Распиновка COM порта(RS232). Распиновка COM порта(RS232) Цифровой интерфейс rs 232
Про RS-232 (распайка кабелей, разъемов, краткое описание)
Контакты RS-232C
Распайка "модемного" кабеля интерфейса RS-232C
Обмен данными и интерфейс RS-232
Устранение неполадок при связи через RS-232
Контакты RS-232C
Контакты разъема DB-9 интерфейса RS-232C
Распайка "модемного" кабеля интерфейса RS-232C
Распайка "нуль-модемного" кабеля интерфейса RS-232C
Распайка кабеля RS-232C для коммутаторов Kramer
Обмен данными и интерфейс RS-232
При работе в потенциально зашумлённых условиях нам нужны надёжные средства для передачи данных. Самым распространённым стандартом всё ещё остаётся архаичный RS-232C (Recommended Standard 232 Version С), принятый ассоциацией электронной промышленности EIA (Electronic Industries Association) в августе 1969 г.
Достоинства RS-232:
Популярность - все компьютеры РС (но не Mac) оборудованы по крайней мере одним портом RS-232
Лёгкость приобретения готовых кабелей
Возможность применения аппаратного управления процессом передачи (зачастую не используется!)
Недостатки RS-232:
Связь типа «точка-точка» (DTE? DCE)
Низкая, по современным меркам, скорость (обычно 9600 бод [бит в секунду])
Работает только на небольших расстояниях (до 10 м)
Состав линий связи между устройствами DTE и DCE точно не определён. Стандарт описывает функции до 25 соединительных линий, но не указывает, должна или не должна использоваться та или иная линия. Лучше (технологически) обстоят дела в стандарте RS-422. По этому стандарту связь осуществляется по двум парам проводов, а передаваемый сигнал может приниматься более чем одним устройством. Согласно стандарту RS-485 (улучшенный RS-422) используется одна пара проводов, которая используется для передачи или приёма многими устройствами.
Характеристики и преимущества RS-422 / RS-485:
Может использоваться для многоточечных соединений
Является стандартном де-факто для значительной части вещательной видео индустрии!
Может использоваться на расстояниях до 1,2 км
Высокая помехоустойчивость за счёт использования дифференциальных (балансных) линий связи
Удлинитель линии связи KRAMER VP-43 Range Extender:
Предназначен для преодоления ограничений по расстоянию для наших продуктов, имеющих управление через RS-232.
Осуществляет преобразование в интерфейс RS-422, а затем назад, в RS-232, что позволяет использовать в качестве физического носителя две пары проводов.
Может быть использован для увеличения расстояния связи для любого нуль-модемного соединения RS-232.
Также может быть использован для управления нашими изделиями через RS-422, либо к качестве преобразователя общего назначения из RS-232 в RS-422 и обратно.
Расширитель портов KRAMER VP-14 Port Extender:
Предназначен для преодоления ограничения интерфейса RS-232, который может осуществлять только соединения типа «точка-точка». Позволяет осуществлять связь между несколькими устройствами с интерфейсами RS-232.
Данные, которые поступают на любой из портов устройства, пересылаются на остальные 3 порта.
Может быть использован для управления коммутатором от 3 устройств DTE (например, компьютеров).
Работает во всех режимах связи (число битов, скорость, чётность и т. д.) и не требует настройки этих параметров.
Устранение неполадок при связи через RS-232
Ниже приведены меры, которые могут помочь разрешить проблемы, возникающие при связи с устройствами Kramer через интерфейс RS-232.
1. Убедитесь, что между устройством (коммутатором, маршрутизатором) и управляющим компьютером (РС) установлено нуль-модемное соединение.
Проще всего (при использовании 25-контактного порта на РС) использовать нуль-модемный адаптер, прилагаемый к устройству. Подключите такой переходник 25-контактным разъёмом к последовательному порту РС, после чего прямым кабелем - т. е. с распайкой один к одному - соедините 9-контактный разъём адаптера с последовательным портом на устройстве. (Если адаптер используется с неполным кабелем, то необходимо, как минимум, соединить на 9-контактных разъёмах с обоих концов: контакт 2 с контактом 2, 3 - с 3 и 5 - с 5.)
