RS232 — стандарт асинхронного интерфейса (последовательный порт), являлся в свое время наиболее популярным интерфейсом для цифровых устройств различного назначения. В первых компьютерах его физическое присутствие было обязательным. Даже в настоящее время операционная система Windows способна эмулировать некоторое количество виртуальных COM, не имея их физических реализаций. Некоторые наверное помнят компьютерные мыши, принтеры, сканеры и другие периферийные устройства, подключаемые к компьютеру посредством этого порта.
Сейчас ситуация изменилась, компьютерная периферия подключается к ПК при помощи более быстрых USB портов. Но в устройствах КИП и А, RS232 по праву занимает главенствующее положение, редко можно увидеть цифровой прибор, настраиваемый компьютером без этого интерфейса. Довольно часто RS232 порт служит переходным звеном к RS485 интерфейсу, подключаемому посредством миниатюрного переходника.
Информация по RS232 передается в дуплексном режиме
Логический «0» — положительное напряжение от +5 до +15 В
Логическая «1» — отрицательное напряжение от -5 до -15 В
В силу конструктивных особенностей, длина линии связи небольшая, обычно не более 10 метров.
Первоначально разъем RS232 интерфейса проектировался как 25-и контактный. В этом DB25 разъеме предусматривался и вторичный RS232 последовательный канал. Но на практике, реализовался только один канал. Компьютеры, в которых были представлены оба канала были очень редки, например Sun SparcStation 10/20 и Dec Alpha Multia. Также на некоторых модемах присутствовал вторичный канал, он сигнализировал статус модема, в то время когда первичный был занят передачей данных. В наше время, более прижилась 9-и контактная DB9 версия RS232.
Распиновка разъема RS232
На схеме 25-и контактного разъема RS232 черным цветом отмечены выводы, общие для обоих типов разъемов. На рисунке и таблице ниже показана распайка переходника с 25-контактного разъема на 9-и контактный.
Переходной кабель с 25 pin RS232 на 9 pin
DB9
DB25
Назначение
1
8
Data carrier detect
2
3
Receive data
3
2
Transmit data
4
20
Data terminal ready
5
7
Signal ground
6
6
Data set ready
7
4
Request to send
8
5
Clear to send
9
22
Ring indicator
Заглушка для RS232
Ниже представлена распайка разъемов RS232 для тестирования компьютерного последовательного порта. Линии данных и квитирования соединены. В этом случае, посылаемые данные немедленно возвращаются назад и анализируются стандартным программным обеспечением проверки последовательного порта.
DB9
DB25
Назначение
1 + 4 + 6
6 + 8 + 20
DTR -> CD + DSR
2 + 3
2 + 3
Tx -> Rx
7 + 8
4 + 5
RTS -> CTS
Нуль-модемные кабеля для RS232
Простейшим способом соединить между собой два компьютера является использование нуль-модемного кабеля RS232. Для простого решения достаточно трехпроводной схемы RS232, где один провод является сигнальной землей, второй — приемником, третий — передатчиком. Но в зависимости от типа программного обеспечения, может потребоваться какой-то вид квитирования. Ниже представлены наиболее популярные типы нуль-модемных кабелей для RS232.
Простой нуль-модемный кабель без квитирования
Эта простейшая распайка кабеля не позволяет осуществить контроль приема-передачи данных на «железном уровне», но на программном уровне контроль возможен с помощью анализа XOFF и XON символов. Далеко не все программы способны работать с таким кабелем. Это скорее теоретическая концепция. Существуют также конструкции кабелей с симуляцией квитирования на «заглушке» и частичным квитированием без возможности контроль приема-передачи данных на «железном уровне». Ниже представлена распайка кабеля RS232 с полным квитированием, рекомендованная Microsoft.
Нуль-модемный кабель RS232 с полным квитированием
Здесь используются семь жил, и эта распайка RS232 стала по существу стандартной.
