A "soros port" a soros kommunikációs interfész rövidítése. A „soros kommunikáció” olyan kommunikációs módszert jelent, amelyben az adatokat bitről bitre egymás után továbbítják. A gyakori soros portok közé tartozik az RS-232 és az RS-485. Noha a soros kommunikációt jó ideje fejlesztették ki, továbbra is széles körben használják a mai ipari automatizálás és vezérlés területén. Ebben a cikkben részletesen megvizsgáljuk az RS-232 soros portot. Ez a cikk a következő témákkal foglalkozik:
1. Az RS232 története
2. Az RS232 interfész
3. Elektromos jelek az RS232-ben
4. Szint{1}}váltó IC-k RS232-hez
5. Adatátvitel RS232-n
1. Az RS232 története
Az RS232 egy kommunikációs szabvány, amelyet az Electronic Industries Association (EIA) adott ki 1962-ben. Teljes neve: "Standard for Electrical and Mechanical Interfaces Between DTE and DCE". A „DTE” a „Data Terminal Equipment” rövidítése, mint például a számítógép; A „DCE” a „Data Circuit{3}}terminating Equipment” rövidítése. Néha úgy is írják, hogy "adatkommunikációs berendezés", például modem. Az "RS" az "RS232"-ben a "Recommended Standard" rövidítése. "232" az azonosító. A korai RS{11}}232 szabványt a számítógépek, programozható telefonok és modemek közötti kommunikáció lehetővé tételére fejlesztették ki; többszöri átdolgozás után általános célú soros kommunikációs szabvány lett. Az RS-232 átdolgozásai a következők:
1969 C verzió (RS-232-C);
1986-os D verzió (RS-232-D);
E verzió (RS232-E) 1991-ben;
F verzió (RS232-F) 1997-ben;
Jelenleg az ipari automatizálás területén az RS232-t elsősorban olyan eszközök közötti kommunikációra használják, mint az érintőképernyők, kártyaolvasók, vonalkód-leolvasók, valamint nyomtatók és PLC-k.
2. RS-232 interfész
Az F verzió előtt az RS-232 25 tűs soros interfészt használt, aminek két típusa volt: férfi és nő. Az apa csatlakozó a DTE eszközökhöz, az anya csatlakozó pedig a DCE eszközökhöz használatos, ahogy az alábbi ábrán látható.
A fizikai egység az alábbi ábrán látható:
A tű definícióit az alábbi táblázatban találja:
:
| Szám | Név | Rövidítés |
|---|---|---|
| 1 | Pajzs | |
| 2 | Átvitt adatok | TxD |
| 3 | Fogadott adatok | RxD |
| 4 | Küldési kérés | RTS |
| 5 | Elküldendő törlés | CTS |
| 6 | DCE Rehirdetésy/Adatkészlet kész | DSR |
| 7 | Jelföldelés/közös visszatérés | SG |
| 8 | Fogadott vonali jel detektor | |
| 9 | Adatkészlet tesztelésére fenntartva | |
| 10 | Adatkészlet tesztelésére fenntartva | |
| 11 | Unasaláírva | |
| 12 | Másodlagos vett vonali jelérzékelő | |
| 13 | Másodlagos elküldendő törlés | (S)CTS |
| 14 | Másodlagos továbbított adatok | (S)TxD |
| 15 | Átviteli jel elemtiming | |
| 16 | Másodlagos fogadott adatok | (S)RxD |
| 17 | Vevő jelelem időzítése (DCE) | |
| 18 | Helyi hurokback | |
| 19 | Másodlagos küldési kérelem | (S)RTS |
| 20 | DTE Ready/Data Terminal Ready | DTR |
| 21 | Távoli loopback/ Jelminőség-érzékelő |
|
| 22 | Gyűrű jelző | RI |
| 23 | Adatjel sebesség választó | |
| 24 | Átviteli jel elem időzítése (DTE) | |
| 25 | Teszt mód |
A 25 tűs soros port túl sok érintkezőt tartalmaz, ami megnehezíti a használatát. Az RS232 soros port egyszerűsítése érdekében az F verzió egy 9 tűs soros portot határoz meg, amely egy apa csatlakozót (DTE-hez) és egy anyacsatlakozót (DCE-hez) is tartalmaz, amint az alábbi ábrán látható:
Tekintse meg az alábbi táblázatot a tű definícióiért:
| Szám | Név | Rövidítés |
|---|---|---|
| 1 | Adathordozó észlelése | DCD |
| 2 | Fogadott adatok | RxD |
| 3 | Átvitt adatok | TxD |
| 4 | Adatterminál készen áll | DTR |
| 5 | Föld | GND |
| 6 | Adatkészlet kész | DSR |
| 7 | Küldési kérés | RTS |
| 8 | Elküldendő törlés | CTS |
| 9 | Gyűrű jelző | RI |
A PLC DTE-eszköznek minősül, az RS-232 soros portja pedig egy dugasz csatlakozó. Például a CM1241 RS-232 soros modul az S7-1200-hoz dugaszos soros porttal rendelkezik, amint az az alábbi ábrán látható:
A DTE és a DTC közötti kommunikációhoz közvetlen kapcsolat használható, amint az az alábbi ábrán látható:
Két DTE (például PLC és vonalkód-leolvasó) közötti kommunikációhoz kereszt{0}}kapcsolatot kell használni. Minden érintkező csatlakoztatható egymáshoz, az alábbi ábra szerint:
Használhat minimális csatlakozási módot, mindössze három vezetéket használva mindkét eszköz TxD és RxD érintkezőinek csatlakoztatásához és földeléséhez, az alábbi ábra szerint:
Ezt a típusú kapcsolatot, amelyben a DTE közvetlenül csatlakozik a DCE-hez anélkül, hogy áthaladna a DCE-n, "null modem" kapcsolatnak is nevezik, az ilyen típusú kapcsolathoz használt kábelt pedig "null modem" kábelnek vagy keresztkábelnek.
3. RS-232 elektromos jelek
Az RS-232 adó- és vevőkapcsokon lévő elektromos jelek a közös földhöz (GND) viszonyított feszültségjelek. A +3V és a +15V közötti feszültségkülönbség logikai „0”; a -3V és -15V közötti feszültségkülönbség logikai „1”-et jelent; és a -3V és a +3V közötti feszültségkülönbség nem definiált. 3 V a legkisebb érzékelhető feszültségjel. A gyakorlati alkalmazásokban a feszültségkülönbség abszolút értéke 5 V és 15 V között várható. Ez azt jelenti, hogy az adatátvitel során a távadó meghajtója +5 V és +15 V közötti pozitív feszültségjelet ad ki, ami logikai „0”-t jelent, míg a -5 V és -15 V közötti negatív feszültségjel a logikai „1” értéket jelenti. Adatok fogadásakor minden 3 V-nál nagyobb elektromos jel érvényes jelnek minősül.
4. RS-232 szintkonverziós IC-k
Mivel a mikrokontroller tűi TTL-szinteket adnak ki, dedikált konverziós IC-re (például a TI MAX3232-ére vagy az ST ST3232-ére) van szükség ahhoz, hogy ezeket RS-232 szintekre konvertálja. További részletekért tekintse meg korábbi cikkemet: Mi a különbség az RS-232 és a TTL szint között? Hogyan konvertálódnak?
5. RS-232 adatátvitel
Az adatátvitel első fogalma az adatátviteli sebesség. Mint tudjuk, a soros kommunikáció egy-egy bitet továbbít, az átvitel mértékegysége a bit. Ezért az adatátviteli sebességet az egységnyi idő alatt továbbított bitek számaként határozzák meg. A nemzetközileg elfogadott időegység a másodperc (s), tehát az átviteli sebesség mértékegysége a bit/s (b/s), szintén bps-ként (bit per másodperc) írva.
Az adatátviteli sebességeknek meghatározott tartománya van (nem tetszőleges értékek); az általános adatátviteli sebességek közé tartozik a 9 600, 38 400, 56 000 és 115 200. Sok más érték is létezik; a kommunikáló feleknek egyszerűen meg kell állapodniuk azonos adatátviteli sebességben.
Az RS-232 egy pont-pont közötti kommunikációs protokoll. Adatkerete négy részből áll: a kezdőbitből, az adatbitekből, a paritásbitből és a stopbitből.
Kezdő bit: Hossz 1, az adatérték logikai 0, az adatátvitel kezdetét jelzi;
Adatbitek: 8 vagy 7 hosszúság, amely a ténylegesen továbbított adatot jelenti;
Paritásbit: hossza 0 (nincs paritás) vagy 1 (páratlan vagy páros paritás);
Stop bit: hossza 1, 1,5 vagy 2; az adatérték egy logikai 1, amely az adatkeret végét jelzi;
Feltéve, hogy az RS232 kommunikáció 7 adatbittel, páratlan paritással és 2 stopbittel van konfigurálva, a keret és a logikai értékek az alábbi ábrán láthatók.
Ezután végezzünk egy számítást.
Tegyük fel, hogy egy RS-232 kommunikációs beállítás 9600 adatátviteli sebességgel, 8 adatbittel, paritás nélkül (0) és 1 stopbittel rendelkezik. Hány byte adatot lehet továbbítani másodpercenként ezen kommunikációs paraméterek mellett?
Válasz: A paraméterek alapján ennek a kommunikációnak a keret hossza 1 + 8 + 1=10 bit. Egy bájt (8 bit) kerül átvitelre ezen a kereten belül. Ezért 9600 adatátviteli sebesség mellett a másodpercenként továbbítható tényleges adatok maximális mennyisége 9600 / 10=960 bájt.