При непосредственном подключении 25-контактного порта на РС к 9-контактному разъёму на устройстве (т. е. без нуль-модемного адаптера) соедините следующее:
Контакт 2 на 25-контактном разъёме - с контактом 2 на 9-контактном
Контакт 3 на 25-контактном разъёме - с контактом 3 на 9-контактном
Контакт 7 на 25-контактном разъёме - с контактом 5 на 9-контактном
Закоротите вместе контакты 6 и 20 на 25-контактном разъёме
Закоротите вместе контакты 4, 5 и 8 на 25-контактном разъёме
При непосредственном подключении 9-контактного порта на РС к 9-контактному разъёму на устройстве соедините следующее:
Контакт 2 на разъёме РС - с контактом 3 на разъёме устройства
Контакт 3 на разъёме РС - с контактом 2 на разъёме устройства
Контакт 5 на разъёме РС - с контактом 5 на разъёме устройства
Закоротите вместе контакты 4 и 6 на разъёме РС
Закоротите вместе контакты 1, 7 и 8 на разъёме РС
2. Убедитесь, что на устройстве правильно выставлены все DIP-переключатели.
3. Убедитесь, что установки для скорости передачи данных на РС и на устройстве совпадают, а на РС выбран правильный com-порт.
4. Если несколько устройств используются одновременно, убедитесь, что все они включены. Если в системе, работающей по схеме «ведущий/ведомый» (master/slave), какое-либо из устройств выключено, обмен в такой системе не будет надёжным.
5. Если в устройстве имеется функция «DISABLE TXD» (Отключить TXD), убедитесь, что эта функция выключена; аналогично, если для «отключения ответа» используется DIP-переключатель, убедитесь, что ответ разрешён.
6. Контакт 3 на разъёме RS-232 устройства используется для отправки данных в РС (это TXD устройства и RXD на РС). Контакт 2 на разъёме устройства используется для приёма данных от РС (это RXD устройства и TXD на РС). Может оказаться полезным с помощью цифрового запоминающего осциллографа убедиться в том, что устройство передаёт/принимает данные на указанных контактах.
7. В большинстве устройств используется «двунаправленный» протокол обмена. Это значит, что один и тот же код используется как для передачи в устройство команды на выполнение определённого действия, так и в качестве ответа от устройства (в РС) при нажатии кнопки на его передней панели для выполнения аналогичного действия. Например, если пользователь нажал кнопки и скоммутировал вход 4 на выход 5, устройство посылает в компьютер шестнадцатеричный код 7В; в то же время при получении устройством кода 7В оно также отработает подключение входа 4 на выход 5. Для такого протокола может оказаться полезным анализировать коды, посылаемые устройством при нажатии кнопок на его передней панели с тем, чтобы разобраться в протоколе обмена.
8. При устранении неполадок может оказаться полезным применять коммуникационную программу вроде Procomm или Viewcom чтобы вначале проанализировать коды, посылаемые устройством. Затем можно попробовать посылать такие коды назад (см. пункт 7), проверяя, что устройство правильно на них реагирует. Наконец, можно послать код, по которому устройство вернёт своё состояние.
9. Если должна использоваться написанная пользователем программа, по возможности вначале с помощью фирменной программы убедитесь в том, что связь между РС и устройством работает нормально.
10. Для оборудования, в котором управление через RS-232 предусмотрено в качестве опции и вводится установкой дополнительной аппаратной платы, проверьте, что такая плата правильно установлена (как описано в руководстве). В частности, для серии коммутаторов Х02 проверьте прямой кабель, подключаемый к модулю, и убедитесь, что на разъёмах нет замятых контактов.
11. Некоторые устройства могут получать управление от других элементов оборудования и могут настраиваться на работу через RS-232 с таким оборудованием, а не с компьютером. В этом случае необходимо правильно настроить устройство. Например, модели BC-2216 и BC-2616 (матричные коммутаторы звуковых сигналов 16X16) настраиваются на заводе (по умолчанию) на работу с BC-2516 (матричным коммутатором видео 16X16). В этом случае звуковая матрица получает управление от РС через видеоматрицу. Если звуковой матрицей надо управлять независимо, её следует соответственно перенастроить (на работу в режиме устройства, переключающего «только звук»).
12. Если необходимо выслать несколько команд, то перед отправкой дополнительной команды следует убедиться в том, что устройство отработало предыдущую команду. Для этого дождитесь получения ответа на предыдущую команду перед отправкой следующей.
