۰۲۱-۷۷۶۰۵۵۳۸

RS232

پروتکل RS232 :

یکی از قدیمی ترین واسط های سریال به طور عام RS232 نامیده می شود. این واسط در اصل در سال 1962 به عنوان راهی برای اتصال تجهیزات پایانه های دیتا (DTE) مانند متصل کردن چاپ کننده پیغام های تلگراف الکترومکانیکی به تجهیزات ارتباطی دیتا (DCE) طراحی شد. در سال های بعد از این روش برای ارتباط ویدئوها ، کامپیوترها و مودم ها نیز استفاده شد. اولین رایانه های شخصی که به RS232 به داشتن پورت سریالی برای ارتباط با یک پرینتر یا دستگاههای جانبی دیگر معروف بودن. امروزه از RS232 در تجهیزات جانبی رایانه ها ، ابزارهای علمی و انواع تجهیزات کنترل صنعتی استفاده می شود.

نام رسمی این استاندارد: انجمن صنایع الکترونیک / انجمن صنایع مخابرات یا EIA/TIA-232-F مخفف (Electronic Industries Association/Telecommunications Industries Association) است. حرف F در انتهای نام مشخص کننده آخرین به روز رسانی این استاندارد است.

استاندارد سطح منطقی 1 را در ولتاژ بین -3 و -25 ولت و سطح منطقی صفر را در بین +3 و +25 ولت تعریف می کند (مانند شکل پایین). به عبارت دیگر منطق یک نمایانگرسطح منفی و منطق صفر نمایانگر سطح مثبت می باشد. سطح منطقی یک ، حالت گذار  یا وضعیت ساکن می گویند وبه منطق صفر حالت آزاد یا فاصله می گویند. ولتاژ بین +-3 ولت نامعتبر است که این فاصله 6 ولتی حاشیه ی امنیتی بزرگی از لحاظ نویز پزیری برای واسط ایجاد می کند. به عبارت دیگر نویزهایی با ولتاژ بین -3V و +3V روی سیستم هیچ تاثیری ندارند. (البته این مسونیت در کابل های با ظرفیت خازنی پایین و یا کابل های تا طول 20 متر است). واسط RS232 به صورت تک پایانه عمل می کند. به این معنی که تنها می توان یک فرستنده و یک گیرنده در یک واسط RS232 داشت (برای شبکه کردن تجهیزات نمی توان استفاده کرد)

 

کابل مورد استفاده در پروتکل RS232 حداقل باید دارای 3 رشته سیم باشند که یک سیم برای خط ارسال داده یا TX و یک سیم برای خط دریافت داده یا RX و سیم سوم نیز به عنوان سیم ولتاژ مرجع استفاده می شود. این کابل واسط می تواند از سیم های موازی ساده یا از سیم های جفت به هم تابیده شده باشند. طول کابل حداکثر نرخ انتقال داده (انتقال بیت در ثانیه) را محدود می کند و به طور کلی نباید از 15 متر تجاوز کند. با این حال طول کابل را در نرخ های انتقال پایین تر می توان طولانی تر در نظر گرفت. امروزه هدف اصلی این است که از کابلی استفاده شود که ظرفیت خازنی بین سیم هایش بیشتر از 2500Pf نباشد. که این باعث می شود تا نرخ انتقال داده تقریباً تا 20kbits/s قابل افزایش باشد. مثلا با کابل شیلد شده CAT-5 بدون خارج شدن از حوزه استاندارد می توان به طول کابل 50 متر، ویا با استفاده از کابل CAT6  می توان با با باود ریت 2400 به فاصله حدود 300 متر نیز دست یافت. در خطوط انتقال نیاز است تا امپدانس سمت فرستنده با امپدانس سمت گیرنده برابر باشند در غیر این صورت اختلاف پتانسیلی که بر اثر اختلاف امپدانس به وجود می اید باعث ایجاد یک جریان گردشی در خط انتقال داده می شود که این اتفاق باعث خراب شدن دیتای ارسالی می شود. حالا اگر طول کابل از یک حدی بیشتر شود نویزهای محیطی که در مسیر کابل قرار دارند دارای پتانسیل یکسانی نیستند و باعث اختلاف پتانسیل در دو سر کابل می شوند و به همین دلیل است که در RS232 طول کابل باید محدود باشد.

استاندارد یک کانکتور 25 پین به نام DB25 تعریف کرده است که برای ارسال و دریافت دیتا به صورت سریال در انواع خطوط کنترل طراحی شده است. البته این کانکتور کاربرد کمی دارد. اما در عوض امروزه از کانکتور 9 پین به نام DB9 بیشتر استفاده می شود.