Распиновка RS-232
RS-232 — это стандартный электрический интерфейс для последовательной передачи данных. По структуре это обычный асинхронный последовательный протокол, то есть передающая сторона по очереди выдает в линию 0 и 1, а принимающая отслеживает их и запоминает. Данные передаются пакетами по одному байту (8 бит). Устройства для связи по последовательному каналу соединяются кабелями с 9-ю или 25-ю контактными разъёмами типа D-sub. Обычно они обозначаются DB-9, DB-25, CANNON 9, CANNON 25.
Разъем 9-ти пиновый #
Разъем 25 пиновый #
Обозначение
Полное наименование
Направление
Что значит
Передача данных (Transmit Data)
Передача данных от компьютера
Прием данных (Receive Data)
Прием данных компьютером
Запрос на передачу (Request to Send)
Аппаратный контроль передачи данных типа RTS/CTS
Готовность передачи (Clear to Send)
Аппаратный контроль передачи данных типа RTS/CTS
Готовность источника данных (Data Set Ready)
Я готов для обмена данными
Готовность приемника данных (Data Terminal Ready)
Я готов для обмена данными
Наличие несущей (Carrier Detect)
Один модем соединен с другим
Сигнал вызова (Ring Indicator)
Звонок (вызов) на телефонной линии
Только 3 контакта из 9 имеют строго определенное значение: передача, прием и земля. Это аппаратные линии и изменить их предназначение нельзя. Но все другие сигнальные линии управляются программно и могут быть (или подразумевается что могут) в большинстве своем другого назначения. Однако они могут принимать только два состояния: высокое (установленное) (+12 вольт) и низкое (сброшенное) (-12 вольт). Установленное состояние это «включено» и сброшенное состояние это «выключено».
О кабелях…
Кабель от одного последовательного порта всегда соединяется с другим последовательным портом. Внешний модем или другое устройство, которое подсоединяется к последовательному порту имеет встроенный в него последовательный порт. Для модемов кабель имеет прямую разводку: контакт 2 идет к контакту 2, и т.д. Модем называется DCE устройством (Data Communications Equipment — оборудование передачи данных), а компьютер называется DTE устройством (Data Terminal Equipment — оборудование отображения данных). Для соединения устройств типа DTE-в-DCE необходимо использовать прямой кабель. Для соединения DTE-в-DTE необходимо использовать нуль-модемный кабель (иначе называемый перевернутый кабель). Различают два вида : полный и усеченный кабели.
Распайка усеченного нуль-модемного кабеля
2 Схемы
Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов
Распиновка RS-232, RS-366, RS-422, RS-423, RS-449, RS-485 и RS-530
RS это стандарт, описывающий интерфейс для последовательной двунаправленной передачи данных между терминалом (DTE, Data Terminal Equipment) и конечным устройством (DCE,Data Circuit-Terminating Equipment ), то есть последовательное соединение устройств, где процесс пересылки данных идёт по одному биту за раз (последовательно) по каналу связи или компьютерной шине. Последовательное соединение используется для протяженных коммуникаций и компьютерных сетей, где учитывая стоимость кабеля и сложности с синхронизацией, использование параллельного соединения неэффективно. Далее краткое описание и распиновка таких разъёмов
Разъёмы RS-232C DE-9
Номер контакта
Назначение
Обозначение
1
Активная несущая
DCD
2
Прием компьютером
RXD
3
Передача компьютером
TXD
4
Готовность к обмену со стороны приемника
DTR
5
Земля
GND
6
Готовность к обмену со стороны источника
DSR
7
Запрос на передачу
RTS
8
Готовность к передаче
CTS
9
Сигнал вызова
RI
Порт RS232C DE-9 (обычно неправильно называемый DB-9) доступен на некоторых ПК и многих других устройствах. Последовательный порт RS-232 когда-то был стандартной функцией ПК, который использовался для подключения к модемам, принтерам, мышкам, хранилищам данных, источникам бесперебойного питания и другим периферийным устройствам.
DE-9 Pin
Сигнал
Направл.
