RS232 vs. EIA232.pdf

http://www.easy-soft.tsnet.pl

RS232 vs. EIA232

Wprowadzenie do standardu

We wczesnych latach 60 instytucja, dziś znana pod nazwą Electronic Industries Association

opracowała, wspólną dla urządzeń przesyłających dane, specyfikację standardu interfejsu

szeregowego. W tamtych latach jako „przesyłanie danych” rozumiano przede wszystkim

komunikację pomiędzy głównym komputerem mainframe i dołączonymi doń terminalami lub też

pomiędzy terminalami, bez angażowania komputera centralnego. Ci przodkowie współczesnego

komputera PC byli połączeni ze sobą przeważnie przy pomocy linii telefonicznej i modemu.

Jakkolwiek jest to bardzo prosta koncepcja, to jednak zamiana sygnału cyfrowego na analogowy,

przesłanie go przez linię telefoniczną a następnie ponowna konwersja do postaci cyfrowej, wiąże się

z możliwością powstania licznych błędów transmisji. Standard przesyłania danych był więc

konieczny po to, aby po pierwsze eliminować błędy a po drugie doprowadzić do sytuacji, w której

wyroby różnych producentów mogły być ze sobą łączone. Tak powstał interfejs RS232 ze

specyfikacją szybkości transmisji, czasów trwania sygnałów i ściśle określonym protokołem

transmisji. Trwa on w niezmiennej prawie postaci od ponad 40 lat, chociaż 1991 EIA wydała

dokument zawierający pewne modyfikacje. Wprowadzono nową nazwę dla interfejsu zmieniając ją

z RS232 na EIA232, zmieniono również nazwę niektórych linii sygnałowych oraz dodano nowe

sygnały i ich specyfikacje, między innymi ekran kabla transmisyjnego.

30 lat to w dzisiejszych czasach oznacza niewiarygodnie duży postęp w rozwoju techniki. Często

interfejs szeregowy używany jest w urządzeniach, których powstanie w momencie, gdy tworzony

był standard, leżało w sferze fantastyki naukowej. W dzisiejszych czasach prawie wszystkie z

oferowanych urządzeń posiadają interfejs zgodny z nową specyfikacją EIA232. Mam tu na myśli

protokół komunikacyjny, poziomy napięć logicznych, wyprowadzenia złącza transmisyjnego.

Interfejs służy nie tylko do podłączenia modemu ale także szeregu innych urządzeń, toteż

podłączając na przykład do komputera PC starsze urządzenia z interfejsem szeregowym RS232

możemy napotkać pewne trudności związane z kontrolą transmisji (sposobem funkcjonowania oraz

sekwencją pojawiania się sygnałów sprzętowego handshaking’u), niewłaściwą fazą sygnałów

danych i kontroli czy wreszcie innym rozmieszczeniem wyprowadzeń. Nowa specyfikacja EIA232

jest jednak na tyle dobrą, że do dwukierunkowego przesyłania danych wystarczające jest użycie

tylko dwóch linii transmisyjnych: RxD oraz TxD. Tak więc w sytuacji jak opisywana, wystarczy

pozostawienie tylko dwóch linii przesyłowych i odcięcie niewłaściwie funkcjonujących, aby

współczesny komputer PC mógł odczytać dane. Gorzej z ich wysłaniem...

Opis wyprowadzeń.

Implementacja pełnego standardu interfejsu EIA232 wymaga użycia 25-wyprowadzeniowego złącza

DSUB, chociaż standard dopuszcza również stosowanie złącz 9-wyprowadzeniowych. Urządzenie

kontrolne wysyłające lub odbierające dane nosi nazwę DTE (Data Terminal Equipment, zazwyczaj

jest to komputer) i posiada złącze „męskie” (DB25/M) wykorzystując 22 z 25 wyprowadzeń dla

sygnałów oraz masy. Kabel doprowadzony jest do urządzenia kontrolowanego, które również może

odbierać lub wysyłać dane (jak dla przykładu modem). Nosi ono nazwę DCE (Data Circuit-

terminating Equipment) i posiada złącze 25-wyprowadzeniowe „żeńskie”, identycznie jak DTE

używając również 22 z 25 wyprowadzeń.

J.Bogusz „RS232 vs. EIA232”, Strona 1 z 7

http://www.easy-soft.tsnet.pl

Kabel łączący DTE i DCE powinien mieć przewody poprowadzone na wprost (1 z 1, 2 z 2 itd.), bez

żadnych przeplotów. Tak więc wszystkie urządzenia stosujące ten rodzaj interfejsu używają

dokładnie tego samego rodzaju kabla, połączonego w sposób „jeden do jednego” i dzięki temu

możliwość pomyłki jest zredukowana do minimum. W przypadku kłopotów z połączeniem wystarczy

zwykły omomierz do przetestowania poprawności połączeń.

Na rysunkach 1 i 2 umieszczono opis wyprowadzeń złącz DSUB25 i DSUB9 wg standardu EIA232.

Opisy pogrubione oznaczają sygnały najczęściej używane do transmisji.