13. Убедитесь в том, что для связи с устройством используется настоящий интерфейс RS-232! Некоторое оборудование (например, стандартный последовательный порт Macintosh), хотя и аналогичен RS-232, использует иные режимы обмена данными.
14. При использовании РС с операционной системой Windows NT4.0 (и ниже) следует принять дополнительные меры. Эта система не имеет функции «plug and play» и поэтому настройка портов компьютера в ней - непростая задача. Обратитесь к документации на Windows NT! Даже если Ваша программа работает на компьютере с иной операционной системой, возможно, что под Windows NT порт не будет правильно инициализироваться.
15. Учтите, что рабочее расстояние для RS-232 (по определению) не превышает 10 метров! Если требуется большая длина связи, следует использовать наш «удлинитель линии связи» VP-43.
16. По определению, интерфейс RS-232 предназначен для осуществления обмена между 2 портами (в нашем случае это РС и коммутатор). Если надо соединить вместе несколько устройств с интерфейсами RS-232, можно использовать VP-14 (например, если коммутатором надо управлять от 2-х компьютеров и контроллера BC-2000).
(ПРИМЕЧАНИЕ: Для некоторых изделий из нашей линейки допускается управление несколькими такими устройствами при их последовательном соединении прямыми кабелями - что кажется неправильным в свете вышесказанного! На самом деле мы настраиваем устройства в режимы «ведущий/ведомый» (master/slave), при этом с компьютером через RS-232 связано только одно, ведущее устройство. При таком включении ведущее устройство передаёт информацию на и от РС к ведомым устройствам, а интерфейсом RS-232 порты оказываются связанными попарно.)
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.
RS-232 - популярный протокол, применяемый для связи компьютеров с модемами и другими периферийными устройствами. Это интерфейс передачи информации между двумя устройствами на расстоянии до 20 м. Информация передается по проводам с уровнями сигналов, отличающимися от стандартных 5В, для обеспечения большей устойчивости к помехам. Асинхронная передача данных осуществляется с установленной скоростью при синхронизации уровнем сигнала стартового импульса.
Последовательный интерфейс RS-232 - обзор стандарта
Это широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных, определяемый стандартом EIA RS-232-C и рекомендациями V.24 CCITT. Изначально он создавался для связи компьютера с терминалом. В настоящее время используется в самых различных сферах.
Интерфейс RS-232-C соединяет два устройства. Линия передачи первого устройства соединяется с линией приема второго и наоборот (полный дуплекс) Для управления соединенными устройствами используется программное подтверждение (введение в поток передаваемых данных соответствующих управляющих символов). Возможна организация аппаратного подтверждения путем организации дополнительных RS-232 линий для обеспечения функций определения статуса и управления.
| Стандарт | EIA RS-232-C, CCITT V.24 |
| Скорость передачи | 115 Кбит/с (максимум) |
| Расстояние передачи | 15 м (максимум) |
| Характер сигнала | несимметричный по напряжению |
| Количество драйверов | 1 |
| Количество приемников | 1 |
| Схема соединения | полный дуплекс, от точки к точке |
Порядок обмена по интерфейсу RS-232C:
| Наименование | Направление | Описание | Контакт (25-контактный разъем) | Контакт (9-контактный разъем) |
| DCD | IN | Carrier Detect (Определение несущей) | 8 | 1 |
| RXD | IN | Receive Data (Принимаемые данные) | 3 | 2 |
| TXD | OUT | Transmit Data (Передаваемые данные) | 2 | 3 |
| DTR | OUT | Data Terminal Ready (Готовность терминала) | 20 | 4 |
| GND | - | System Ground (Корпус системы) | 7 | 5 |
| DSR | IN | Data Set Ready (Готовность данных) | 6 | 6 |
| RTS | OUT | Request to Send (Запрос на отправку) | 4 | 7 |
| CTS | IN | Clear to Send (Готовность приема) | 5 | 8 |
| RI | IN | Ring Indicator (Индикатор) | 22 | 9 |
Интерфейс RS-232C предназначен для подключения к компьютеру стандартных внешних устройств (принтера, сканера, модема, мыши и др.), а также для связи компьютеров между собой. Основными преимуществами использования RS-232C по сравнению с Centronics являются:
- возможность передачи на значительно большие расстояния;
- гораздо более простой соединительный кабель.