Описание
1
DCD
Transmit Data
4
DTR
>
Data Terminal Ready
5
0V/COM
–
0V or System Ground
6
DSR
Request to Send
8
CTS
Разъёмы RS-232 25 pin
Передача данных RS-232 состоит из временных рядов битов. Поддерживаются как синхронная, так и асинхронная передача, но асинхронный канал, отправляющий пакеты из семи или восьми битов, является наиболее распространенной конфигурацией на ПК. Устройства RS-232 могут быть классифицированы как оконечное оборудование данных (DTE) или оборудование передачи данных (DCE) – это определяет, какие провода будут отправлять и получать каждый сигнал. Персональные компьютеры обычно оснащены упрощенной версией интерфейса RS-232.
№
Обозн.
Направл.
Название сигнала
1
n/c
–
2
TXD
Выход
Transmit Data
3
RXD
Вход
Receive Data
4
RTS
Выход
Request to Send
5
CTS
Вход
Clear to Send
6
DSR
Вход
Data Set Ready
7
GND
–
System Ground
8
DCD
Вход
Data Carrier Detect
9
n/c
–
BUTTON_POR (Power-on reset) for Sun Ultra 80 / Sun Blade 1000 / Sun Blade 2000 / Sun Fire 280R / Enterprise 420R
10
n/c
–
BUTTON_XIR_L (Transmit internal reset) for Sun Ultra 80 / Sun Blade 1000 / Sun Blade 2000 / Sun Fire 280R / Enterprise 420R
11
n/c
–
+5 Vdc for Sun Ultra 80 / Sun Blade 1000 / Sun Blade 2000 / Sun Fire 280R / Enterprise 420R
12
n/c
–
13
n/c
–
14
n/c
–
15
TRxC
Вход
Transmit Clock
16
n/c
–
17
RTxC
Вход
Receive Clock
18
n/c
–
19
n/c
–
20
DTR
Выход
Data Terminal Ready
21
n/c
–
22
n/c
–
23
n/c
–
24
TxC
Выход
Transmit Clock
25
n/c
–
Сигналы контактов RS232 представлены уровнями напряжения относительно общей схемы (питание / логическая земля). В состоянии ожидания (MARK) уровень сигнала отрицательный относительно общего, а в активном состоянии (SPACE) уровень сигнала положительный относительно общего провода. RS232 имеет множество линий подтверждения связи (в основном используется с модемами), а также определяет протокол связи.
Интерфейс RS-232 предполагает наличие общего заземления между DTE и DCE. Это разумное предположение, когда короткий кабель соединяет DTE с DCE, но с более длинными линиями и соединениями между устройствами, которые могут находиться на разных электрических шинах с разным заземлением, это может быть неверно. Данные RS232 биполярны.
Стандарт определяет максимальное напряжение холостого хода 25 В, но общие уровни сигналов составляют 5 В, 10 В, 12 В и 15 В. Цепи, управляющие интерфейсом, совместимым с RS-232, должны выдерживать неопределенно долгое короткое замыкание на землю или на любой уровень напряжения до 25 вольт. От +3 до +12 вольт указывает состояние ВКЛЮЧЕНО или 0, в то время как от -3 до -12 В указывает состояние ВЫКЛЮЧЕНО 1 состояние.
Некоторое компьютерное оборудование игнорирует отрицательный уровень и принимает нулевой уровень напряжения как состояние ВЫКЛ. Фактически, состояние ВКЛ может быть достигнуто с меньшим положительным потенциалом. Это означает что цепи с питанием от 5 В постоянного тока могут напрямую управлять цепями RS232, но общий диапазон, в котором сигнал RS232 может быть передан / принят, может быть значительно сокращен.
Уровень выходного сигнала обычно колеблется от +12 В до -12 В. Мертвая зона между + 3В и -3В предназначена для поглощения линейного шума. В различных определениях распиновки, подобных RS-232, эта мертвая зона может отличаться. Например, определение для V.10 имеет мертвую зону от + 0,3 В до -0,3 В. Многие приемники, разработанные для RS-232, чувствительны к перепадам напряжения 1 В или меньше.
