSERTED, если местный DTE занят, так как удалённый DTE тестирует канал в режиме удалённой петли.
108/1 Connect data set to line DTR DTE >>> DCE Сигнал готовности DTE.

Информирует DCE о том, что DTE готов к работе.

Альтернативный сигнал из спецификации V.28
110 CG Signal quality detector — DTE <<< DCE Указатель качества сигнала в EIA/TIA использование сигнала не рекомендуется
126 Select transmit frequency — — — — Выбор частоты передачи Не используется в EIA/TIA


Номера контактов в стандартных и общеиспользуемых разъёмах
Стандарт ITU-T V.24/V.28 Стандарт TIA[англ.]/EIA-232 Неофициальное общепринятое обозначение Направление DB-25 UD-26 DE-9 ("DB9") MMJ 8P8C ("RJ45") 10P10C ("RJ50")
Цепь Название сигнала Цепь Название сигнала EIA/TIA-561 Yost (DTE)[2] Yost (DCE)[2] Cyclades Digi (ALTPIN option) National Instruments[3] Cyclades! Digi
102 Signal ground or common return AB Signal Common GND — 7 7 5 3 и 4 4 4 и 5 4 и 5 4 6 6 5 7
103 Transmitted data BA Transmitted Data TxD

TX

DTE >>> DCE 2 2 3 2 6 6 3 3 4 8 4 5
104 Received Data BB Received Data RxD

RX

DTE <<< DCE 3 3 2 5 5 3 6 6 5 9 7 6
105/

133

Request to send/

Ready for receiving

CA/

CJ

Request to send/

Ready for receiving

RTS DTE >>> DCE 4 4 7 — 8 8 1 1 2 4 2 3
106 Ready for sending CB Clear to send CTS DTE <<< DCE 5 5 8 — 7 1 8 5 7 3 6 8
108/2 Data terminal ready CD DTE Ready DTR DTE >>> DCE 20 20 4 1 3 7 2 2 8 7 3 9
107 Data set ready CC DCE Ready DSR DTE <<< DCE 6 6 6 6 1[Цепи 1] 2 — 8 — 5 9 2
109 Data channel received line signal detector CF Received Line Signal Detector CD

DCD

DTE <<< DCE 8 8 1 — 2 2 7 7 1 10 8 10
125/

135

Calling indicator

Received energy present

CE/

CK

Ring indicator/

Received Energy Present

RI DTE <<< DCE 22 22 9 — 1[Цепи 1] — — — — 2 10 1
— — — Protective Ground and/or Shield PG — 1 1 — — — — — — 3 — 1 4
111 Data signal rate selector (DTE) CH Data signal rate selector DSRS DTE >>> DCE 23 или 12[Цепи 2][Цепи 3] 23 или 12[Цепи 2][Цепи 3] — — — — — — — — — —
112 Data signal rate selector (DCE) CI Data signal rate selector DSRS DTE <<< DCE 23 или 12[Цепи 2][Цепи 3] 23 или 12[Цепи 2][Цепи 3] — — — — — — — — — —
113 Transmitter signal element timing (DTE) DA Transmitter Signal Element Timing (DTE source) ETC

TST out

DTE >>> DCE 24 24 — — — — — — — — — —
114 Transmitter signal element timing (DCE) DB Transmitter Signal Element Timing (DCE source) TC

TST in

DTE <<< DCE 15 15 — — — — — — — — — —
115 Receiver signal element timing (DCE) DD Receiver signal element timing (DCE source) RC

RST

DTE <<< DCE 17 17 — — — — — — — — — —
118 Transmitted backward channel data SBA Secondary transmitted data STxD DTE >>> DCE 14 14 — — — — — — — — — —
119 Received backward channel data SBB Secondary received data SRxD DTE <<< DCE 16 16 — — — — — — — — — —
120 Transmit backward channel line signal SCA Secondary request to send SRTS DTE >>> DCE 19 19 — — — — — — — — — —
121 Backward channel ready SCB Secondary clear to send SCTS DTE <<< DCE 13 13 — — — — — — — — — —
122 Backward channel received line signal detector SCF Secondary received line signal detector SDCD

