"Seriell port" er en forkortelse for serielt kommunikasjonsgrensesnitt. "Seriell kommunikasjon" refererer til en kommunikasjonsmetode der data overføres bit for bit i rekkefølge. Vanlige serielle porter inkluderer RS-232 og RS-485. Selv om seriekommunikasjon ble utviklet for en stund siden, er den fortsatt mye brukt i dagens industrielle automatiserings- og kontrollfelt. I denne artikkelen skal vi ta en grundig titt på RS-232 serieporten. Denne artikkelen dekker følgende emner:
1. Historien til RS232
2. RS232-grensesnittet
3. Elektriske signaler i RS232
4. Nivå-skiftende IC-er for RS232
5. Dataoverføring i RS232
1. Historien til RS232
RS232 er en kommunikasjonsstandard utgitt av Electronic Industries Association (EIA) i 1962. Dens fulle navn er: "Standard for Electrical and Mechanical Interfaces Between DTE and DCE." "DTE" står for "Data Terminal Equipment", for eksempel en datamaskin; "DCE" står for "Data Circuit-terminating Equipment." Det er også noen ganger skrevet som "Datakommunikasjonsutstyr", for eksempel et modem. "RS" i "RS232" står for "Recommended Standard." "232" er identifikatoren. Den tidlige RS-232-standarden ble utviklet for å muliggjøre kommunikasjon mellom datamaskiner, programmerbare telefoner og modemer. etter flere revisjoner ble det en generell seriell kommunikasjonsstandard. Revisjonene til RS-232 er som følger:
1969 versjon C (RS-232-C);
1986 versjon D (RS-232-D);
Versjon E (RS232-E) i 1991;
Versjon F (RS232-F) i 1997;
For tiden, innen industriell automatisering, brukes RS232 primært til kommunikasjon mellom enheter som berøringsskjermer, kortlesere, strekkodeskannere og skrivere og PLS-er.
2. RS-232-grensesnitt
Før F-versjonen brukte RS-232 et 25-pinners serielt grensesnitt, som kom i to typer: hann og hunn. Hannkontakten brukes til DTE-enheter, og hunnkontakten brukes til DCE-enheter, som vist i figuren nedenfor
Den fysiske enheten er vist i figuren nedenfor:
Se tabellen nedenfor for pinnedefinisjoner:
:
| Tall | Navn | Forkortelse |
|---|---|---|
| 1 | Skjold | |
| 2 | Overførte data | TxD |
| 3 | Mottatt data | RxD |
| 4 | Forespørsel om å sende | RTS |
| 5 | Fjern for å sende | CTS |
| 6 | DCE Reannonsey/Datasett klar | DSR |
| 7 | Signal grunn/felles retur | SG |
| 8 | Mottatt linjesignaldetektor | |
| 9 | Reservert for datasetttesting | |
| 10 | Reservert for datasetttesting | |
| 11 | Unassignert | |
| 12 | Sekundær mottatt linjesignaldetektor | |
| 13 | Sekundær Clear To Send | (S)CTS |
| 14 | Sekundær overførte data | (S)TxD |
| 15 | Sendesignalelementtiming | |
| 16 | Sekundært mottatte data | (S)RxD |
| 17 | Mottaker Signal Element Timing (DCE) | |
| 18 | Lokal Loopback | |
| 19 | Sekundær forespørsel om å sende | (S)RTS |
| 20 | DTE klar/dataterminal klar | DTR |
| 21 | Remote Loopback/ Signalkvalitetsdetektor |
|
| 22 | Ringeindikator | RI |
| 23 | Datasignalhastighetsvelger | |
| 24 | Sende signalelement timing (DTE) | |
| 25 | Testmodus |
Den 25-pinners serieporten har for mange pinner, noe som gjør den tungvint å bruke. For å forenkle RS232-serieporten, definerer F-versjonen en 9-pinners seriell port, som også inkluderer både en hannkontakt (for DTE) og en hunnkontakt (for DCE), som vist i figuren nedenfor:
Se tabellen nedenfor for pindefinisjoner:
| Tall | Navn | Forkortelse |
|---|---|---|
| 1 | Deteksjon av databærer | DCD |
| 2 | Mottatt data | RxD |
| 3 | Overførte data | TxD |
| 4 | Dataterminal klar | DTR |
| 5 | Bakke | GND |
| 6 | Datasett klar | DSR |
| 7 | Forespørsel om å sende | RTS |
| 8 | Fjern for å sende | CTS |
| 9 | Ringeindikator | RI |
En PLS regnes som en DTE-enhet, og dens RS-232 serieport er en hannkontakt. For eksempel har CM1241 RS-232 seriell modul for S7-1200 en mannlig seriell port, som vist i figuren nedenfor:
For kommunikasjon mellom en DTE og en DTC kan en direkte forbindelse brukes, som vist i figuren nedenfor:
For kommunikasjon mellom to DTE-er (som en PLS og en strekkodeskanner), bør det brukes en kryssforbindelse. Alle pinner kan kobles til hverandre, som vist i figuren nedenfor:
Du kan bruke en minimal tilkoblingsmetode, ved å bruke bare tre ledninger for å koble TxD- og RxD-pinnene til begge enhetene og jorde dem sammen, som vist i figuren nedenfor:
Denne typen tilkobling, der DTE kobles direkte til DCE uten å gå gjennom DCE, er også kjent som en "nullmodem"-tilkobling, og kabelen som brukes for denne typen tilkobling kalles en "nullmodem"-kabel eller en crossover-kabel.