- Смотрите схему
Назначение сигналов следующее:
- FG - защитное заземление (экран).
- TxD - данные, передаваемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная).
- RxD - данные, принимаемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная).
- RTS - сигнал запроса передачи. Активен во все время передачи.
- CTS - сигнал сброса (очистки) для передачи. Активен во все время передачи. Говорит о готовности приемника.
- DSR - готовность данных. Используется для задания режима модема.
- SG - сигнальное заземление, нулевой провод.
- DCD - обнаружение несущей данных (детектирование принимаемого сигнала).
- DTR - готовность выходных данных.
- RI - индикатор вызова. Говорит о приеме модемом сигнала вызова по телефонной сети.
Для двухпроводной линии связи в случае только передачи из компьютера во внешнее устройство используются сигналы SG и TxD. Все 10 сигналов интерфейса задействуются только при соединении компьютера с модемом.
Формат передаваемых данных показан на рисунке ниже. Собственно, данные (5, 6, 7 или 8 бит) сопровождаются стартовым битом, битом четности и одним или двумя стоповыми битами. Получив стартовый бит, приемник выбирает из линии биты данных через определенные интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приемника и передатчика были одинаковыми, допустимое расхождение - не более 10 %). Скорость передачи по RS-232C может выбираться из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с.
Все сигналы RS-232C передаются специально выбранными уровнями, обеспечивающими высокую помехоустойчивость связи (рисунок ниже). Отметим, что данные передаются в инверсном коде (логической единице соответствует низкий уровень, логическому нулю - высокий уровень).
Для подключения произвольного УС к компьютеру через RS-232C обычно используют трех- или четырехпроводную линию связи, но можно задействовать и другие сигналы интерфейса.
Обмен по RS-232C осуществляется с помощью обращений по специально выделенным для этого портам:
- COM1 (адреса 3F8h...3FFh, прерывание IRQ4);
- COM2 (адреса 2F8h...2FFh, прерывание IRQ3);
- COM3 (адреса 3F8h...3EFh, прерывание IRQ10);
- COM4 (адреса 2E8h...2EFh, прерывание IRQ11).
Распиновки кабелей RS-232
Рассмотрим стандартные и не очень распиновки кабелей.
Условные обозначения:
- F - «мама»;
- M - «папа»;
- «-» - соединение;
- «х» - нет соединения;
- «+» - линии объединяются.
Применяется для соединения таких устройств как компьютер и модем.
Соединение прямое:
- 1 - 1
- 2 - 2
- 3 - 3
- 9 - 9
Примечание: Экраны соединяются.
DTE 9 F <--> DTE 9 F (Null-modem 9)
Применяется для соединения таких устройств как компьютер и компьютер.
Соединение:
- 1+7- 8
- 2 - 3
- 3 - 2
- 4 - 6
- 5 - 5
- 6 - 4
- 7+1 - 8
- 8 - 1+7
Примечание: 1 и 7 контакты на разъемах соединены между собой. 9 не используется. Экраны соединяются.
DTE 25 F <--> DCE 9 M
Применяется для соединения таких устройств как компьютер (25-пиновый разъем) и 9-пиновая мышь (или модем).
Соединение:
- 2 - 3
- 3 - 2
- 4 - 7
- 5 - 8
- 6 - 6
- 7 - 5
- 8 - 1
- 20 - 4
- 22 – 9
Примечание:
DTE 9 F <--> DCE 25 M
Применяется для соединения таких устройств как компьютер (9-пиновый разъем) и 25-пиновая мышь (или модем).
Соединение:
- 1 - 8
- 2 - 3
- 3 - 2
- 4 - 20
- 5 - 7
- 6 - 6
- 7 - 4
- 8 - 5
- 9 - 22
Примечание: Остальные не используются. Экраны соединяются.
DTE 25 F <--> DCE 25 M
Применяется для соединения таких устройств как компьютер (25-пиновый разъем) и 25-пиновая мышь (или модем).
Соединение прямое:
- 1 - 1
- 2 - 2
- 3 - 3
- 4 - 4
- 24 - 24
- 25 – 25
Примечание: Экраны соединяются.