Разъёмы RS-366
Pin
Функция
Описание
Схема EIA
1
unused
2
Digit Present
A signal given to the ACE indicating that the digit lines contain a digit
DPR
3
Abandon Call and Retry
An indicator signal from the ACE that it could not make a connection. Could be “busy”.
ACR
4
Call Request
A signal from the DTE that tells the ACE to go “off hook”
CRQ
5
Present Next Digit
A signal from the ACE to the DTE to indicate that the ACE is ready to receive the next digit.
PND
6
unused
7
unused
8
unused
9
unused
10
unused
11
unused
12
unused
13
Distant Station Connected
Indicator from ACE to DTE that the call is succesfully made.
DSC
14-17
Digit Signal Circuits
Four lines containing a parallel BCD dial digit (10 digits, plus control digits)
NB1-NB8
18
unused
19
unused
20
unused
21
unused
22
Data Line Occupied
An indicator that is used by the ACE to let the DTE know that the line it wants to use is used by another device.
DLO
23
unused
24
unused
25
unused
Разъёмы RS-422 9-pin
Pin
Сигнал
Описание
1
Shield
2
RTS+
Request To Send +
3
RTS-
Request To Send –
4
TXD+
Transmit Data +
5
TXD-
Transmit Data –
6
CTS+
Clear To Send +
7
CTS-
Clear To Send –
8
RXD+
Received Data +
9
RXD-
Received Data
Разъёмы RS-422 37-pin
RS422 – это сбалансированный последовательный интерфейс для передачи цифровых данных. Преимущество сбалансированного сигнала – большая помехоустойчивость. EIA описывает RS422 как интерфейс DTE-DCE для соединений точка-точка.
Pin
Имя
Напр.
Описание
1
GND
–
Shield Ground
2
SRI
Send Data
5
ST
>
Send Timing
6
RD
Request To Send
8
RR
Local Loopback
11
DM
Terminal Ready
13
RR
Remote Loopback
15
IC
Select Frequency/Select Rate
17
TT
>
Terminal Timing
18
TM
Select Standby
33
SQ
New Signal
35
/TT
–
Terminal Timing TPR
36
SB
Разъёмы RS-423
Описание
RS423
RS422
Mode of Operation
SINGLE – ENDED
DIFFERENTIAL
Total Number of Drivers and Receivers on One Line
1 DRIVER 10 RECVR
1 DRIVER 10 RECVR
Maximum Cable Length
4000 FT.
4000 FT.
Maximum Data Rate
100kb/s
10Mb/s
Maximum Driver Output Voltage
+/-6V
-0.25V to +6V
Driver Output Signal Level (Loaded Min.)
Loaded
+/-3.6V
+/-2.0V
Driver Output Signal Level (Unloaded Max)
Unloaded
+/-6V
+/-6V
Driver Load Impedance (Ohms)
>450
100
Max. Driver Current in High Z State
Power On
N/A
N/A
Max. Driver Current in High Z State
Power Off
+/-100uA
+/-100uA
Slew Rate (Max.)
Adjustable
N/A
Receiver Input Voltage Range
+/-12V
-10V to +10V
Receiver Input Sensitivity
+/-200mV
+/-200mV
Receiver Input Resistance (Ohms)
4k min.
4k min.
RS-423 похож на TIA / EIA-232-F, но отличается уменьшенным размахом выходного сигнала драйвера и более высокой скоростью передачи данных. RS-423 – это электрический стандарт, определяющий только требования к драйверу и приемнику – для этого интерфейса нет общей распиновки. Определены несимметричный драйвер и балансный ресивер. TIA / EIA-423-B определяет однонаправленный, многоточечный (до 10 приемников) интерфейс. Преимущества перед TIA / EIA-232-F включают: работу с несколькими приемниками, более высокую скорость передачи данных и общие источники питания (обычно 5 В).