3. RS-232 elektriske signaler
De elektriske signalene på RS-232 sende- og mottaksterminaler er spenningssignaler i forhold til felles jord (GND). En spenningsforskjell mellom +3V og +15V representerer en logisk "0"; en spenningsforskjell mellom -3V og -15V representerer en logisk "1"; og en spenningsforskjell mellom -3V og +3V er udefinert. 3 V er det minste detekterbare spenningssignalet. I praktiske applikasjoner forventes den absolutte verdien av spenningsforskjellen å variere fra 5 V til 15 V. Det vil si at ved overføring av data sender senderdriveren ut et positivt spenningssignal på +5 V til +15 V for å representere en logisk "0", mens et negativt spenningssignal på -5 V til -15 V representerer en logisk "1." Ved mottak av data regnes ethvert elektrisk signal større enn 3 V som et gyldig signal.
4. RS-232 nivåkonverterings-ICer
Siden mikrokontrollerpinner gir ut TTL-nivåer, kreves en dedikert konverterings-IC (som TIs MAX3232 eller STs ST3232) for å konvertere dem til RS-232-nivåer. For flere detaljer, se min forrige artikkel: Hva er forskjellen mellom RS-232 og TTL-nivåer? Hvordan blir de konvertert?
5. RS-232 dataoverføring
Det første konseptet involvert i dataoverføring er overføringshastighet. Som vi vet, sender seriell kommunikasjon data én bit om gangen, med overføringsenheten som biten. Derfor er overføringshastigheten definert som antall biter som sendes per tidsenhet. Den internasjonalt aksepterte tidsenheten er sekundet (s), så enheten for overføringshastighet er bit/s (b/s), også skrevet som bps (bits per sekund).
Det er et spesifikt utvalg av overføringshastigheter (ikke vilkårlige verdier); Vanlige overføringshastigheter inkluderer 9 600, 38 400, 56 000 og 115 200. Det er mange andre verdier også; de kommuniserende partene trenger ganske enkelt å bli enige om samme overføringshastighet.
RS-232 er en punkt-kommunikasjonsprotokoll. Datarammen består av fire deler: startbit, databit, paritetsbit og stoppbit.
Startbit: Lengde 1, dataverdi er lik logisk 0, som indikerer starten på dataoverføring;
Databiter: Lengde 8 eller 7, som representerer de faktiske dataene som overføres;
Paritetsbit: Lengde 0 (ingen paritet) eller 1 (oddetall eller partall paritet);
Stoppbit: Lengde 1, 1,5 eller 2; dataverdien er en logisk 1, som indikerer slutten av datarammen;
Forutsatt at en RS232-kommunikasjon er konfigurert med 7 databits, odde paritet og 2 stoppbiter, er rammen og de logiske verdiene vist i figuren nedenfor
La oss deretter gjøre en beregning.
Anta at et RS-232 kommunikasjonsoppsett har en overføringshastighet på 9600, 8 databiter, ingen paritet (0) og 1 stoppbit. Hvor mange byte med data kan overføres per sekund under disse kommunikasjonsparametrene?
Svar: Basert på parameterne er rammelengden for denne kommunikasjonen 1 + 8 + 1=10 biter. En byte (8 bits) overføres innenfor denne rammen. Derfor, ved en overføringshastighet på 9600, er den maksimale mengden faktiske data som kan overføres per sekund 9600 / 10=960 byte.