"Serijski port" je skraćenica za serijski komunikacioni interfejs. "Serijska komunikacija" se odnosi na metodu komunikacije u kojoj se podaci prenose bit po bit u nizu. Uobičajeni serijski portovi uključuju RS-232 i RS-485. Iako je serijska komunikacija razvijena prije dosta vremena, i dalje je široko korištena u današnjoj industrijskoj automatizaciji i kontroli. U ovom članku ćemo detaljno pogledati RS-232 serijski port. Ovaj članak pokriva sljedeće teme:
1. Istorija RS232
2. RS232 interfejs
3. Električni signali u RS232
4. Nivo-IC-ovi za pomjeranje za RS232
5. Prijenos podataka u RS232
1. Istorija RS232
RS232 je komunikacioni standard koji je objavio Udruženje elektronskih industrija (EIA) 1962. Njegov puni naziv je: "Standard za električne i mehaničke interfejse između DTE i DCE." "DTE" je skraćenica za "Data Terminal Equipment", kao što je računar; "DCE" je skraćenica za "Oprema za završetak{3}} kola podataka." Ponekad se piše i kao "oprema za komunikaciju podataka", kao što je modem. "RS" u "RS232" znači "Preporučeni standard". "232" je identifikator. Rani RS-232 standard je razvijen da omogući komunikaciju između računara, programabilnih telefona i modema; nakon nekoliko revizija, postao je serijski komunikacijski standard opće namjene. Revizije RS-232 su sljedeće:
1969. verzija C (RS-232-C);
1986 verzija D (RS-232-D);
Verzija E (RS232-E) iz 1991. godine;
Verzija F (RS232-F) iz 1997. godine;
Trenutno, u oblasti industrijske automatizacije, RS232 se prvenstveno koristi za komunikaciju između uređaja kao što su ekrani osetljivi na dodir, čitači kartica, skeneri bar kodova, štampači i PLC-ovi.
2. RS-232 interfejs
Prije F verzije, RS-232 je koristio 25-pinski serijski interfejs, koji je dolazio u dva tipa: muški i ženski. Muški konektor se koristi za DTE uređaje, a ženski konektor se koristi za DCE uređaje, kao što je prikazano na slici ispod
Fizička jedinica je prikazana na donjoj slici:
Pogledajte donju tabelu za definicije pinova:
:
| Broj | Ime | Skraćenica |
|---|---|---|
| 1 | Štit | |
| 2 | Preneseni podaci | TxD |
| 3 | Primljeni podaci | RxD |
| 4 | Zahtjev za slanje | RTS |
| 5 | Obriši za slanje | CTS |
| 6 | DCE Ready/Set podataka spreman | DSR |
| 7 | Uzemljenje signala/zajednički povratak | SG |
| 8 | Detektor primljenog signala linije | |
| 9 | Rezervirano za testiranje skupa podataka | |
| 10 | Rezervirano za testiranje skupa podataka | |
| 11 | Unaspotpisan | |
| 12 | Detektor sekundarnog primljenog linijskog signala | |
| 13 | Sekundarni Clear To Send | (S)CTS |
| 14 | Sekundarni preneseni podaci | (S)TxD |
| 15 | Prijenosni signalni elementtiming | |
| 16 | Sekundarni primljeni podaci | (S)RxD |
| 17 | Tajming elementa signala prijemnika (DCE) | |
| 18 | Local Loopback | |
| 19 | Sekundarni zahtjev za slanje | (S)RTS |
| 20 | DTE Ready/Data Terminal Ready | DTR |
| 21 | Remote Loopback/ Detektor kvaliteta signala |
|
| 22 | Indikator zvona | RI |
| 23 | Birač brzine signala podataka | |
| 24 | Tajming elementa signala prijenosa (DTE) | |
| 25 | Test Mode |
25-pinski serijski port ima previše pinova, što ga čini glomaznim za korištenje. Da bi se pojednostavio RS232 serijski port, verzija F definiše 9-pinski serijski port, koji takođe uključuje i muški konektor (za DTE) i ženski konektor (za DCE), kao što je prikazano na slici ispod:
Pogledajte donju tabelu za definicije pinova:
| Broj | Ime | Skraćenica |
|---|---|---|
| 1 | Data Carrier Detect | DCD |
| 2 | Primljeni podaci | RxD |
| 3 | Preneseni podaci | TxD |
| 4 | Data Terminal Ready | DTR |
| 5 | Ground | GND |
| 6 | Spreman skup podataka | DSR |
| 7 | Zahtjev za slanje | RTS |
| 8 | Obriši za slanje | CTS |
| 9 | Indikator zvona | RI |
PLC se smatra DTE uređajem, a njegov RS-232 serijski port je muški konektor. Na primjer, CM1241 RS-232 serijski modul za S7-1200 ima muški serijski port, kao što je prikazano na slici ispod:
Za komunikaciju između DTE-a i DTC-a, može se koristiti direktna veza, kao što je prikazano na donjoj slici:
Za komunikaciju između dva DTE-a (kao što su PLC i skener bar kodova), treba koristiti unakrsnu{0}}vezu. Svi pinovi se mogu povezati jedni s drugima, kao što je prikazano na slici ispod:
Možete koristiti minimalnu metodu povezivanja, koristeći samo tri žice da povežete TxD i RxD pinove oba uređaja i uzemite ih zajedno, kao što je prikazano na donjoj slici:
Ova vrsta veze, u kojoj se DTE povezuje direktno na DCE bez prolaska kroz DCE, također je poznata kao "null modem" veza, a kabel koji se koristi za ovu vrstu veze naziva se "null modem" kabel ili crossover kabel.