Rysunek 1. Opis złącza urządzenia Data Terminal Equipment wg standardu EIA232

J.Bogusz „RS232 vs. EIA232”, Strona 2 z 7

http://www.easy-soft.tsnet.pl

Rysunek 2. Opis złącza urządzenia Data Circuit-terminating Equipment wg standardu EIA232

Wiele z wymienionych sygnałów interfejsu znajduje zastosowanie tylko wówczas, gdy podłączone

urządzenie DCE jest modemem oraz są one uwzględniane przez zaimplementowany protokół

komunikacyjny. Jednak dla bardzo wielu urządzeń innego typu, niezbędne są co najwyżej dwie linie

interfejsu - RxD i TxD – reszta nie znajduje zastosowania.

Niektóre z sygnałów interfejsu są zduplikowane. Jest to drugi kanał transmisji z sygnałami

służącymi do kontroli przepływu danych. Umożliwia on zmianę szybkości transmisji w czasie jej

trwania, żąda powtórnej transmisji, jeśli został wykryty błąd parzystości oraz uzyskanie innych

funkcji kontrolnych. Drugi kanał, gdy używany, typowo przeprowadza transmisję z niewielką

prędkością w porównaniu z pierwszorzędnym. W ten sposób dane używane do kontroli zawierać

mogą minimalną liczbę błędów transmisji, co zapewnia wolno zmieniający się sygnał. Dodatkowo

kanał ten może pracować w trybie simplex, half-duplex lub duplex w zależności od możliwości

urządzenia DCE. Sygnały Receiver Timing Signal i Transmitter Timing Signal (wyprowadzenia 15,

17 i 24) są używane wyłącznie w trybie transmisji przeprowadzanej synchronicznie. Dla typowo

stosowanej transmisji asynchronicznej wyprowadzenia te są zbędne.

Dodatkowo należy wyjaśnić tutaj jedno zagadnienie. Nazwy sygnałów są właściwe dla urządzenia

DTE (można by powiedzieć głównego) i są przenoszone w odpowiedni sposób na DCE. Jeśli łączone

J.Bogusz „RS232 vs. EIA232”, Strona 3 z 7

http://www.easy-soft.tsnet.pl

ze sobą urządzenia są ścisłym odwzorowaniem standardu EIA232, wówczas kabel połączeniowy

prowadzony jest wprost i wyprowadzeniom od strony DTE odpowiadają wyprowadzenia od strony

DCE. Niestety, nie jest to praktyka zbyt wielu wytwórców. Większość z nich stosuje w swoich

urządzeniach złącze o rozmieszczeniu wyprowadzeń właściwym dla urządzeń DTE mimo, iż jest to

typowe urządzenie DCE. W związku z tym konieczna staje się zamiana pewnych linii sygnałowych

interfejsu i tak na przykład sygnał RxD od strony DTE musi trafiać na TxD po stronie DCE. Wymaga

to wykonania połączenia innego niż na wprost. Ilustruje to rysunek 3.

Rysunek 3. Połączenia pomiędzy urządzeniami DTE i DCE.

Rysunek 4. Kabel łączący dwa urządzenia DTE, tzw. null modem .

Na koniec, przy okazji opisu wyprowadzeń, jedna ważna uwaga. Specyfikacja standardu EIA232

niestety została opracowana wyłączenie z myślą o modemach. W związku z tym szereg

producentów różnych innych urządzeń takich, jak: plotery, drukarki, terminale oraz innych

wykorzystujących interfejs szeregowy, do dziś dnia stosuje własne złącza i własne rozmieszczenie

wyprowadzeń. Niestety – w tych sytuacjach musisz posiłkować się schematem danego urządzenia,

wskazówkami producenta lub jego instrukcją obsługi.

J.Bogusz „RS232 vs. EIA232”, Strona 4 z 7

http://www.easy-soft.tsnet.pl

Sygnały interfejsu EIA232.

Funkcjonalnie sygnały interfejsu EIA232 można podzielić na 6 kategorii:

1. Sygnał masy oraz ekranu, czasami zwarte ze sobą, czasami rozłączne.

2. Sygnały pierwszorzędnego kanału komunikacyjnego służące do wymiany danych oraz

kontroli ich przepływu.

3. Sygnały drugorzędnego kanału komunikacyjnego służącego do kontroli modemu,

przekazania żądania sygnału retransmisji w przypadku wystąpienia błędu.

4. Sygnały kontroli i statusu modemu umożliwiające określenie stanu w jakim znajduje się

modem oraz nawiązanie połączenia telefonicznego.

5. Sygnały sterujące transmisją w trybie synchronicznym.

6. Sygnały służące do testowania kanałów transmisji oraz wyboru maksymalnej szybkości dla

przesyłanych danych.

Funkcje poszczególnych sygnałów opisano w tabeli 1.

Nazwa i numer

wypr.

