"Serial port" je okrajšava za serijski komunikacijski vmesnik. "Serijska komunikacija" se nanaša na način komunikacije, pri katerem se podatki prenašajo bit za bitom v zaporedju. Pogosta serijska vrata vključujejo RS-232 in RS-485. Čeprav je bila serijska komunikacija razvita že pred časom, se še vedno pogosto uporablja na današnjih področjih industrijske avtomatizacije in krmiljenja. V tem članku si bomo poglobljeno ogledali serijska vrata RS-232. Ta članek obravnava naslednje teme:
1. Zgodovina RS232
2. Vmesnik RS232
3. Električni signali v RS232
4. IC-preklop ravni za RS232
5. Prenos podatkov v RS232
1. Zgodovina RS232
RS232 je komunikacijski standard, ki ga je objavilo Združenje elektronskih industrij (EIA) leta 1962. Njegovo polno ime je: "Standard za električne in mehanske vmesnike med DTE in DCE." "DTE" pomeni "podatkovna terminalska oprema", kot je računalnik; "DCE" je kratica za "Data Circuit-terminating Equipment." Včasih se piše tudi kot "oprema za podatkovno komunikacijo", kot je modem. "RS" v "RS232" pomeni "priporočeni standard". "232" je identifikator. Zgodnji standard RS-232 je bil razvit za omogočanje komunikacije med računalniki, programljivimi telefoni in modemi; po več revizijah je postal splošni serijski komunikacijski standard. Revizije RS-232 so naslednje:
1969 različica C (RS-232-C);
1986 različica D (RS-232-D);
Različica E (RS232-E) leta 1991;
Različica F (RS232-F) leta 1997;
Trenutno se na področju industrijske avtomatizacije RS232 uporablja predvsem za komunikacijo med napravami, kot so zasloni na dotik, čitalniki kartic, bralniki črtne kode ter tiskalniki in PLC-ji.
2. Vmesnik RS-232
Pred različico F je RS-232 uporabljal 25-pinski serijski vmesnik, ki je bil na voljo v dveh vrstah: moški in ženski. Moški konektor se uporablja za naprave DTE, ženski konektor pa za naprave DCE, kot je prikazano na spodnji sliki
Fizična enota je prikazana na spodnji sliki:
Oglejte si spodnjo tabelo za definicije žebljičkov:
:
| številka | Ime | Okrajšava |
|---|---|---|
| 1 | Ščit | |
| 2 | Preneseni podatki | TxD |
| 3 | Prejeti podatki | RxD |
| 4 | Zahteva za pošiljanje | RTS |
| 5 | Počisti za pošiljanje | CTS |
| 6 | DCE Reoglasy/Data Set Ready | DSR |
| 7 | Ozemljitev signala/skupni povratek | SG |
| 8 | Detektor prejetega linijskega signala | |
| 9 | Rezervirano za testiranje nabora podatkov | |
| 10 | Rezervirano za testiranje nabora podatkov | |
| 11 | Unaspodpisan | |
| 12 | Detektor signala sekundarne prejete linije | |
| 13 | Sekundarno Počisti za pošiljanje | (S)CTS |
| 14 | Sekundarni posredovani podatki | (S)TxD |
| 15 | Element prenosnega signalatiming | |
| 16 | Sekundarni prejeti podatki | (S)RxD |
| 17 | Čas elementa signala sprejemnika (DCE) | |
| 18 | Krajevna zanka back | |
| 19 | Sekundarna zahteva za pošiljanje | (S)RTS |
| 20 | Pripravljen za DTE/pripravljen za podatkovni terminal | DTR |
| 21 | Remote Loopback/ Detektor kakovosti signala |
|
| 22 | Indikator zvonjenja | RI |
| 23 | Izbirnik hitrosti podatkovnega signala | |
| 24 | Čas elementa signala prenosa (DTE) | |
| 25 | Testni način |
25-pinska serijska vrata imajo preveč nožic, zaradi česar je uporaba okorna. Za poenostavitev serijskih vrat RS232 različica F definira 9-pinska serijska vrata, ki vključujejo tudi moški konektor (za DTE) in ženski konektor (za DCE), kot je prikazano na spodnji sliki:
Oglejte si spodnjo tabelo za definicije žebljičkov:
| številka | Ime | Okrajšava |
|---|---|---|
| 1 | Zaznavanje nosilca podatkov | DCD |
| 2 | Prejeti podatki | RxD |
| 3 | Preneseni podatki | TxD |
| 4 | Podatkovni terminal pripravljen | DTR |
| 5 | Tla | GND |
| 6 | Nabor podatkov pripravljen | DSR |
| 7 | Zahteva za pošiljanje | RTS |
| 8 | Počisti za pošiljanje | CTS |
| 9 | Indikator zvonjenja | RI |
PLC se šteje za napravo DTE, njegova serijska vrata RS-232 pa so moški konektor. Na primer, serijski modul CM1241 RS-232 za S7-1200 ima moška serijska vrata, kot je prikazano na spodnji sliki:
Za komunikacijo med DTE in DTC je mogoče uporabiti neposredno povezavo, kot je prikazano na spodnji sliki:
Za komunikacijo med dvema DTE (kot sta PLC in čitalnik črtne kode) je treba uporabiti navzkrižno-povezavo. Vse zatiče lahko povežete med seboj, kot je prikazano na spodnji sliki:
Uporabite lahko minimalno metodo povezovanja z uporabo samo treh žic za povezavo zatičev TxD in RxD obeh naprav in ju skupaj ozemljite, kot je prikazano na spodnji sliki:
Ta vrsta povezave, pri kateri se DTE poveže neposredno z DCE, ne da bi šel skozi DCE, je znana tudi kot "null modem" povezava, kabel, ki se uporablja za to vrsto povezave, pa se imenuje "null modem" kabel ali crossover kabel.