3. RS-232 električni signali
Električni signali na terminalima za prijenos i prijem RS-232 su naponski signali u odnosu na zajedničku masu (GND). Razlika napona između +3V i +15V predstavlja logičku "0"; razlika napona između -3V i -15V predstavlja logičku "1"; a razlika napona između -3V i +3V je nedefinisana. 3 V je minimalni signal napona koji se može detektovati. U praktičnim primjenama, očekuje se da će apsolutna vrijednost razlike napona biti u rasponu od 5 V do 15 V. To jest, prilikom prijenosa podataka, upravljački program predajnika emituje pozitivan naponski signal od +5 V do +15 V koji predstavlja logičku "0", dok negativni naponski signal od -5 V do -15 V predstavlja logičku "1". Prilikom prijema podataka, svaki električni signal veći od 3 V smatra se važećim signalom.
4. RS-232 IC-ovi za konverziju nivoa
Pošto pinovi mikrokontrolera izlaze na TTL nivoe, potreban je namenski IC za konverziju (kao što je TI-jev MAX3232 ili ST3232 ST) da ih konvertuje u RS-232 nivoe. Za više detalja, pogledajte moj prethodni članak: Koja je razlika između RS-232 i TTL nivoa? Kako se oni pretvaraju?
5. RS-232 Prijenos podataka
Prvi koncept uključen u prijenos podataka je brzina prijenosa podataka. Kao što znamo, serijska komunikacija prenosi podatke jedan po jedan bit, a jedinica za prijenos je bit. Stoga je brzina prijenosa definirana kao broj bitova koji se prenose u jedinici vremena. Međunarodno prihvaćena jedinica vremena je sekunda (s), tako da je jedinica brzine prijenosa bit/s (b/s), također napisana kao bps (bitovi u sekundi).
Postoji određeni raspon brzina prijenosa (ne proizvoljne vrijednosti); uobičajene brzine prenosa uključuju 9,600, 38,400, 56,000 i 115,200. Postoje i mnoge druge vrijednosti; strane koje komuniciraju jednostavno treba da se dogovore o istoj brzini prijenosa.
RS-232 je komunikacijski protokol{2}}od tačke do tačke. Njegov okvir podataka sastoji se od četiri dijela: startnog bita, bita podataka, bita parnosti i zaustavnog bita.
Početni bit: Dužina 1, vrijednost podataka jednaka je logičkoj 0, što ukazuje na početak prijenosa podataka;
Bitovi podataka: Dužina 8 ili 7, koji predstavljaju stvarne podatke koji se prenose;
Bit parnosti: Dužina 0 (bez parnosti) ili 1 (neparan ili parni paritet);
Stop bit: Dužina 1, 1,5 ili 2; vrijednost podataka je logička 1, što ukazuje na kraj okvira podataka;
Pod pretpostavkom da je RS232 komunikacija konfigurirana sa 7 bitova podataka, neparnim paritetom i 2 stop bita, okvir i logičke vrijednosti prikazani su na slici ispod
Zatim, napravimo proračun.
Pretpostavimo da komunikacijska postavka RS-232 ima brzinu prijenosa od 9.600, 8 bitova podataka, bez parnosti (0) i 1 stop bit. Koliko bajtova podataka se može prenijeti u sekundi pod ovim komunikacijskim parametrima?
Odgovor: Na osnovu parametara, dužina okvira za ovu komunikaciju je 1 + 8 + 1=10 bita. Jedan bajt (8 bitova) se prenosi unutar ovog okvira. Stoga, pri brzini prijenosa od 9600, maksimalna količina stvarnih podataka koja se može prenijeti u sekundi je 9600 / 10=960 bajtova.