SCD

DTE <<< DCE 12[Цепи 3] 12[Цепи 3] — — — — — — — — — —
140 Loopback/Maintenance test RL Remote loopback RL DTE >>> DCE 21 21 — — — — — — — — — —
141 Local loopback LL Local Loopback LL DTE >>> DCE 18 18 — — — — — — — — — —
142 Test indicator TM Test mode TM DTE <<< DCE 25 25 — — — — — — — — — —
126 Select transmit frequency — — — — 11 11 — — — — — — — — — —
— — — N/A (reserved) — — 9 9 — — — — — — — — — —
— — — N/A (reserved) — — 10 10 — — — — — — — — — —
— — — N/A (reserved) — — — 26 — — — — — — — — — —
  1. 1 2 По стандарту на контакт 1 должен быть подключен сигнал CE(RI), однако на практике распространено подключение на этот контакт сигнала CC(DSR)
  2. 1 2 3 4 Цепи CH и CI не могут быть использованы одновременно в одном подключении
  3. 1 2 3 4 5 6 Если цепь SCF не используется, то цепь CI может подключаться к контакту 12


Соединители

Устройства для связи по последовательному каналу соединяются кабелями с 9- или 25-контактными разъёмами типа D-sub. Обычно они обозначаются Dx-yz, где
x — размер разъёма (например, B для 25 контактов, E для 9 контактов);
y — количество контактов (25 или 9);
z — тип контактов: вилка (Р, pin) или розетка (S, socket).


Так, DB25P — вилка с 25 контактами, DE9P — вилка с 9 контактами, а DB25S и DE9S, соответственно — розетки с 25 и 9 контактами.

Первоначально в RS-232 использовались DB-25, но, поскольку многие приложения использовали лишь часть предусмотренных стандартом контактов, стало возможно применять для этих целей 9-штырьковые разъёмы DE-9, которые рекомендованы стандартом RS-574.

Номера основного контакта, передающего и принимающего данные, для разъёмов DE-9 и DB-25 разные: для DE-9 контакт 2 — вход приёмника, контакт 3 — выход передатчика. Для DB-25, наоборот, контакт 2 — выход передатчика, контакт 3 — вход приёмника.

С развитием техники производители телекоммуникационного оборудования стали использовать для RS-232 разнообразные соединители, например, 6P6C, 6P4C, 8P8C и др.

Стандарт

Стандарт RS-232 был предложен в 1962 году американской Ассоциацией электронной промышленности (EIA). Стандарты EIA изначально имели префикс «RS» (англ. recommended standard, «рекомендованный стандарт»), но сейчас обозначаются просто «EIA». В 1969 году представлена третья редакция (RS-232C), в 1987 году — четвёртая (RS-232D, или EIA-232D). Самой последней является модификация «Е», принятая в июле 1991 года как стандарт EIA/TIA-232E. В данном варианте нет никаких технических изменений, которые могли бы привести к проблемам совместимости с предыдущими вариантами этого стандарта.

RS-232 идентичен стандартам ITU-T (CCITT) V.24/V.28, X.20bis/X.21bis и ISO IS2110.

Ограничения

Скорость работы ограничена физическими параметрами скорости передачи одного байта: на 115200 бод, каждый бит длится (1/115200) = 8,7 µs. Если передаются 8-разрядные данные, это длится 8 x 8,7 µs = 69 µs, но каждый байт требует дополнительного стартового и стопового бита, поэтому необходимо 10 x 8,7 µs = 87 µs. Это означает максимальную скорость 11,5 Кбайт в секунду.

На практике в зависимости от качества применяемого кабеля требуемое расстояние передачи данных в 15 метров может не достигаться, составляя, к примеру, порядка 1,5 м на скорости 115200 бод для неэкранированного плоского или круглого кабеля. Это вызвано применением однофазных сигналов вместо дифференциальных, а также отсутствием требований по согласованию приёмника (и часто также передатчика) с линией.

Для преодоления этого ограничения, а также возможного получения гальванической развязки между узлами, преобразуют физический уровень RS-232 в другие физические уровни асинхронного интерфейса:
  • «RS-232 — RS-422» (с сохранением полной программной совместимости) или «RS-232 — RS-485» (с определёнными программными ограничениями). Расстояние может быть увеличено до 1 км на скорости 9600 бод и при использовании кабеля типа «витая пара» категории 3;
  • внешний преобразователь «RS232 — Токовая петля» для 9-контактного разъёма или соответствующие цепи 25-контактного разъёма в случае наличия преобразователя внутри устройств.


См. также

Примечания
  1. The RS232 Standard. CAMI Research Inc.. Дата обращения: 22 апреля 2018. Архивировано 12 июля 2018 года.
  2. 1 2 Yost Serial Device Wiring Standard. Дата обращения: 10 мая 2020. Архивировано из оригинала 17 июня 2020 года.
  3. Serial Quick Reference Guide. NI.com. National Instruments (июль 2013). Дата обращения: 18 июня 2021.


Ссылки
Downgrade Counter