DTE 25 F <--> DTE 25 F (Null-modem Универсальный 25)
Применяется для соединения таких устройств как компьютер (25-пиновый разъем) и компьютер (25-пиновый разъем).
Соединение:
- 1 - 1
- 2 - 3
- 3 - 2
- 4 - 5
- 5 - 4
- 6+8 - 20
- 7 - 7
- 20 - 6+8
Примечание: Остальные не используются. Экраны соединяются.
Заглушка на COM-порт 9 pin F
Соединение:
- 1+6+4
Примечание: Остальные не используются.
Заглушка на COM-порт 25 pin F
Применяется для тестирования коммуникационных приложений.
Соединение:
- 6+8+20
Примечание: Остальные не используются.
Как получить 5 вольт от порта RS-232?
Список необходимых деталей:
- Линейный регулятор - L78L05.
- 2 выпрямительных диода (D1, D2) - 1N4004.
- Электролитический конденсатор (C1) - 22 мкФ.
- Конденсатор (C2) - 0.001 мкФ.
- 2 резистора (R1, R2) - 43 Ом.
Преобразователи интерфейса RS-232
Конвертер RS-232 в TTL
При разработке различного рода электронных устройств с использованием микроконтроллеров очень часто оказывается полезной возможность подключения их к персональному компьютеру через последовательный порт. Однако напрямую это сделать невозможно, поскольку по стандарту RS-232 сигнал передается уровнями -3...-15 В (логическая <1>) и +3..+15В (логический <0>).
Для преобразования уровней RS-232 в стандартные логические уровни TTL обычно используют специальные микросхемы преобразователей. Однако далеко не всегда имеет смысл закладывать преобразователь уровней в схему проектируемого устройства, поскольку часто бывает так, что связь с компьютером нужна только на этапе изготовления и отладки устройства, а для конечного изделия в ней нет никакой необходимости.
Описание интерфейса RS-232, формат используемых разъемов и назначение выводов, обозначения сигналов, протокол обмена данными.
Общее описание
Интерфейс RS-232, совсем официально называемый "EIA/TIA-232-E", но более известный как интерфейс "COM-порта", ранее был одним из самых распространенных интерфейсов в компьютерной технике. Он до сих пор встречается в настольных компьютерах, несмотря на появление более скоростных и "интеллектуальных" интерфейсов, таких как USB и FireWare. К его достоинствам с точки зрения радиолюбителей можно отнести невысокую минимальную скорость и простоту реализации протокола в самодельном устройстве.
Физический интерфейс реализуется одним из двух типов разъемов: DB-9M или DB-25M, последний в выпускаемых в настоящее время компьютерах практически не встречается.
Назначение выводов 9-контактного разъема
|
9-контактная вилка типа DB-9M Нумерация контактов со стороны штырьков Направление сигналов указано относительно хоста (компьютера) |
|
Назначение выводов 25-контактного разъема
|
|
Из таблиц видно, что 25-контактный интерфейс отличается наличием полноценного второго канала приема-передачи (сигналы, обозначенные "#2"), а также многочисленных дополнительных управляющих и контрольных сигналов. Однако, часто, несмотря на наличие в компьютере "широкого" разъема, дополнительные сигналы на нем просто не подключены.
Электрические характеристики
Логические уровни передатчика: "0" - от +5 до +15 Вольт, "1" - от -5 до -15 Вольт.
Логические уровни приемника: "0" - выше +3 Вольт, "1" - ниже -3 Вольт.
входное сопротивление приемника не менее 3 кОм.Данные характеристики определены стандартом как минимальные, гарантирующие совместимость устройств, однако реальные характеристики обычно существенно лучше, что позволяет, с одной стороны, питать маломощные устройства от порта (например, так спроектированы многочисленные самодельные data-кабели для сотовых телефонов), а с другой - подавать на вход порта инвертированный TTL-уровень вместо двуполярного сигнала.
Описание основных сигналов интерфейса
CD - Устройство устанавливает этот сигнал, когда обнаруживает несущую в принимаемом сигнале. Обычно этот сигнал используется модемами, которые таким образом сообщают хосту о обнаружении работающего модема на другом конце линии.
RXD - Линия приема хостом данных от устройства. Подробно описана в разделе "Протокол обмена данными".
