Последовательный интерфейс RS232

RS232-01

Что такое интерфейс RS232? Подавляющее большинство современных электронных устройств используют последовательные интерфейсы для передачи данных. RS232 — как раз один из таких последовательных интерфейсов. Этот стандарт был разработан очень давно, еще в 1969 году.

Как работает интерфейс RS232

Поэтому, для нашего времени он имеет множество недостатков и его популярность в компьютерной технике значительно снизилась. Данный интерфейс широко использовался для подключения мониторов, модемов и компьютеров в том числе. Первые ПК в стандартной комплектации имели порт RS-232, обозначенный как последовательный порт. Он предназначался, в частности, для подключения принтера или других периферийных устройств.

В настоящее время этот протокол можно найти только во встроенных системах. Да еще в лабораторных приборах или промышленных установках и контроллерах. Это не означает, что RS232 устарел, напротив. Он выполняет множество важных функций в общении специализированных устройств. Если вам нужно связаться с устройством через ПК, то достаточно вооружиться конвертером USB в RS232.

Применение интерфейса RS232

RS-232 в основном предназначен для связи между двумя устройствами. То есть, там где не требуется большой объем обмена данными или большой дальности соединения. Его можно использовать для коммуникации между модулями внутри одной машины. А также в качестве порта соединения с контроллером. Интерфейс RS232 относительно прост и дешев в реализации.

RS232-1

Большинство коммуникационных микросхем, представленных на рынке, имеют встроенные схемы преобразования напряжения, поэтому их можно питать от одного источника стандартного напряжения 3,3 или 5 В.

Стандарт RS-232/TIA-232 по-прежнему широко используется в приложениях, для которых приемлема относительно медленная передача данных на короткие расстояния, особенно в условиях сильного шума. Примеры использования этого интерфейса встречаются в промышленных приложениях, робототехнике, встраиваемых системах и медицинских устройствах. Используя RS232, можно относительно легко обмениваться информацией между устройствами по протоколу Modbus RTU.

Интерфейс RS232 – передача данных

В стандарте RS232 ( рекомендуемый стандарт ) определены две группы устройств:

  • DTE (Data Terminal Equipment), то есть терминальные устройства для обмена информации, например, компьютер.
  • DCE (Data Communication Equipment), то есть оборудование для передачи данных, например, модем.
Читайте также:  Принципиальная схема электронных часов

RS232 описывает способ подключения устройств DTE и DCE. Он определяет электрические характеристики (уровни напряжения) и физические характеристики (стандарты разъемов, проводов и названия сигналов).

Когда подключается к ПК преобразователь USB-RS232, в диспетчере устройств он будет виден как COM-порт. COM-портам присваиваются буквы. Например, порт COM1 может быть портом мыши, а порт COM2 для подключения модема. Порт COM3 может быть, например, модулем Bluetooth. Это пример связи между двумя станциями (точка-точка). Один порт обменивается данными с одним устройством.

Логические уровни интерфейса RS232

Передаваемые логические нули и единицы в RS232 определяются соответствующими уровнями напряжения относительно общего уровня земли. Нужно отметить, что для правильной работы интерфейса RS232 необходимо наличие общего заземления устройств коммуникации.

Неактивное состояние, соответствующее логической единице, имеет отрицательный уровень сигнала в диапазоне от -3 до -15 В.
Активное состояние, логический ноль, имеет положительный уровень сигнала. в диапазоне от 3 до 15 В.

Обычно уровни напряжения находяться в меньшем диапазоне, в зависимости от напряжения, при котором они питаются. Простейшие варианты RS-232 имеют уровни напряжения, совместимые с технологией ТТЛ (0–5 В). Такие реализации также можно встретить в системах с микроконтроллерами.

Интерфейс RS232 — кабель, скорость передачи данных и помехи

Интерфейс RS232 использует в качестве канала связи витую пару или параллельные кабели. Длина кабеля ограничивает скорость пересылки данных и не рекомендуется превышать 15 м. Если вы хотите использовать более длинные линии связи, следует снизить скорость обмена информацией. Более важным параметром, ограничивающим скорость, является суммарная электрическая емкость проводников.

В большинстве приложений желательно, чтобы оно не превышало 2500 пФ, что обеспечивает скорость передачи 20 кбит/с. Из-за низкой скорости коммуникации информации в интерфейсе канал связи не нужно рассматривать как линию трансфера. Поэтому нет необходимости обеспечивать согласование импедансов между передатчиком, линией и приемником.

RS232-2

Стандарт определяет 25-контактный разъем DB-25 в качестве базового, однако в настоящее время этот тип разъема используется относительно редко. Вместо него чаще всего используется 9-контактный разъем, известный как DE-9.

Обмен данными в интерфейсе RS232

Благодаря тому, что в стандарте RS232 линия Tx передачи и линия Rx приема разделены между собой. Обмен данными может происходить как в полудуплексном, так и в полнодуплексном или симплексном режиме. Это зависит от используемого протокола передачи данных.

Читайте также:  Какой видеорегистратор выбрать

Полнодуплексный режим обеспечивает непрерывный обмен информацией по обеим каналам связи. Другими словами, это двунаправленная одновременная передача, одновременно DTE1 — DTE2 и DTE2 — DTE1.
Полудуплекс, то есть двунаправленная не одновременная передача, сначала DTE1 — DTE2, а затем DTE2 — DTE1. То есть общение, когда, например, за вопросом следует ответ (как в протоколе Modbus).
Симплекс — это режим, в котором устройство может только передавать или только принимать информацию. Только DTE1 передает данные на DTE2 или только DTE2 передает данные на DTE1.

Интерфейс RS-232 с гальванической развязкой

В промышленном оборудовании коммуникационные порты почти всегда должны иметь гальванически развязанные выходы. Это связано с очень высокими требованиями к безопасности и надежности промышленных систем. При соединении компьютера с каким-либо устройством вам нужно использовать преобразователь USB-RS232 с гальванической развязкой. В случае неисправности у вас есть все шансы, что компьютер не пострадает и продолжит работать. Несмотря на серьезный отказ оборудования, с которым вы общаетесь.

Краткое описание интерфейса RS232

Преимущества RS232

Самым большим преимуществом стандарта RS232 является его простота. Он может быть легко использован в электронных системах на базе микроконтроллеров. Формат данных, передаваемых через UART, совпадает с форматом стандарта RS-232. Поэтому достаточно добавить не слишком сложный преобразователь напряжения. RS232 идеально подходит в качестве порта для обновления или настройки устройств. А также в качестве моста между двумя электронными схемами, находящимися близко друг от друга.

Недостатки RS232

Сильная восприимчивость к помехам из-за отсутствия симметричной передачи.
Короткое расстояние передачи около 15 м (в зависимости от скорости).
Только два устройства могут обмениваться данными.
Проблемное соединение. Многие производители не поддерживают совместимость разъемов с типом DTE/DCE.
Функционирование нескольких версий RS-232 затрудняет установление соединения.
Ручная настройка последовательного интерфейса затрудняет первое подключение устройства.
Общая сигнальная земля означает, что существует больший риск повреждения порта, если не используется гальваническая развязка.
Отсутствие возможности питания устройств непосредственно от порта RS-232.

Как видите, в стандарте RS232 можно обнаружить ряд недостатков. Это сильно ограничивает область его применения. Но благодаря своей простоте он часто используется в качестве интерфейса мониторинга и в разных устройствах. RS232 — это один из стандартов связи. Я думаю, что его прямой наследник RS485 не имеет таких недостатков.
Фирменные усилители мощности