Разъёмы RS-449
Pin
Имя
V.24
Напр.
Описание
Тип
1
101
–
Shield
Ground
2
SI
112
>
Signal Rate Indicator
Control
3
n/a
n/a
unused
4
SD-
103
>
Send Data (A)
Data
5
ST-
114
Request To Send (A)
Control
8
RT-
115
Local Loopback
Control
11
DM-
107
Terminal Ready (A)
Control
13
RR-
109
Remote Loopback
Control
15
IC
125
Signal Freq./Sig. Rate Select.
Control
17
TT-
113
>
Terminal Timing (A)
Timing
18
TM-
142
Send Data (B)
Data
23
ST+
114
Request To Send (B)
Control
26
RT+
115
Terminal In Service
Control
29
DM+
107
Terminal Ready (B)
Control
31
RR+
109
New Signal
Control
35
TT+
113
>
Terminal Timing (B)
Timing
36
SB
117
A control signal that can be used to change the transmission speed.
DA
Transmit Signal Element Timing (DTE Source)
Timing signals used by the DTE for transmission, where the clock is originated by the DTE and the DCE is the slave.
DB
Transmitter Signal Element Timing (DCE Source)
Timing signals used by the DTE for transmission.
DD
Receiver Signal Element Timing (DCE Source)
Timing signals used by the DTE when receiving data.
IS
terminal In Service
Signal that indicates that the DTE is available for operation
NS
New Signal
A control signal from the DTE to the DCE. It instructs the DCE to rapidly get ready to receive a new analog signal. It helps master-station modems rapidly synchronize on a new modem at a tributary station in multipoint circuits
RC
Receive Common
A signal return for receiver circuit reference
LL
Local Loopback / Quality Detector
A control signal from the DTE to the DCE that causes the analog transmision output to be connected to the analog receiver input.
RL
Remote Loopback
Signal from the DTE to the DCE. The local DCE then signals the remote DCE to loopback the analog signal and thus causing a line loopback.
SB
Standby Indicator
Signal from the DCE to indicate if it is uses the normal communication or standby channel
SC
Send Common
A return signal for transmitter circuit reference
SF
Select Frequency
A signal from the DTE to tell the DCE which of the two analog carrier frequencies should be used.
SS
Select Standby
A signal from DTE to DCE, to switch between normal communication or standby channel.
TM
Test Mode
A signal from the DCE to the DTE that it is in test-mode and can”t send any data.
Reserved for Testing
Интерфейс RS449 – это не самостоятельный интерфейс. Расположение выводов разъема изначально было разработано для поддержки RS422 для симметричных сигналов и RS423 для несимметричных сигналов. И должен он был стать преемником RS232. Это высокоскоростной цифровой интерфейс, в отличие от RS232, который использует сигналы относительно земли, приемники RS449 V.11 ищут разницу между двумя проводами. Скручивая два провода и создавая «витую пару», любой паразитный шум, улавливаемый одним проводом, будет улавливаться на другом, поскольку оба провода улавливают одинаковый шум, и дифференциальный интерфейс RS449 просто меняет уровень напряжения относительно земли. но не меняет по отношению друг к другу. Приемники смотрят только на разницу в уровне напряжения между каждым проводом, а не на землю.
Дифференциальные сигналы для RS449 помечены как «A и B» или «+ и -». В случае RS449 провод A или + не соединяется с B или -. Провод A всегда подключается к A, а B подключается к B или + к + и – к -. Распространенные названия: EIA-449, RS-449, ISO 4902.