 

در ابتدا نرخ انتقال داده بین تجهیزات الکترومکانیکی بسیار پایین بود. حداقل نرخ انتقال 75bits/s بود و معمولاً از نرخ انتقال 150bits/s و 300bits/s استفاده می شد. امروزه نرخ انتقال داده با استفاده از این پروتکل تا 115.2kbits/s می تواند افزایش یابد. نرخ های استاندارد عبارتند از 1200 ، 2400 ، 4800 ، 9600 ، 19200 ، 38400 و 115200 بیت بر ثانیه. در کابل های کوتاه کم ظرفیت (ظرفیت خازنی) نرخ انتقال داده می تواند تا چندین مگابیت بر ثانیه بدون اشکال انتقال یابد.

بیشترین طول [m]

بیشترین طول (FT)

نرخ Baud  (Bd)

15

50

19200

150

500

9600

300

1000

4800

900

3000

2400

 بسیاری از اتصالات RS232 یک طرفه یا simplex هستند. با این حال با استفاده از سیگنالینگ خاص و کنترل ولتاژهای موجود انتقال دو طرفه یا half-duplex امکان پذیر می شود.

کنترل سیگنال ها در واسط ارتباطی نوع پروتکل را برای ارسال و دریافت دیتا مشخص می کند. این سیگنال ها می گویند که دو تجهیز که با هم در ارتباط هستند در وضعیت اشغال ، ارسال ، آماده یا دریافت هستند. تجهیز فرستنده دیتا که به آن DTE گفته می شود و می تواند دستگاهی مانند کامپیوتر و تجهیز گیرنده دیتا که به آن DCE گفته می شود و می تواند دستگاهی مانند پرینتر باشد. حالا به پیغام هایی که توسط سیگنال های مورد استفاده در اتصال نه پین بین دستگاه فرستنده و دستگاه گیرنده مبادله می شود توجه کنید :

تشخیص حامل دیتا (DCD) : دستگاه DCE به DTE اعلام می کند که یک سیگنال ورودی معتبر دریافت می کند.

آماده بودن دیتا (DSR) : دستگاه DCE به DTE اعلام می کند که متصل شده است و آماده دریافت است.

دریافت دیتا (RD) : این یک سیگنال واقعی است که از DTE دریافت شده است.

درخواست برای ارسال (RTS) : این یک سیگنال از DTE است که به DCE اعلام می کند آماده انتقال دیتا است.

انتقال داده (TD) : این سیگنال انتقال داده شده از DTE است.

ترخیص به ارسال (CTS) : این خط از DCE به DTE اعلام می کند که برای دریافت دیتا آماده است.

آمادگی پایانه دیتا (DTR) : این خط از DTE به DCE نشان دهنده آمادگی برای ارسال و یا دریافت داده ها است.

شاخص حلقه (RI) : این خط در اتصال به مودم های قدیمی تر مورد استفاده قرار می گرفت ، اما امروزه استفاده نمی شود.

سیگنال زمین : از این اتصال برای ایجاد زمین مشترک برای تمام سیگنال ها استفاده می شود.

در شکل پایین اتصالات کابل از DTE به DCE نشان داده شده است. به اتصال بین پین های خط کنترل توجه کنید. سیگنال های روی این پین ها در پاسخ به یکدیگر در پروسه ای که به آن کنترل جریان یا دست دادن (handshaking) گفته می شود (عمل handshaking توسط سیگنال های کنترلی RTS و CTS انجام می شود) رخ می دهد.

 

اغلب تجهیزات سریال از رابط سریالی استفاده می کنند که به آن فرستنده گیرنده ناهمزمان جامع (UART) مخفف universal asynchronous receiver transmitter گفته می شود. این آی سی معمولاً از خط فرستنده و مدار گیرنده مجزا است و این امکان را به وجود میاورد که در یک لحظه یک کلمه دیتا با تعداد بیت بیشتر از 8 تا را ارسال کند. وظیفه آی سی UART تبدیل سریال به موازی و موازی به سریال ، اضافه کردن بیت های شروع و پایان و بیت علامت به ابتدا و انتهای بایت های داده ، بیت تشخیص خطا و ایجاد نرخ داده می باشد.

داده اغلب از کاراکترهای ASCII تشکیل شده است ، اما هر کلمه می تواند با تعداد بیشتر از 8 بیت انتقال یابد (به شکل زیر توجه کنید). UART معمولاً می تواند اندازه های مختلف یک کلمه دیتا را پیکربندی کند (بین 5 تا 8 بیت) ، تعداد 1 یا 1.5 یا 2 بیت توقف به کلمه دیتا اضافه کند ، و یا نوع (فرد یا زوج یا عدم وجود) بیت توازن (parity) را کنترل کند. نرخ داده بین 75bits/s تا 115.2kbits/s قابل انتخاب است.

 

+