RS232 Pinbelegung und technische Daten

Inhaltsverzeichnis:

1. Was ist das serielle RS232-Kommunikationsprotokoll?
2. Hauptspezifikationen für RS-232
   • ♦ RS232-Standardbeschränkungen
3. RS-232-Anschlüsse
   • ♦ DB25-Anschlüsse
   • ♦ 9-polige RS-232-Pinbelegung
4. RS-232-Signale
5. Technische Daten der RS-232-Kabel
6. RS-232-Datenflussdiagramm
7. Beziehung zwischen RS232 und anderen Standards

Was ist das serielle RS232-Kommunikationsprotokoll?

RS-232 ist ein Standard, der in den frühen 60er Jahren für die serielle Datenübertragung eingeführt wurde und immer noch weit verbreitet ist, hauptsächlich weil er vielseitig einsetzbar, einfach zu bedienen und zu warten, zugänglich und weit verbreitet ist. Es definiert nicht nur elektrische Signaleigenschaften wie Signalübertragungsrate, Spannungspegel, Kabellänge, Timing und Kurzschlussverhalten, sondern auch viele andere Dinge, einschließlich der mechanischen Eigenschaften, Anschlüsse und Pinbelegung der Schnittstelle.

Gemäß dem RS-232-Standard werden alle Daten in einer Zeitreihe von Bits übertragen. Für PCs ist die häufigste Konfiguration die asynchrone Verbindung, die 7-Bit- oder 8-Bit-Pakete sendet. Dieser Standard unterstützt jedoch auch die synchrone Übertragung.

Mit all seinen Vorzügen, RS-232 Die Reichweite und der Datendurchsatz weisen einige schwerwiegende Einschränkungen auf. Daher liegt der Hauptanwendungsbereich in Industriegeräten, Netzwerken und Laborgeräten.

Hauptspezifikationen für RS-232

Betriebsmodus: Single-Ended
Max. Kabellänge: 15,24 Meter (50 ft)
Max. Datendurchsatz: 20 kbps
Max. Treiberausgangsspannung: +/-25V
Max. Anstiegsgeschwindigkeit: 30V/uS
Max. Treiberstrom im Zustand High Z: +/-6mA @ +/-2v (power off)
Treiberlastimpedanz: 3000-7000 Ohms
Treiberausgangssignalpegel: +/-5V to +/-15V (geladen) oder +/- 25V (entladen)
Empfängereingangswiderstand: 3000-7000 Ohms
Eingangsspannungsbereich des Empfängers: +/-15V
Empfängereingangsempfindlichkeit: +/-3V
Gesamtzahl der Treiber und Empfänger in einer Leitung: 1 Treiber und 1 Empfänger

RS232-Standardbeschränkungen

Was sind die bekannten Probleme mit der seriellen RS-232-Schnittstelle? Die Verwendung des Standard-COM-Anschlusses bringt eine Reihe von Einschränkungen mit sich, mit denen Sie sich befassen müssen. Hier sind die offensichtlichen Einschränkungen des Standards:

• Ein erhöhter Stromverbrauch aufgrund eines großen Spannungshubs ist eine große Komplikation für das Netzteildesign.
• Viele Geräte verwenden die Handshake-Leitungen nicht zur Flusskontrolle, wodurch RS-232 unzuverlässig wird.
• Obwohl das Problem der Multi-Drop-Verbindung mit zuverlässigeren Alternativen behoben wurde, werden die Kompatibilitäts- und Geschwindigkeitsbeschränkungen des RS232-Ports nicht kompensiert.
• Die Notwendigkeit eines Nullmodems oder eines Crossover-Kabels beim Anschließen eines Peripheriegeräts an einen Computer.
• RS-232 löst das Problem der Single-Ended-Signalisierung nicht.

RS-232-Anschlüsse

Ein RS-232-Gerät ist entweder ein Stromkreisabschlussgerät (DCE) oder als Datenendgerät (DTE) je nachdem, welche Drähte zum Senden und Empfangen jedes Signals verwendet werden.

Gemäß dem RS-232-Standard ist DCE für weibliche Steckverbinder und DTE für männliche Steckverbinder vorgesehen. Es gibt jedoch Geräte mit allen Arten von Kombinationen aus Stecker-Geschlecht und Pin-Definition. Beispielsweise entspricht ein Terminal mit integrierten Buchsen für ein Kabel mit einem Stecker an jedem Ende vollständig dem RS-232-Standard.

Bis zur Revision C empfiehlt der Standard die Verwendung eines 25-poligen D-Subminiatur-Steckers, der jedoch nur ab Revision D vorgeschrieben ist. Dies liegt daran, dass die überwiegende Mehrheit der Geräte nicht alle standardmäßigen 20 Signale benötigt und die 9-poligen RS-232-Verbindungen viel billiger sind und nur sehr wenig Platz beanspruchen. Kompakter und kostengünstiger. Dieser 9-polige RS-232-Anschluss wird häufig für PCs und ähnliche Geräte verwendet.

DB25-Anschlüsse

Es ist erwähnenswert, dass nicht jeder 25-polige D-Sub-Anschluss über eine RS-232-C-kompatible Schnittstelle verfügt. Einige PC-Hersteller entscheiden sich für nicht standardmäßige Signale und Spannungen an bestimmten Pins ihrer PC-COM-Port-Pinbelegung. Auf dem ursprünglichen IBM PC wurde beispielsweise die D-Sub-Buchse für den parallelen Centronics-Druckeranschluss verwendet.

25-polige serielle Pinbelegung:

Stift 1: GND − Schildboden.

Stift 2: TxD → Übertragene Daten. Überträgt Daten vom Datenterminal zum Datensatz.

Stift 3: RxD ← Empfangene Daten. Überträgt Daten vom Datensatz zum Datenterminal.

Stift 4: RTS → Anfrage zum Senden. Das Datenendgerät signalisiert dem Datensatz, sich auf die Datenübertragung vorzubereiten.

Stift 5: CTS ← Zum Senden freigeben. Datensatz, um dem Datenendgerät zu signalisieren, dass es für den Empfang von Daten bereit ist.

Stift 6: DSR ← Datensatz bereit. DCE ist bereit, Daten zu empfangen und zu senden.

Stift 7: GND − Systemmasse. Nullspannungsreferenz.

Stift 8: CD ← Trägererkennung. Datensatz signalisiert dem Datenterminal den erkannten Träger eines anderen Geräts.

Stift 9: Reserviert

Stift 10: Reserviert

Stift 11: STF → Wählen Sie Sendekanal.

Stift 12: S.CD ← Sekundärträgererkennung.

Stift 13: S.CTS ← Secondary Clear zum Senden.

Stift 14: S.TXD → Sekundärdaten übertragen.

Stift 15: TCK ← Timing des Übertragungssignalelements.

Stift 16: S.RXD ← Sekundäre Empfangsdaten.

Stift 17: RCK ← Timing des Empfängersignalelements.

Stift 18: LL → Teilnehmeranschlusssteuerung.

Stift 19: S.RTS → Sekundäre Anfrage zum Senden

Stift 20: DTR → Da Remote Loop Control.

Stift 22: RI ← Ringanzeige. Datensatz signalisiert dem Datenendgerät einen erkannten Klingelzustand.

Stift 23: DSR → Auswahl der Datensignalrate.

Stift 24: XCK → Signalelement-Timing senden.

Stift 25: TI ← Testanzeige.

Während der asynchronen Kommunikation sind sowohl RTS als auch CTS während der gesamten Sitzung aktiv. Wenn DTE jedoch an eine Mehrpunktleitung angeschlossen ist, werden Daten von jeweils einer Station übertragen (aufgrund der gemeinsamen Nutzung von Telefonpaaren). Daher besteht die einzige Verwendung für RTS darin, den Mobilfunkanbieter ein- und auszuschalten. Ein Sender löst RTS aus, wenn er zur Übertragung bereit ist. Das Modem schaltet seinen Träger ein, wartet, bis es sich stabilisiert hat (normalerweise dauert es einige Millisekunden), und erhöht den CTS. Während CTS aktiv ist, sendet DTE. Sobald die Übertragung beendet ist, löscht die Station RTS und das Modem sowohl CTS als auch Carrier.