Opis

Sygnał masy oraz ekran

GND

(1, 7 i obudowa złącza)

Do tej kategorii należą wyprowadzenie 1, 7 oraz obudowa złącza stanowiąca połączenie dla ekranu kabla. Kabel połączeniowy

zapewnia odrębne przewody dla każdego z tych wyprowadzeń, mimo iż bardzo często wyprowadzenia te zwarte są wewnątrz

obudowy urządzenia – zwłaszcza wyprowadzenie 1 i ekran. Wszystkie sygnały przesyłane przez interfejs odnoszone są do

poziomu napięcia masy obecnego na wyprowadzeniu 7 złącza. Wyprowadzenie to nie powinno być zwierane z wewnętrznym tzw.

zerem ochronnym urządzenia DCE. Linia masy odróżnia interfejs EIA232 od innych, w których sygnał przesyłany jest różnicowo

(np. RS485).

Sygnały pierwszorzędnego kanału komunikacyjnego.

TxD

(2)

Wyjście danych. Wyprowadzenie to jest aktywne, gdy dane przesyłane są z urządzenia DTE do DCE. Gdy transmisja nie jest

przeprowadzana, wyprowadzenie znajduje się w logicznym stanie wysokim, co dla standardu EIA232 oznacza poziom napięć

pomiędzy –3 a –25V.

RxD

(3)

Wejście danych. Sygnał jest aktywny, gdy urządzenie DTE odbiera dane od DCE. Gdy nie jest przeprowadzana transmisja,

wyprowadzenie znajduje się w stanie logicznym „1” wymuszanym przez DCE.

RTS

(4)

Sygnał wyjściowy. To wyprowadzenie przyjmuje stan niski (3..25V) aby przygotować DCE na odbiór danych wysyłanych przez

DTE. Takie przygotowanie może dla przykładu obejmować załączenie i przygotowanie układów bufora odbioru czy też wyjście

mikrokontrolera ze stanu uśpienia. Urządzenie DCE potwierdza gotowość przy pomocy sygnału CTS – przyjmuje on stan logiczny

niski.

CTS

(5)

Sygnał wejściowy. Funkcja sygnału ściśle związana z wyprowadzeniem RTS. Sygnał używany jest do zgłoszenia potwierdzenia

gotowości urządzenia do odbioru danych. Sygnały RTS i CTS wspólnie używane są do kontroli przepływu danych do / z

urządzenia DCE.

Sygnały drugorzędnego kanału komunikacyjnego.

STxD

(14)

Wyjście danych – funkcja identyczna z funkcją pierwszorzędnego wyprowadzenia TxD

SRxD

(16)

Wejście danych – funkcja identyczna z funkcją pierwszorzędnego wyprowadzenia RxD

SRTS

(19)

Sygnał wyjściowy – funkcja identyczna z funkcją pierwszorzędnego wyprowadzenia RTS

SCTS

(13)

Sygnał wejściowy – funkcja identyczna z funkcją pierwszorzędnego wyprowadzenia CTS

Sygnały kontroli i statusu modemu

DCE Ready

lub DSR

(6)

Sygnał wejściowy, przesyłany przez urządzenie DCE. Na wejściu tym pojawia się stan logiczny niski, gdy spełnione są poniższe 3

warunki:

1. Modem jest podłączony do sprawnej linii telefonicznej, która nie jest zajęta przez inne urządzenie telekomunikacyjne

2. Modem jest w trybie transmisji danych, nie w trybie połączenia głosowego czy wybierania numeru

3. Modem zakończył wybieranie numeru lub nastawy i generuje sygnał odpowiedzi

DTE Ready

lub DTR

(20)

Sygnał wyjściowy, który przyjmuje stan niski w momencie gdy urządzenie DTE chce otworzyć kanał transmisji danych. Jeśli

urządzenie DCE to modem, to odbiór sygnału DTR przygotowuje go do połączenia. Gdy sygnał jest w stanie wysokim, modem

przechodzi w stan, w którym aktywne połączenie jest rozłączane.

Received Line Signal

Detect lub CD

(8)

Sygnał wejściowy mający bardzo duże znaczenie, gdy urządzenie DCE jest modemem. Sygnał ten nazywany jest również Carrier

Detect , ponieważ przyjmuje on stan niski w momencie odebrania sygnału nośnej od innego modemu przy próbie nawiązania

połączenia w celu przesłania danych. Sygnał jest w stanie wysokim, gdy brak jest sygnału nośnej lub jakość odbieranego sygnału

nośnej jest niewystarczająca do nawiązania połączenia (np. na skutek zakłóceń na linii).

SCD

(12)

Sygnał ten jest odpowiednikiem CD lecz dla drugorzędnego kanału transmisji

Ring Indicator

(22)

Sygnał wejściowy bardzo ważny, gdy podłączone urządzenie DCE to modem. Sygnał przyjmuje stan niski, gdy z linii telefonicznej

jest odbierany sygnał dzwonka.

Data Signal Rate

Select

(23)

Sygnał wejściowy, który może pochodzić bądź to z urządzenia DTE, bądź to z DCE ale nigdy z obu tych urządzeń jednocześnie.

Sygnał ten może wybierać jedną z dwóch wcześniej zdefiniowanych prędkości transmisji przy czym stan niski oznacza wybór

wyższej z nich.

J.Bogusz „RS232 vs. EIA232”, Strona 5 z 7

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: