"Seriel port" er en forkortelse for seriel kommunikationsgrænseflade. "Seriel kommunikation" henviser til en kommunikationsmetode, hvor data transmitteres bit for bit i rækkefølge. Almindelige serielle porte inkluderer RS-232 og RS-485. Selvom seriel kommunikation blev udviklet for et stykke tid siden, er den stadig meget udbredt i nutidens industrielle automatiserings- og kontrolområder. I denne artikel vil vi tage et dybtgående kig på den serielle RS-232-port. Denne artikel dækker følgende emner:
1. Historien om RS232
2. RS232-grænsefladen
3. Elektriske signaler i RS232
4. Niveau-skiftende IC'er til RS232
5. Datatransmission i RS232
1. Historien om RS232
RS232 er en kommunikationsstandard udgivet af Electronic Industries Association (EIA) i 1962. Dens fulde navn er: "Standard for Electrical and Mechanical Interfaces Between DTE and DCE." "DTE" står for "Data Terminal Equipment", såsom en computer; "DCE" står for "Data Circuit-terminating Equipment." Det er også nogle gange skrevet som "datakommunikationsudstyr", såsom et modem. "RS" i "RS232" står for "Recommended Standard." "232" er identifikatoren. Den tidlige RS-232-standard blev udviklet til at muliggøre kommunikation mellem computere, programmerbare telefoner og modemer; efter adskillige revisioner blev det en generel seriel kommunikationsstandard. Revisionerne til RS-232 er som følger:
1969 version C (RS-232-C);
1986 version D (RS-232-D);
Version E (RS232-E) i 1991;
Version F (RS232-F) i 1997;
I øjeblikket, inden for industriel automation, bruges RS232 primært til kommunikation mellem enheder som touchscreens, kortlæsere, stregkodescannere og printere og PLC'er.
2. RS-232 Interface
Før F-versionen brugte RS-232 et 25-bens serielt interface, som kom i to typer: han og hun. Hanstikket bruges til DTE-enheder, og hunstikket bruges til DCE-enheder, som vist i figuren nedenfor
Den fysiske enhed er vist i figuren nedenfor:
Se tabellen nedenfor for pindefinitioner:
:
| Antal | Navn | Forkortelse |
|---|---|---|
| 1 | Skjold | |
| 2 | Overførte data | TxD |
| 3 | Modtagne data | RxD |
| 4 | Anmodning om at sende | RTS |
| 5 | Ryd for at sende | CTS |
| 6 | DCE vedrannoncey/Datasæt klar | DSR |
| 7 | Signalgrund/fælles retur | SG |
| 8 | Modtaget linjesignaldetektor | |
| 9 | Reserveret til test af datasæt | |
| 10 | Reserveret til test af datasæt | |
| 11 | Unasunderskrevet | |
| 12 | Sekundær modtaget linjesignaldetektor | |
| 13 | Sekundær Ryd at sende | (S)CTS |
| 14 | Sekundære overførte data | (S)TxD |
| 15 | Transmissionssignalelementtiming | |
| 16 | Sekundære modtagne data | (S)RxD |
| 17 | Modtager Signal Element Timing (DCE) | |
| 18 | Lokal sløjfeack | |
| 19 | Sekundær anmodning om at sende | (S)RTS |
| 20 | DTE klar/dataterminal klar | DTR |
| 21 | Remote Loopback/ Signalkvalitetsdetektor |
|
| 22 | Ringeindikator | RI |
| 23 | Datasignalhastighedsvælger | |
| 24 | Transmission signal element timing (DTE) | |
| 25 | Testtilstand |
Den 25-benede serielle port har for mange ben, hvilket gør den besværlig at bruge. For at forenkle den serielle RS232-port, definerer F-versionen en 9-benet seriel port, som også inkluderer både et hanstik (til DTE) og et hunstik (til DCE), som vist i figuren nedenfor:
Se tabellen nedenfor for pindefinitioner:
| Antal | Navn | Forkortelse |
|---|---|---|
| 1 | Detektion af databærer | DCD |
| 2 | Modtagne data | RxD |
| 3 | Overførte data | TxD |
| 4 | Dataterminal klar | DTR |
| 5 | Jord | GND |
| 6 | Datasæt klar | DSR |
| 7 | Anmodning om at sende | RTS |
| 8 | Ryd for at sende | CTS |
| 9 | Ringeindikator | RI |
En PLC betragtes som en DTE-enhed, og dens RS-232 serielle port er et hanstik. For eksempel har det serielle CM1241 RS-232-modul til S7-1200 en han-seriel port, som vist i nedenstående figur:
Til kommunikation mellem en DTE og en DTC kan der bruges en direkte forbindelse, som vist i nedenstående figur:
Til kommunikation mellem to DTE'er (såsom en PLC og en stregkodescanner) skal der bruges en krydsforbindelse.- Alle ben kan forbindes med hinanden, som vist på figuren nedenfor:
Du kan bruge en minimal tilslutningsmetode ved kun at bruge tre ledninger til at forbinde TxD- og RxD-benene på begge enheder og jorde dem sammen, som vist i figuren nedenfor:
Denne type forbindelse, hvor DTE'en forbinder direkte til DCE'en uden at gå gennem DCE'en, er også kendt som en "nullmodem"-forbindelse, og det kabel, der bruges til denne type forbindelse, kaldes et "nullmodem"-kabel eller et crossover-kabel.
3. RS-232 elektriske signaler
De elektriske signaler på RS-232 sende- og modtageterminaler er spændingssignaler i forhold til den fælles jord (GND). En spændingsforskel mellem +3V og +15V repræsenterer et logisk "0"; en spændingsforskel mellem -3V og -15V repræsenterer et logisk "1"; og en spændingsforskel mellem -3V og +3V er udefineret. 3 V er det mindste detekterbare spændingssignal. I praktiske applikationer forventes den absolutte værdi af spændingsforskellen at variere fra 5 V til 15 V. Det vil sige, når der transmitteres data, udsender senderdriveren et positivt spændingssignal på +5 V til +15 V for at repræsentere et logisk "0", mens et negativt spændingssignal på -5 V til -15 V repræsenterer et logisk "1". Ved modtagelse af data betragtes ethvert elektrisk signal større end 3 V som et gyldigt signal.
4. RS-232 niveaukonverterings-IC'er
Da mikrocontrollerben udsender TTL-niveauer, kræves der en dedikeret konverterings-IC (såsom TI's MAX3232 eller ST's ST3232) for at konvertere dem til RS-232-niveauer. For flere detaljer, se venligst min tidligere artikel: Hvad er forskellen mellem RS-232 og TTL niveauer? Hvordan konverteres de?
5. RS-232 datatransmission
Det første begreb involveret i datatransmission er baudrate. Som vi ved, transmitterer seriel kommunikation data én bit ad gangen, hvor transmissionsenheden er bit. Derfor er baudraten defineret som antallet af bits transmitteret pr. tidsenhed. Den internationalt accepterede tidsenhed er sekundet (s), så enheden for baudrate er bit/s (b/s), også skrevet som bps (bits per sekund).
Der er et specifikt interval af baud-hastigheder (ikke vilkårlige værdier); almindelige baudrater inkluderer 9.600, 38.400, 56.000 og 115.200. Der er også mange andre værdier; de kommunikerende parter skal blot blive enige om den samme baudrate.
RS-232 er en punkt-til-punkt kommunikationsprotokol. Dens dataramme består af fire dele: startbit, databit, paritetsbit og stopbit.
Startbit: Længde 1, dataværdi er lig med logisk 0, hvilket indikerer starten af datatransmission;
Databit: Længde 8 eller 7, der repræsenterer de faktiske data, der transmitteres;
Paritetsbit: Længde 0 (ingen paritet) eller 1 (ulige eller lige paritet);
Stopbit: Længde 1, 1,5 eller 2; dataværdien er et logisk 1, der angiver slutningen af datarammen;
Hvis det antages, at en RS232-kommunikation er konfigureret med 7 databit, ulige paritet og 2 stopbit, er ramme- og logiske værdier vist i figuren nedenfor
Lad os derefter lave en beregning.
Antag, at en RS-232-kommunikationsopsætning har en baudrate på 9.600, 8 databit, ingen paritet (0) og 1 stopbit. Hvor mange bytes data kan transmitteres pr. sekund under disse kommunikationsparametre?
Svar: Baseret på parametrene er framelængden for denne kommunikation 1 + 8 + 1=10 bit. En byte (8 bit) transmitteres inden for denne ramme. Derfor, ved en baudrate på 9600, er den maksimale mængde faktiske data, der kan transmitteres pr. sekund, 9600 / 10=960 bytes.