TXD - Линия передачи хостом данных к устройству. Подробно описана в разделе "Протокол обмена данными".
DTR - Хост устанавливает этот сигнал, когда готов к обмену данными. Фактически сигнал устанавливается при открытии порта коммуникационной программой и остается в этом состоянии все время, пока порт открыт.
DSR - Устройство устанавливает этот сигнал, когда включено и готово к обмену данными с хостом. Этот и предыдущий (DTR) сигналы должны быть установлены для обмена данными.
RTS - Хост устанавливает этот сигнал перед тем, как начать передачу данных устройству, а также сигнализирует о готовности к приему данных от устройства. Используется при аппаратном управлении обменом данными.
CTS - Устройство устанавливает этот сигнал в ответ на установку хостом предыдущего (RTS), когда готово принять данные (например, когда предыдущие присланные хостом данные переданы модемом в линию или есть свободное место в промежуточном буфере).
RI - Устройство (обычно модем) устанавливает этот сигнал при получении вызова от удаленной системы, например при приеме телефонного звонка, если модем настроен на прием звонков.
Протокол обмена данными
В протоколе RS-232 существуют два метода управления обменом данных: аппаратный и программный, а также два режима передачи: синхронный и асинхронный. Протокол позволяет использовать любой из методов управления совместно с любым режимом передачи. Также допускается работа без управления потоком, что подразумевает постоянную готовность хоста и устройства к приему данных, когда связь установлена (сигналы DTR и DSR установлены).
Аппаратный метод управления реализуется с помощью сигналов RTS и CTS. Для передачи данных хост (компьютер) устанавливает сигнал RTS и ждет установки устройством сигнала CTS, после чего начинает передачу данных до тех пор, пока сигнал CTS установлен. Сигнал CTS проверяется хостом непосредственно перед началом передачи очередного байта, поэтому байт, который уже начал передаваться, будет передан полностью независимо от значения CTS. В полудуплексном режиме обмена данными (устройство и хост передают данные по очереди, в полнодуплексном режиме они могут делать это одновременно) снятие сигнала RTS хостом означает его переход в режим приема.
Программный метод управления заключается в передаче принимающей стороной специальных символов остановки (символ с кодом 0x13, называемый XOFF) и возобновления (символ с кодом 0x11, называемый XON) передачи. При получении данных символов передающая сторона должна соответственно остановить передачу или возобновить ее (при наличии данных, ожидающих передачи). Этот метод проще с точки зрения реализации аппаратуры, однако обеспечивает более медленную реакцию и соответственно требует заблаговременного извещения передатчика при уменьшении свободного места в приемном буфере до определенного предела.
Синхронный режим передачи подразумевает непрерывный обмен данными, когда биты следуют один за другим без дополнительных пауз с заданной скоростью. Этот режим COM-портом не поддерживается .
Асинхронный режим передачи состоит в том, что каждый байт данных (и бит контроля четности, в случае его наличия) "оборачивается" синхронизирующей последовательностью из одного нулевого старт-бита и одного или нескольких единичных стоп-битов. Схема потока данных в асинхронном режиме представлена на рисунке.
Один из возможных алгоритмов работы приемника следующий:
- Ожидать уровня "0" сигнала приема (RXD в случае хоста, TXD в случае устройства).
- Отсчитать половину длительности бита и проверить, что уровень сигнала все еще "0"
- Отсчитать полную длительность бита и текущий уровень сигнала записать в младший бит данных (бит 0)
- Повторить предыдущий пункт для всех остальных битов данных
- Отсчитать полную длительность бита и текущий уровень сигнала использовать для проверки правильности приема с помощью контроля четности (см. далее)
- Отсчитать полную длительность бита и убедиться, что текущий уровень сигнала "1".
Широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных,
определяемый стандартом EIA RS-232-C и рекомендациями V.24 CCITT. Изначально создавался
для связи компьютера с терминалом. В настоящее время используется в самых различных применениях.
Интерфейс RS-232-C соединяет два устройства. Линия передачи первого устройства соединяется с линией приема второго и наоборот (полный дуплекс) Для управления соединенными устройствами используется программное подтверждение (введение в поток передаваемых данных соответствующих управляющих символов). Возможна организация аппаратного подтверждения путем организации дополнительных RS-232 линий для обеспечения функций определения статуса и управления.