Разъёмы EIA-449
Pin
Имя
RS232
V.24
Dir
Описание
1
n/a
101
–
Shield
2
SSR
SRR
122
Secondary Send Data
4
SRD
SRD
119
Secondary Request To Send
8
SCS
SCS
121
Разъёмы RS-485
EIA-485 (ранее RS-485 или RS485) – это электрическая спецификация физического уровня модели OSI для двухпроводного, полудуплексного, многоточечного последовательного соединения. Стандарт определяет дифференциальную форму сигнала. Разница между проводами в напряжении – вот что передает данные. Одна полярность напряжения указывает на уровень логической 1, обратная полярность указывает на логический 0. Для правильной работы разность потенциалов должна быть не менее 0,2 В, но любое приложенное напряжение между +12 В и -7 В уже позволит корректно работать приемнику. EIA-485 лучше описать как несимметричный интерфейс, поскольку сбалансированный обычно подразумевает, что напряжения на дифференциальных проводах сбалансированы относительно земли или потенциала земли (например, + 5 В и -5 В), но EIA-485 обычно составляет + 5 В и 0 В.
Сигналы RS-485
Сигналы RS-232
DB-25
DE-9
RJ-50
Common Ground
Carrier Detect (DCD)
8
1
10
Clear To Send + (CTS+)
Received Data (RD)
3
2
9
Ready To Send + (RTS+)
Transmitted Data (TD)
2
3
8
Received Data + (RxD+)
Data Terminal Ready (DTR)
20
4
7
Received Data – (RxD-)
Common Ground
7
5
6
Clear To Send – (CTS-)
Data Set Ready (DSR)
6
6
5
Ready To Send – (RTS-)
Request To Send (RTS)
4
7
4
Transmitted Data + (TxD+)
Clear To Send (CTS)
5
8
3
Transmitted Data – (TxD-)
Ring Indicator (RI)
22
9
2
EIA-485 определяет только электрические характеристики драйвера и приемника. Он не указывает и не рекомендует какой-либо протокол передачи данных. Поскольку он использует дифференциальную линию по витой паре (например, EIA-422), то может охватывать относительно большие расстояния (до 1200 метров). Рекомендуемое расположение проводов – это соединенная серия двухточечных узлов, линия или шина. В идеале, на двух концах кабеля должен быть оконечный резистор подключенный к двум проводам, и два резистора с питанием для смещения линий, когда линии не управляются. Без оконечных резисторов отражения быстрых фронтов драйвера могут вызвать множественные фронты данных, которые могут вызвать повреждение данных. Величина каждого оконечного резистора должна быть равна сопротивлению кабеля (обычно 120 Ом для витых пар).
Разъёмы RS-530
EIA-530 или RS-530 – это стандарт сбалансированного последовательного интерфейса, в котором обычно используется 25-контактный разъем. RS530 – это не фактический интерфейс, а общая спецификация разъема. Распиновка разъема может использоваться для поддержки RS422, RS423, V.36 / V.37 / V.10 / V.11 (не V.35!) И X.21.
Pin
Имя
Dir
Описание
Схема
Paired with
1
–
Shield
2
TxD
>
Transmitted Data
BA
14
3
RxD
Request To Send
CA
19
5
CTS
Rtrn Transmit Sig. Elmnt Timing
DA
24
12
Rtrn TxD
BA
2
15
ST
Local Loopback
LL
Unbal, not paired
19
>
Rtrn RTS
CA
4
20
DTR *
>
Data Terminal Ready
CD
23 (not paired in TIA-530-A)
21
RL
>
Remote Loopback
RL
Unbal, not paired
22
**
Rtrn DTR
CD
20 (not paired in TIA-530-A)
24
TT
>
Transmit Signal Element timing
DA
11
25
TM
НАЖМИТЕ ТУТ И ОТКРОЙТЕ КОММЕНТАРИИ
Уважаемые авторы данной статьи. Мне надо корректно соединить два устройства: 1) Компьютер IBM с его RS232C и 2) УЧПУ “Сфера-36″ от робота РМ-01″Пума” с его интерфейсом ( как указано в документации) RS423. Абращался к “видному” специалисту по интерфейсам Агурову В. Он ответил, что он – “не специалист по железу”. И предложил купить на Ali Express некий девайс… Может, вы подскажете поконкретнее? Заранее благодарен.
