פרוטוקול תקשורת טורית Rs232: יסודות, עבודה ומפרטים

אחד מפרוטוקולי התקשורת הוותיקים, אך הפופולריים ביותר, המשמשים בתעשיות ובמוצרים מסחריים הוא ה- RS232 Communication Protoco l. המונח RS232 מייצג "תקן מומלץ 232" וזה סוג של תקשורת טורית המשמשת להעברת נתונים בדרך כלל למרחקים בינוניים. הוא הוצג עוד בשנות ה -60 ומצא את דרכו ליישומים רבים כמו מדפסות מחשב, התקני אוטומציה של מפעל וכו '. כיום ישנם פרוטוקולי תקשורת מודרניים רבים כמו RS485, SPI, I2C, CAN וכו'. אתה יכול לבדוק אותם אם אתה מעוניין.. במאמר זה נבין את היסודות של פרוטוקול RS232 וכיצד הוא פועל.

מהי תקשורת סדרתית?

בטלקומוניקציה, תהליך שליחת הנתונים ברצף על גבי אוטובוס מחשב נקרא כתקשורת סדרתית, כלומר הנתונים יועברו קצת אחר ביט. בעוד שבתקשורת מקבילה הנתונים מועברים בתים (8 סיביות) או תו בכמה קווי נתונים או אוטובוסים בו זמנית. תקשורת טורית איטית יותר מתקשורת מקבילה אך משמשת להעברת נתונים ארוכה בגלל עלויות נמוכות יותר ומסיבות מעשיות.

דוגמה להבנה:

תקשורת טורית - אתה יורה במטרה באמצעות מקלעים, שם הכדורים מגיעים אחד אחד ליעד.

תקשורת מקבילה - אתה יורה במטרה באמצעות רובה ציד, שמספרם הגדול של הכדורים מגיעים בו זמנית.

דרכי העברת נתונים בתקשורת סדרתית:

• העברת נתונים אסינכרוניים - המצב בו פיסות הנתונים אינן מסונכרנות באמצעות דופק שעון. דופק השעון הוא אות המשמש לסינכרון פעולה במערכת אלקטרונית.
• העברת נתונים סינכרוניים - המצב בו פיסות הנתונים מסונכרנות באמצעות דופק שעון.

מאפייני תקשורת סדרתית:

• קצב שידור משמש למדידת מהירות השידור. זה מתואר כמספר הביטים שעוברים בשנייה אחת. לדוגמא, אם קצב השידור הוא 200 אז 200 ביט לכל שנייה שעברה. בקווי טלפון שיעורי השידור יהיו 14400, 28800 ו- 33600.
• Bits עצור משמש חבילה בודדת כדי לעצור את השידור אשר מסומן בתור "T". כמה ערכים אופייניים הם 1, 1.5 ו -2 ביטים.
• Parity Bit הוא הצורה הפשוטה ביותר לבדיקת השגיאות. ישנם ארבעה סוגים, כלומר אפילו מוזרים, מסומנים ומרווחים. לדוגמא, אם 011 הוא מספר ביט הזוגיות = 0, כלומר זוגיות זוגית והזוגיות = 1, כלומר זוגיות אי זוגית.

מה זה RS232?

RS232C "תקן 232C מומלץ" הוא הגרסה האחרונה של תקן 25 פינים ואילו, RS232D שהוא 22 פינים. במחשב ה- D החדש של זכר המחשב האישי שהוא בן 9 פינים.

RS232 הוא פרוטוקול סטנדרטי המשמש לתקשורת סדרתית, הוא משמש לחיבור המחשב והתקני ההיקף שלו כדי לאפשר חילופי נתונים טוריים ביניהם. מכיוון שהוא מקבל את המתח עבור הנתיב המשמש להחלפת נתונים בין המכשירים. הוא משמש בתקשורת סדרתית עד 50 מטר בקצב של 1.492kbps. כפי שמגדיר EIA, את RS232 משמש לחיבור ציוד תמסורת נתונים (DTE) ו ציוד תקשורת נתונים (DCE).