3. Električni signali RS-232
Električni signali na oddajnih in sprejemnih terminalih RS-232 so napetostni signali glede na skupno maso (GND). Napetostna razlika med +3V in +15V predstavlja logično "0"; napetostna razlika med -3V in -15V predstavlja logično "1"; napetostna razlika med -3V in +3V ni definirana. 3 V je minimalni zaznavni napetostni signal. V praktičnih aplikacijah se pričakuje, da bo absolutna vrednost napetostne razlike v razponu od 5 V do 15 V. To pomeni, da pri prenosu podatkov gonilnik oddajnika odda pozitivni napetostni signal od +5 V do +15 V, ki predstavlja logično "0", medtem ko negativni napetostni signal od -5 V do -15 V predstavlja logično "1." Pri sprejemanju podatkov velja vsak električni signal, večji od 3 V, veljaven signal.
4. IC-ji za pretvorbo ravni RS-232
Ker zatiči mikrokrmilnika oddajajo nivoje TTL, je za njihovo pretvorbo v nivoje RS-232 potreben namenski IC za pretvorbo (kot je TI MAX3232 ali ST3232 ST). Za več podrobnosti si oglejte moj prejšnji članek: Kakšna je razlika med ravnmi RS-232 in TTL? Kako se spremenijo?
5. RS-232 prenos podatkov
Prvi koncept, vključen v prenos podatkov, je hitrost prenosa podatkov. Kot vemo, serijska komunikacija prenaša podatke en bit naenkrat, pri čemer je enota prenosa bit. Zato je hitrost prenosa definirana kot število prenesenih bitov na enoto časa. Mednarodno sprejeta enota za čas je sekunda (s), zato je enota za hitrost prenosa bit/s (b/s), zapisana tudi kot bps (biti na sekundo).
Obstaja določen obseg baudnih hitrosti (ne poljubne vrednosti); običajne hitrosti prenosa vključujejo 9600, 38400, 56000 in 115200. Veliko je tudi drugih vrednot; Komunicirani strani se morata preprosto dogovoriti o isti hitrosti prenosa podatkov.
RS-232 je komunikacijski protokol od-točke do točke. Njegov podatkovni okvir je sestavljen iz štirih delov: začetnega bita, podatkovnih bitov, paritetnega bita in končnega bita.
Začetni bit: dolžina 1, vrednost podatkov je enaka logični 0, kar označuje začetek prenosa podatkov;
Podatkovni biti: dolžina 8 ali 7, ki predstavlja dejanske podatke, ki se prenašajo;
Paritetni bit: dolžina 0 (brez paritete) ali 1 (liha ali soda pariteta);
Stop bit: dolžina 1, 1,5 ali 2; podatkovna vrednost je logična 1, ki označuje konec podatkovnega okvira;
Ob predpostavki, da je komunikacija RS232 konfigurirana s 7 podatkovnimi biti, liho parnostjo in 2 zaustavitvenima bitoma, so okvir in logične vrednosti prikazane na spodnji sliki
Nato naredimo izračun.
Recimo, da ima komunikacijska nastavitev RS-232 hitrost prenosa 9600 baudov, 8 podatkovnih bitov, brez paritete (0) in 1 stop bit. Koliko bajtov podatkov je mogoče prenesti na sekundo pod temi komunikacijskimi parametri?
Odgovor: Na podlagi parametrov je dolžina okvirja za to komunikacijo 1 + 8 + 1=10 bitov. Znotraj tega okvira se prenese en bajt (8 bitov). Zato je pri hitrosti prenosa 9600 baud največja količina dejanskih podatkov, ki jih je mogoče prenesti na sekundo, 9600 / 10=960 bajtov.