Послідовний інтерфейс RS-232
Послідовний інтерфейс RS-232 - це промисловий стандарт для послідовної двобічної асинхронної передачі даних. Раніше використовувався в персональних комп'ютерах для підключення принтерів, модемів, миші та ін. В даний час активно витісняється прийшов йому на зміну інтерфейсом USB, однак в мікроконтролерних системах - це один з найбільш часто зустрічаються інтерфейсів.
Випyскаются спеціальні інтеpфейсние кабелі пpямой зв'язку RS-232C низькою ємності, якому yдовлетвоpітельно pаботают зі швидкістю 9600 бод на pасстоянии до 150 м.
Число підключаються пpиемников і пеpедатчик підключаються до однієї лінії - 1/1, (на відміну від стандаpтов RS-422 1 передавач / 10 пpиемников або RS-485 32/32).
На відміну від паралельного порту, що складається з восьми інформаційних ліній і за один так передавального байт, порт RS-232 вимагає наявності тільки однієї такої лінії, по якій послідовно передається біт за бітом. Це дозволяє скоротити кількість інформаційних ліній для передачі даних між пристроями, але зменшує швидкість.
Послідовна передача даних
Послідовний потік даних складається з бітів синхронізації і власне бітів даних. Формат послідовних даних містить чотири частини: стартовий біт, біти даних (5-8 біт), перевірки і стоповий біти; вся ця конструкція іноді називається символом. На малюнку зображений типовий формат послідовних даних.
Формат послідовних даних, які формуються UART
Коли дані не передаються, на лінії встановлюється рівень логічної одиниці. Це називається режимом очікування. Початок режиму передачі даних характеризується передачею рівня логічного нуля тривалістю в одну елементарну посилку. Такий біт називається стартовим. Біти даних посилаються послідовно, причому молодший біт - першим; всього їх може бути від п'яти до восьми. За бітами даних випливає перевірки біт, призначений для виявлення помилок, які виникають під час обміну даними. Останньою передається стопова посилка, інформує про закінчення символу. Стоповий біт передається рівнем логічної одиниці. Тривалість стоповою посилки - 1, 1.5 або 2 тактових інтервалу. Електронний пристрій, що генерує і приймає послідовні дані, називається універсальним асинхронним приймачем (Universal Asynchronous Receiver Transmitter, або UART).
Обмін інформацією за допомогою UART відбувається наступним чином:
- приймач виявляє перший фронт стартового біта і вичікує один або півтора тактових інтервалу, оскільки зчитування має розпочатися точно в середині першої посилки;
- через один тактовий інтервал зчитується другий біт даних, причому це відбувається точно в середині другої посилки;
- після закінчення інформаційного обміну приймач зчитує перевірки біт для виявлення помилок і стоповий біт;
- приймач переходить в режим очікування наступної порції даних.
Швидкість передачі інформації в послідовному інтерфейсі вимірюється в бодах (бод - кількість переданих бітів за 1 секунду). Стандартні швидкості рівні 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 бод і т.д. Знаючи швидкість в бодах, можна обчислити число переданих символів в секунду. Наприклад, якщо є вісім біт даних без перевірки на парність і один стоповий біт, то загальна довжина послідовності, включаючи стартовий біт, дорівнює 10. Швидкість передачі символів відповідає швидкості в бодах, поділеній на 10. Таким чином, при швидкості 9600 бод (див. малюнок вище) буде передаватися 960 символів в секунду.
Перевірки біт призначений для виявлення помилок в переданих бітах даних. Коли він присутній, здійснюється перевірка на парність або непарність. Якщо інтерфейс налаштований на перевірку по парності, такий біт буде виставлятися в одиницю при непарній кількості одиниць в бітах даних, і навпаки. Це найпростіший посіб перевірки на наявність поодиноких помилок в переданому блоці даних. Однак, якщо під час передачі спотворення піддалися декілька бітів, подібна помилка не виявляється. Перевірки біт генерується передавачем UART таким чином, щоб загальна кількість удініц було непарним або парним числом в залежності від настройки інтерфейсу; приймальне пристрій повинен мати таку ж настройку. Приймальний UART рахує кількість одиниць в прийнятих даних. Якщо дані не проходять перевірку, генерується сигнал помилки.
В UART застосовуються рівні напруги ТТЛ. Для передачі даних по каналу зв'язку напруга за допомогою спеціалізованих перетворювачів конвертується з інверсією: логічному нулю відповідає діапазон напруг від +3 до +12, логічній одиниці - від -3 до 12В.
Роз'єми RS-232 і з'єднання пристроїв
Основними роз'ємами, застосовуваними з портом RS-232 є DB-9S і DB-25S. На малюнку показана терморегулятори роз'єму DB-9.
Номери пинов 9-контактного роз'єму
а в таблиці показано відповідність сигналів контактам RS-232 для 9-ти і 25-ти контактних роз'ємів і їх функції на комп'ютері
Детектор швидкості передачі даних
З'єднання між комп'ютером і зовнішнім пристроєм по протоколу RS-232 виробляється, як правило, використовуючи, так зване, нуль-модемного з'єднання. Можливо також з'єднання, що використовує тільки три лінії: перша для передачі даних, друга - для прийому і третя - в якості загального провідника. З'єднання організовується таким чином, що передані дані від першого пристрою надходять на приймальну лінію другого.
З'єднання пристроїв по протоколу RS-232
У системах з мікроконтролерами використовується другий тип з'єднання.
призначення сигналів
Захисне заземлення. З'єднується з металевим екраном кабелю і корпусом обладнання
Лінія заземлення. Загальний провід для всіх сигналів
Передані дані. Послідовні дані передаються комп'ютером по цій лінії
Дані, що приймаються. Послідовні дані приймаються комп'ютером по цій лінії
Запит на передачу. Лінія взаємодії, яка показує, що комп'ютер готовий до прийому даних. Лінія управляється з боку комп'ютера; якщо взамодействия не потрібно, вона може використовуватися як двійковий вихід
Готовність до передачі. Лінія взаємодії, за допомогою якої зовнішній пристрій повідомляє комп'ютеру, що воно готове до передачі даних. Якщо взаємодії не потрібно, вона може використовуватися як двійковий вхід
Комп'ютер готовий. Лінія взаємодії показує, що комп'ютер включений і готовий до зв'язку. Лінія управляється з боку комп'ютера; якщо взаємодії не потрібно, вона може використовуватися як двійковий вихід
Готовність зовнішнього пристрою. Лінія взаємодії, за допомогою якої зовнішній пристрій повідомляє комп'ютеру, що вона була придбана і готово до зв'язку. Якщо взаємодії не потрібно, вона може використовуватися як двійковий вхід
Як ви оцінюєте цю публікацію? (9 голосів, середня оцінка: 5.00 з 5)