מקלט ומשדר נתונים אסינכרוני אוניברסלי (UART) המשמש בקשר עם RS232 להעברת נתונים בין מדפסת למחשב. בקרי המיקרו אינם מסוגלים להתמודד עם סוג כזה של רמות מתח, מחברים מחוברים בין אותות RS232. מחברים אלה ידועים כמחבר DB-9 כיציאה טורית והם מחבר זכר מסוג DTE ומחבר נקבה (DCE) משני סוגים .

מפרט חשמלי

הבה נדון במפרט החשמלי של RS232 המופיע להלן:

• רמות מתח: RS232 משמש גם כקרקע ורמת 5V. בינארי 0 עובד עם מתח עד + 5 וולט עד +15 וולט. זה נקרא 'ON' או ריווח (רמת מתח גבוהה) ואילו Binary 1 עובד עם מתח עד -5V ל- -15Vdc. זה נקרא 'OFF' או סימון (רמת מתח נמוכה).
• רמת מתח אות שהתקבלה: בינארי 0 עובד על מתח האות שהתקבל עד + 3V עד +13 Vdc ובינארי 1 עובד עם מתח עד -3V עד -13 Vdc.
• עכבות קו: עכבת החוטים היא עד 3 אוהם עד 7 אוהם ואורך הכבלים המרבי הוא 15 מטרים, אך אורך מקסימלי חדש מבחינת קיבול לכל אורך יחידה.
• מתח פעולה: מתח הפעולה יהיה 250 וולט מקסימום.
• דירוג נוכחי: הדירוג הנוכחי יהיה מקסימום 3 אמפר.
• מתח עמיד דיאלקטרי: 1000 וולט דק.
• קצב שינה : קצב השינוי של רמות האות נקרא כקצב שינה. עם קצב ההמתנה שלו הוא עד 30 וולט / מיקרו שניה וקצב הסיביות המקסימלי יהיה 20 kbps.

איך עובד RS232?

RS232 עובד על תקשורת דו כיוונית המחליפה נתונים זה לזה. ישנם שני מכשירים המחוברים זה לזה, (DTE) ציוד העברת נתונים וציוד תקשורת נתונים (DCE) המכיל את הפינים כמו TXD, RXD ו- RTS & CTS. כעת, ממקור DTE, ה- RTS מייצר את הבקשה למשלוח הנתונים. ואז מהצד השני DCE, ה- CTS, מפנה את הנתיב לקבלת הנתונים. לאחר ניקוי נתיב, זה ייתן אות ל- RTS של מקור ה- DTE לשליחת האות. ואז הסיביות מועברות מ- DTE ל- DCE. עכשיו שוב מ- DCEמקור, ניתן ליצור את הבקשה על ידי RTS ו- CTS של מקורות DTE מנקה את הנתיב לקבלת הנתונים ונותן אות לשלוח את הנתונים. זה כל התהליך שדרכו מתבצעת העברת נתונים.

TXD	מַשׁדֵר
RXD	מַקְלֵט
RTS	בקשה לשלוח
CTS	ברור לשלוח
GND	קרקע, אדמה

לדוגמא: האותות מוגדרים ללוגיקה 1, כלומר -12V. העברת הנתונים מתחילה מהביט הבא וכדי להודיע ​​על כך, DTE שולח סיבית התחלה ל- DCE. סיבית ההתחלה היא תמיד '0', כלומר +12 וולט הבא 5 עד 9 תווים הם סיביות נתונים. אם אנו משתמשים בסיביות זוגיות, ניתן להעביר נתונים של 8 סיביות ואילו אם זוגיות אינה משתמשת, מועברים 9 סיביות. סיביות העצירה נשלחות על ידי המשדר שערכיו הם 1, 1.5 או 2 סיביות לאחר העברת הנתונים.

מפרט מכני

למפרט מכני עלינו ללמוד על שני סוגים של מחברים שהם DB-25 ו- DB-9. ב- DB-25 ישנם 25 פינים זמינים המשמשים עבור רבים מהיישומים, אך חלק מהיישומים לא השתמשו בכל 25 הפינים. אז, מחבר 9 פינים מיועד לנוחות המכשירים והציוד.