Alle Taktsignale an den seriellen Kabelpins 15, 17 und 24 der COM-Port-Pinbelegung dienen nur der synchronen Kommunikation. Der Takt wird von der DSU oder dem Modem oder der DSU aus dem Datenstrom extrahiert und an das DTE gesendet, um ein stetiges Taktsignal bereitzustellen. Es ist wichtig zu betonen, dass empfangene und gesendete Taktsignale nicht identisch sein müssen und unterschiedliche Baudraten haben können.

9-polige RS-232-Pinbelegung

Hier ist eine vereinfachte Version der auf PCs verwendeten seriellen Pinbelegung: die 9-polige RS-232-Pinbelegung.

Pin 1: DCD ← Datenträgererkennung

Pin 2: RxD ← Empfange Daten

Pin 3: TxD → Daten übermitteln

Pin 4: DTR → Datenterminal bereit

Pin 5: 0V/COM − 0V oder Systemmasse

Pin 6: DSR ← Datensatz bereit

Pin 7: RTS → Anfrage zum Senden

Pin 8: CTS ← Zum Senden freigeben

Pin 9: RI ← Ringanzeige

RS-232-Signale

Spannungspegel, die die Signale der seriellen RS232-Anschlussbelegung in Bezug auf ein gemeinsames System (Strom-/Logikmasse) darstellen. Der Signalpegel des aktiven Zustands (SPACE) ist positiv und der Signalpegel des Leerlaufzustands (MARK) ist negativ in Bezug auf Common. Ein Kommunikationsprotokoll muss von RS-232 spezifiziert werden. Außerdem verfügt der RS-232 über mehrere Handshake-Leitungen für Modems (in den meisten Fällen).

Die RS-232-Schnittstelle geht davon aus, dass sowohl DTE als auch DCE ähnliche elektrische Busse mit identischer Erdung haben. Offensichtlich kann diese Annahme völlig falsch sein, wenn es um die langen Schlangen zwischen DTE und DCE geht.

Die im RS232-Standard festgelegte maximale Leerlaufspannung beträgt 25 V, normalerweise jedoch Signalpegel von 5 V, 10 V, 12 V und 15 V.

Gemäß dem RS-232-Standard sind alle Daten bipolar. Bei den meisten Geräten wird ein EIN- oder 0-Zustand (SPACE) durch eine Spannung von +3 V bis +12 V und ein AUS- oder 1-Zustand (MARK) durch eine Spannung von -3 V bis -12 V angezeigt. Einige Geräte erkennen jedoch keine negativen Pegel und 0 V reichen für den AUS-Zustand aus. Und manchmal können kleinere Spannungen ausreichen, um den EIN-Zustand zu erreichen. Dadurch ist es möglich, die Gesamtreichweite für das Senden / Empfangen von RS-232 erheblich zu verringern.

Die normale Spannung für das Ausgangssignal liegt zwischen +12 V und -12 V. Außerdem gibt es einen sogenannten "Totbereich" in einem Bereich von +3 V bis -3 V, der für die Adsorption von Leitungsrauschen vorgesehen ist. Bei anderen Pinbelegungen der seriellen Schnittstelle, die RS-232 ähnlich sind, kann dieser Bereich unterschiedlich sein (z. B. hat die V.10-Definition einen Totbereich von +0,3 V bis -0,3 V.). Eine ganze Reihe von RS-232-Empfängern kann Unterschiede von 1 V oder sogar weniger leicht erkennen.

Technische Daten der RS-232-Kabel

Es gibt keine Kabellängenbeschränkungen, die direkt durch den RS-232-Standard definiert sind. Der Hauptbestimmungsfaktor ist daher die maximale Kapazität, die von einer kompatiblen Ansteuerschaltung toleriert wird. In der Regel beträgt die kritische Länge 15 m (oder etwa 300 m, sofern nur Kabel mit geringer Kapazität verwendet wurden). Ehrlich gesagt ist der RS-232-Standard für größere Entfernungen nicht die beste Option für die Hochgeschwindigkeits-Ferndatenübertragung.

