Pinbelegung und Verwendung des RS-232 DB9

Olga Weis Jun 22, 2020

Inhaltsverzeichnis:

RS-232 DB9 Übersicht
Standard RS232 Datenpaket
Beispiel für die Funktionsweise der seriellen RS232-Schnittstelle
RS232 serial data parameters and packet formats

RS-232 DB9 Übersicht

Der RS232C DE-9, der oft fälschlicherweise als DB-9-Port bezeichnet wird, war früher der Industriestandard für die serielle Datenübertragung. Eine serielle RS-232-Schnittstelle war eine Standardfunktion von PCs, da sie die bevorzugte Methode zum Anschließen von Modems, Tastaturen, Mäusen, externem Speicher und vielen anderen Peripheriegeräten war.

Der Hintergrund der 9-poligen seriellen Schnittstelle

RS-232 wurde erstmals in den 60er Jahren eingeführt und ist ein Protokoll, das definiert, wie die Daten Stück für Stück von einem Data Terminal Equipment (DTE) wie einem Computerterminal zu einem Data Communication Equipment (DCE) wie z ein Modem.

RS-232 ist der übliche Standard für serielle Schnittstellen. Es definiert die elektrischen Eigenschaften und das Timing von Signalen sowie die Interpretation von Signalen und die physikalische Größe und Pinbelegung eines Steckverbinders.

Moderne Computer haben selten RS-232-Anschlüsse. Der Universal Serial Bus (USB) hat die herkömmliche RS-232-Schnittstelle ersetzt. RS-232 weist im Vergleich zu späteren Technologien wie RS-422, RS-485 und sogar Ethernet. Diese Mängel umfassen eine niedrige Übertragungsgeschwindigkeit, eine begrenzte Kabellänge, erhebliche Spannungsschwankungen und begrenzte Multidrop-Fähigkeiten.

Es ist jedoch möglich, einen externen USB-zu-RS-232-Konverter oder eine interne Erweiterungskarte mit einem oder mehreren seriellen Anschlüssen zu verwenden, um ein serielles RS-233-Peripheriegerät an Ihren Computer anzuschließen. Viele Motherboards verfügen auch über einen COM-Port-Header, mit dem eine Halterung mit einem DE-9-Port installiert werden kann.

USB-zu-RS232-COM-Port Serielle 9-polige DB9-Adapterkabel-Konverter-Schnittstelle

Trotz der Mängel und des technologischen Fortschritts werden RS-232-Schnittstellen immer noch häufig bei großen Industriemaschinen, Netzwerkgeräten und wissenschaftlichen Instrumenten verwendet, bei denen Punkt-zu-Punkt-Kabelverbindungen mit niedriger Geschwindigkeit ausreichend sind.

Eine serielle PC-Schnittstelle ist Single-Ended. Dies bedeutet, dass Sie nur zwei Geräte mit einem seriellen RS232-Kabel verbinden können. Die Daten, die zwischen diesen beiden Geräten übertragen werden, werden mit einer Rate von weniger als 20 kbps übertragen.

RS232 ermöglicht Vollduplex-Kommunikation - dies bedeutet, dass beide Geräte gleichzeitig miteinander kommunizieren können. Eine gemeinsame Masse zwischen dem Computer und dem angeschlossenen seriellen Gerät ist obligatorisch. Dies wird durch Spannungspegel dargestellt, die durch das RS232-Protokoll definiert sind.

Die Vollduplex-Kommunikation bietet den besten Übertragungsmodus

Mit RS232 wird Hot-Plugging oder Hot-Swapping nicht unterstützt, obwohl es manchmal möglich ist, ein serielles Gerät anzuschließen, und es funktioniert, während der Computer läuft. Mit der aktuellen Technologie wird bei den meisten PCs nur ein 9-poliger Anschluss verwendet.

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Standard RS232 Datenpaket

Eine RS232-Übertragung beginnt mit einem Startbit. Ein Startbit benachrichtigt den empfangenden Computer über die eingehende Übertragung. Die Datenpakete bestehen aus 7- oder 8-Bit-Wörtern. Das Startbit ist im Allgemeinen ein Niederspannungsbit zwischen + 3 V und + 15 V. Die Datenbits folgen dann dem Startbit auf LSB-Basis (niedrigstwertiges Bit) - dies ist das Bit mit dem niedrigsten numerischen Wert. Ein Paritätsbit würde im Allgemeinen den Daten folgen, und dann wird die Übertragung mit einem Stoppbit beendet.

Ein Beispiel für die Funktionsweise der seriellen RS232-Schnittstelle mithilfe der seriellen Maus

Eine serielle Maus umfasst Sensoren, Maussteuerung, Kommunikationsverbindung, Datenschnittstelle, Treiber und Software. Bewegung der Maus sowie Tastenklicks werden von den Sensoren erfasst. Der Mauscontroller notiert die aktuelle Mausposition sowie den Zustand der verschiedenen Sensoren.

Wenn sich diese Informationen ändern, wird ein Datenpaket von der Maussteuerung an die serielle Datenschnittstellensteuerung des Computers übertragen. Es ist der auf dem Computer installierte Maustreiber, der das Datenpaket empfängt und dekodiert und dann die entsprechende Aktion basierend auf den empfangenen Anweisungen ausführt.

Spannungspegel der seriellen PC RS232-Maus:

Eine Standardmaus erwartet ein RS-232C-Ausgangssignal mit einem ungefähren 12-V-Pegel als Eingangssignal. Der RS-232C-Anschluss verfügt über eine Reihe von Ausgangsleitungen, über die die Maus Strom aufnehmen kann (ca. 10 mA). Die Maus sendet dann Daten an den Empfängerchip des Computers. Die gesendeten Daten müssen sich auf einem Niveau befinden, das vom Empfängerchip verstanden werden kann. Die durchschnittlichen Mausausgänge liegen zwischen + 5V, -.5V und + 12V. Im Durchschnitt verbraucht eine Maus etwa +5 Volt.

Implementierung der Hardware des seriellen Geräts

Eine serielle Maus verwendet DTR-Leitungen (Data Terminal Ready) und RTS-Leitungen (Request to Send), um ungefähr 5 V Strom für ihre Mikrocontrollerschaltung zu erzeugen. Eine optomechanische Maus (eine, die optische Sensoren verwendet) mit LEDs benötigt Strom, um diese LEDs zu beleuchten.

Dioden werden häufig verwendet, um Strom aus den DTR- und RTS-Leitungen zu entnehmen und die Dioden und den Widerstand abzufangen. Die negative Versorgung des Senders erfolgt über den TD-Pin. Der TD-Pin ist der Pin, der die Daten vom DTE zum DCE überträgt.

Eine serielle Standardmaus nimmt 10 mA Gesamtstrom auf und arbeitet in einem Spannungsbereich zwischen 6 und 15 Volt. Die Daten werden im asynchronen seriellen RS-232C-Standardformat gesendet:

Eine Erklärung der seriellen RS-232-Mausbelegung

Wenn die DTR-Verbindung umgeschaltet wird, sollte sich die Maus durch Senden eines Datenbytes mit dem Buchstaben M identifizieren (ASCII 77). Damit die Maus ordnungsgemäß funktioniert, müssen sowohl die RTS- als auch die DTR-Leitung positiv sein.

Stellen Sie sicher, dass die DTR-DSR- und RTS-CTS-Leitungen nicht kurzgeschlossen sind. Um den RTS-Umschalter zu implementieren, setzen Sie die RTS-Leitung auf negativ und dann wieder auf positiv. Die negative Impulsbreite beträgt mindestens 100ms.

Dies ist ein Kaltstart, nach dem die RTS-Leitung auf negativ gesetzt wird. Das Einstellen der RTS-Leitung auf einen positiven Pegel wird als RTS-Umschalter betrachtet. Hier ist das Layout und die Funktion der 9 Pins:

Stift	Signal	Beschreibung
Schale	Schutzgrund
3	TD	Serielle Daten vom Host zur Maus (nur zur Stromversorgung)
2	RD	Serielle Daten von der Maus zum Host
7	RTS(Anfrage zum Senden)	Positive Spannung an der Maus
8	CTS(Zum Senden freigeben)
6	DSR (Datensatz bereit)
5	Signalmasse
4	DTR (Datenterminal bereit)	Positive Spannung an der Maus und Zurücksetzen / Erkennen

Serielle RS232-Datenparameter und Paketformate

Serielle Datenparameter sind 1200bps, 7 Datenbits, 1 Stoppbit.

Ein Datenpaket besteht aus 3 Bytes. Jedes Mal, wenn sich der Mausstatus ändert, sendet die Maus dieses Paket an den Computer.

Hinweis: X bezeichnet eine 0, wenn die Maus 7 Datenbits und 2 Stoppbits empfangen hat. 8 Datenbits und 1 Stoppbit sind ebenfalls möglich. In diesem Fall ist X 1.
Die sicherste Option ist die Verwendung von 7 Datenbits und 1 Stopbit-Format, wenn die Maus Informationen empfängt. Verwenden Sie zum Senden von Informationen das Format 7 Datenbits und 2 Stoppbits.

Der mit 1 gekennzeichnete Biss wird zuerst gesendet (niedrigster numerischer Wert), dann folgen die anderen. Sollte die Datenübertragung nicht synchron sein, ist das Bit D6 das erste Byte zum Synchronisieren der Software mit Mauspaketen.

LB stellt die linke Maustaste dar, wobei 1 bedeutet, dass sie gedrückt wird.

RB ist der richtige Knopf.

X7 - X0 beschreibt die Bewegung in X-Richtung seit der letzten Datenpaketübertragung (vorzeichenbehaftetes Byte).

Y7 - Y0 ist eine Bewegung in Y-Richtung seit der letzten Datenpaketübertragung (vorzeichenbehaftetes Byte).