כעת, אנו דנים במחבר פינים DB-9 המשמש לחיבור בין מיקרו-בקרים למחבר. אלה הם משני סוגים: זכר Connector (DTE) & נקבה Connector (DCE). בשורה העליונה ישנם 5 סיכות ובשורה התחתונה 4 סיכות. זה נקרא לעתים קרובות מחבר DE-9 או D.

מבנה סיכה של מחבר DB-9:

תיאור סיכה מחבר DB-9:

מספר PIN	שם סיכה	תיאור סיכה
1	CD (Carrier Detect)	אות נכנס מ- DCE
2	RD (קבלת נתונים)	מקבל נתונים נכנסים מ- DTE
3	TD (העברת נתונים)	שלח נתונים יוצאים ל- DCE
4	DTR (מסוף נתונים מוכן)	אות לחיצת יד יוצאת
5	GND (קרקע אות)	מתח ייחוס נפוץ
6	DSR (ערכת נתונים מוכנה)	אות לחיצת יד נכנסת
7	RTS (בקשה למשלוח)	אות יוצא לשליטה בזרימה
8	CTS (ברור לשליחה)	אות נכנס לשליטה בזרימה
9	RI (מחוון טבעת)	אות נכנס מ- DCE

מה זה לחיצת ידיים?

לחיצת ידיים היא התהליך המשמש להעברת האות מ- DTE ל- DCE כדי ליצור את החיבור לפני העברת הנתונים בפועל. העברת המסרים בין משדר למקלט יכולה להיעשות על ידי לחיצת יד.

ישנם 3 סוגים של תהליכי לחיצת יד בשם: -

אין לחיצת ידיים:

אם אין לחיצת יד, אז DCE קוראת את הנתונים שהתקבלו כבר בזמן ש- DTE מעביר את הנתונים הבאים. כל הנתונים שהתקבלו נשמרים במיקום זיכרון המכונה חוצץ המקלט. מאגר זה יכול לאחסן רק ביט אחד ולכן על המקלט לקרוא את מאגר הזיכרון לפני שה bit הבא יגיע. אם המקלט אינו מסוגל לקרוא את הסיבית המאוחסנת במאגר והסיבית הבאה מגיעה, הסיבית המאוחסנת תאבד.

כפי שניתן לראות בתרשים שלהלן, כונס נכסים לא הצליח לקרוא את 4 ^th קצת עד 5 ^th הגעה קצת וזה תוצאה דריסה של 4 ^th טיפות 5 ^th קצת 4 ^th קצת הולך לאיבוד.

לחיצת יד חומרה:

• הוא משתמש ביציאות סדרתיות ספציפיות, כלומר RTS & CTS כדי לשלוט בזרימת הנתונים.
• בתהליך זה, המשדר מבקש מהמקלט שהוא מוכן לקבל נתונים ואז המקלט בודק את המאגר שהוא ריק, אם הוא ריק אז הוא ייתן אות למשדר שאני מוכן לקבל נתונים.
• המקלט נותן את האות למשדר שלא לשלוח נתונים בזמן שלא ניתן לקרוא נתונים שהתקבלו כבר.
• תהליך העבודה שלו זהה לתאר לעיל בלחיצת ידיים.

לחיצת יד תוכנה:

• בתהליך זה ישנן שתי צורות, כלומר X-ON ו- X-OFF. הנה, 'X' הוא המשדר.
• X-ON הוא החלק בו הוא ממשיך את העברת הנתונים.
• X-OFF הוא החלק בו הוא מושהה את העברת הנתונים.
• הוא משמש לבקרת זרימת הנתונים ולמניעת אובדן במהלך השידור.

יישומי תקשורת RS232

• תקשורת טורית RS232 משמשת במחשבים מהדור הישן לחיבור התקני היקף כמו עכבר, מדפסות, מודם וכו '.
• כיום, RS232 מוחלף על ידי USB מתקדם.
• הוא משמש גם במכונות PLC, במכונות CNC ובבקרי סרוו מכיוון שהוא זול בהרבה.
• הוא עדיין משמש כמה לוחות מיקרו-בקר, מדפסות קבלה, מערכת נקודת מכירה (PoS) וכו '.