Beachten Sie, dass nicht alle Gerätehersteller den Standard vollständig beibehalten. Es empfiehlt sich, die Dokumentation zu lesen und jede neue Verbindung mit einer Breakout-Box zu testen. In einigen Fällen kann nur die Trial-and-Error-Methode helfen, das richtige Kabel für den Anschluss jedes Gerätepaars zu finden.

In Übereinstimmung mit dem RS-232-Standard muss ein DCE-Gerät über das Kabel mit identischen Pin-Nummern in jedem Anschluss an ein DTE angeschlossen werden (bekannt als „gerades Kabel“). Jegliche Nichtübereinstimmungen zwischen Kabel und Stecker können mit Geschlechtsumwandlern leicht behoben werden. Häufig werden auch Kabel mit einem 25-poligen D-Sub-Stecker an einem Ende und einem 9-poligen RS-232-Stecker am anderen Ende verwendet. Alle Geräte mit 8P8C-Anschlüssen werden normalerweise mit einem Kabel mit einem DB-9 oder einem DB-25 geliefert. Einige haben sogar austauschbare Steckverbinder für zusätzliche Flexibilität.

Wenn der RS-232 nicht ausgelastet werden muss, können Sie eine minimale 3-Draht-Verbindung verwenden: Senden, Empfangen und Erden. Für einen Einweg-Datenfluss gibt es eine 2-Draht-Option: Daten und Masse. Für die bidirektionale hardwaregesteuerte Datenübertragung ist die beste Alternative eine 5-Draht-Version, die der 3-Draht-Version entspricht, jedoch mit zusätzlichen RTS- und CTS-Leitungen.

RS-232-Datenflussdiagramm

Gemäß dem RS-232-Standard können Daten in vielen Variationen übertragen werden. Am häufigsten werden jedoch Pakete gesendet, die ein 7-8-Bit-Wort sowie Start-, Stopp- und Paritätsbits enthalten. Wie Sie in der folgenden Abbildung sehen können, kommt zuerst das Startbit (aktiv niedrig, +3 V bis +15 V), dann die Datenbits, gefolgt vom Paritätsbit (falls vom Protokoll gefordert) und schließlich das Stoppbit (verwendet) um die Logik hoch zu bringen, -3 V bis -15 V).

Spielt RS232 in modernen Computern eine Rolle?

RS-232-kompatible Ports funktionieren möglicherweise nicht unbedingt mit mehreren anderen seriellen Signalisierungsstandards wie RS-422, RS-423, RS-449, RS-422, 423, RS-485 usw. Bei GPS-Empfängern und Tiefenmessern mit einem TTL-Pegel nahe +5 und 0 wird der Markierungspegel in einen undefinierten Bereich des Standards verschoben. Sie benötigen einen aktuellen Übersetzer, um den RS-232-Standard in einer solchen Umgebung verwenden zu können.

Wie sie sich beziehen:

• RS-422 hat eine ähnliche Geschwindigkeit wie RS-232, unterscheidet sich jedoch in der Signalisierung
• Die Geschwindigkeit des RS-423 ist ohne ausgeglichene Signalisierung gleich
• Rs-449 außer Betrieb genommen

MIL-STD-188 ähnelt RS-232, hat jedoch eine hervorragende Anstiegszeitregelung mit einer besseren Impedanz. Denken Sie daran, Ihr RS-232-Gerät fallen zu lassen? Nicht so schnell! Wie Sie sehen können, widersetzt sich dieses serielle Protokoll weiterhin allen Behauptungen, dass es vollständig durch USB ersetzt wurde. Obwohl moderne Kommunikationssysteme ein komplexeres System wie USB erfordern, werden wir weiterhin die seriellen Standardanschlüsse verwenden.

Anwendungen von Drittanbietern haben die Arbeitsweise mit der seriellen RS-232-Schnittstelle verbessert. Ein Beispiel ist der von Electronic Team entwickelte RS232-zu-Ethernet-Anschluss. Interessante Verwendungsszenarien finden Sie im Benutzerhandbuch.