Порядок обмена по интерфейсу RS-232C
| Наименование | Направление | Описание | Контакт (25-контактный разъем) |
Контакт (9-контактный разъем) |
| DCD | IN | Carrie Detect (Определение несущей) | 8 | 1 |
| RXD | IN | Receive Data (Принимаемые данные) | 3 | 2 |
| TXD | OUT | Transmit Data (Передаваемые данные) | 2 | 3 |
| DTR | OUT | Data Terminal Ready (Готовность терминала) | 20 | 4 |
| GND | - | System Ground (Корпус системы) | 7 | 5 |
| DSR | IN | Data Set Ready (Готовность данных) | 6 | 6 |
| RTS | OUT | Request to Send (Запрос на отправку) | 4 | 7 |
| CTS | IN | Clear to Send (Готовность приема) | 5 | 8 |
| RI | IN | Ring Indicator (Индикатор) | 22 | 9 |
Интерфейс RS-232C предназначен для подключения к компьютеру стандартных внешних устройств (принтера, сканера, модема, мыши и др.), а также для связи компьютеров между собой. Основными преимуществами использования RS-232C по сравнению с Centronics являются возможность передачи на значительно большие расстояния и гораздо более простой соединительный кабель. В то же время работать с ним несколько сложнее. Данные в RS-232C передаются в последовательном коде побайтно. Каждый байт обрамляется стартовым и стоповыми битами. Данные могут передаваться как в одну, так и в другую сторону (дуплексный режим).
Компьютер имеет 25-контактный (DB25P) или 9-контактный (DB9P) разъем для подключения RS-232C. Назначение контактов разъема приведено в таблице.
Назначение сигналов следующее.
FG
- защитное заземление (экран).
-TxD
- данные, передаваемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная).
-RxD
- данные, принимаемые компьютером в последовательном коде (логика отрицательная).
RTS
- сигнал запроса передачи. Активен во все время передачи.
CTS
- сигнал сброса (очистки) для передачи. Активен во все время передачи. Говорит о готовности приемника.
DSR
- готовность данных. Используется для задания режима модема.
SG
- сигнальное заземление, нулевой провод.
DCD
- обнаружение несущей данных (детектирование принимаемого сигнала).
DTR
- готовность выходных данных.
RI
- индикатор вызова. Говорит о приеме модемом сигнала вызова по телефонной сети.
Наиболее часто используются трех- или четырехпроводная связь (для двунапрвленной передачи). Схема соединения для четырехпроводной линии связи показана на рисунке 1.1.
Для двухпроводной линии связи в случае только передачи из компьютера во внешнее устройство используются сигналы SG и TxD. Все 10 сигналов интерфейса задействуются только при соединении компьютера с модемом.
Формат передаваемых данных показан на рисунке 1.2. Собственно данные (5, 6, 7 или 8 бит) соопровождаются стартовым битом, битом четности и одним или двумя стоповыми битами. Получив стартовый бит, приемник выбирает из линии биты данных через определннные интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приемника и передатчика были одинаковыми, допустимое расхождение - не более 10%). Скорость передачи по RS-232C может выбираться из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с.
Рис.1.1 Схема 4-проводной линии связи для RS-232C
Все сигналы RS-232C передаются специально выбранными уровнями, обеспечивающими высокую помехоустойчивость связи (рис.1.3.). Отметим, что данные передаются в инверсном коде (лоической единице соответствует низкий уровень, логическому нулю - высокий уровень).
Для подключения произвольного УС к компьютеру через RS-232C обычно используют трех- или четырехпроводную линию связи (см. рис. 1.1), но можно задействовать и другие сигналы интерфейса.
Рис.1.2 Формат данных RS-232C
Обмен по RS-232C осуществляется с помощью обращений по специально выделенным для этого портам COM1 (адреса 3F8h...3FFh, прерывание IRQ4), COM2 (адреса 2F8h...2FFh, прерывание IRQ3), COM3 (адреса 3F8h...3EFh, прерывание IRQ10), COM4 (адреса 2E8h...2EFh, прерывание IRQ11). Форматы обращений по этим адресам можно найти в многочисленных описаниях микросхем контроллеров последовательного обмена UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), например, i8250, КР580ВВ51.
