2.3 Стыки систем передачи данных. Стандарт rs-232е

2.3.1 Общие сведения

Стандарт RS-232 был разработан в 1969 году рядом крупных промышленных корпораций и опубликован Ассоциацией электронной промышленности США как вариант «С» рекомендуемого стандарта № 232 (Recommended Standard – 232). Существует также международный союз электросвязи ITUT, который использует аналогичные рекомендации под названиями V.24 и V.26. В России подобный стандарт был введён ГОСТ 18145-81. Согласно ему последовательный интерфейс, предназначенный для соединения аппаратуры передачи данных (АПД) с оборудованием обработки данных (ООД), называется стыком С2.

Стандарт RS-232 разрабатывался для сопряжения оконечного оборудования данных (ООД – терминал устройства сбора данных, компьютер)) с модемом или аппаратурой передачи данных (АПД) в линию связи. Схематично это выглядит так:

В данном интерфейсе все разряды сигналов передаются по одному проводу последовательно. Однопроводная передача имеет два преимущества по сравнению с параллельной передачей разрядов по отдельному персональному проводу:

1. Ниже стоимость кабеля и набора соответствующих технических средств.

2. Можно использовать для передачи данных стандартные (коммерческие) системы связи.

Стандарт RS-232 описывает четыре интерфейсные функции:

1. Определение управляющих сигналов через интерфейс.

2. Определение формата данных пользователя, передаваемых через интерфейс.

3. Передачу тактовых сигналов для синхронизации потоков данных.

4. Формирование электрических характеристик интерфейса или стыка.

В 1987 году была принята модификация «D» стандарта RS-232, в ней определены некоторые дополнительные линии тестирования, а также рекомендован для использования разъём DB-25. В 1991 году принята модификация «Е», в которой нет технических изменений, которые не позволяли бы использовать этот стандарт с модификацией «D» и «C».

2.3.2. Формат передачи данных

В интерфейсе RS-232 используется асинхронный режим передачи данных. В этом режиме каждый символ передаётся отдельно и отделяется от других определённым отрезком времени. При этом каждому символу предшествует сигнал «начало символа», а в конце дополняется сигналом «конец символа». Такой расширенный символ называется старт-стоповым символом, а передача – старт-стоповой.

Опознав сигнал «начало», приёмник ожидает передачи символа. Одновременно по этому сигналу он запускает тактовый генератор (идентичный с генератором передатчика), чтобы иметь возможность расшифровать последовательность поступающих разрядов, сформированных в момент передачи. Операция расшифровки прекращается по сигналу «окончание символа». Для передачи символов по интерфейсу стандарта RS-232 используется формат, включающий в себя один стартовый бит (начало символа), один бит паритета и два стоповых бита. В результате сигнал с уровнями ТТЛ при передаче 7-разрядного символа данных будет иметь вид, представленный на рисунке. Здесь передаваемый бит данных соответствует л атинской букве S, представленной в ASCII-коде. Начало символа всегда отмечает низкий уровень стартового бита (разряда). Поэтому переключение с единицы на нуль сигнализирует приемнику, что вскоре начнется передача символов данных, причем поступать они будут, начинаясь младшим разрядом.

После обнаружения перепада напряжения с 1 на 0 приемник начинает считывать сигнал со входной линии не сразу, а через интервал времени, равный половине длительности одного разряда. Если за это время сигнал вернётся в единицу, то это помеха и приёмник проигнорирует такой сигнал и вернется в исходное состояние ожидания. Если изменений не происходит, то приемник воспринимает стартовый разряд как истинный и приступает к последовательному считыванию сигнала входной линии с одноразрядными интервалами. Правильно воспроизвести при этом сигнал помогает запускаемый в работу генератор тактовых импульсов (ГТИ). Его частота задается в соответствии с предварительно запрограммированными параметрами сигнала, к числу которых относятся длина символа в двоичных разрядах и выбранный тип контроля по четности.

Бит паритета помогает исправлять ошибки при передаче разрядов, используя проверку на чётность или нечётность. Он устанавливается в «1», если общее число единиц в 8-ми битной группе нечетное (нечетный паритет – проверка на нечетность), и в «0», если – четное (четный паритет – проверка на четность). Последним передаются два стоповых бита (разряда), представляемых высоким, единичным уровнем напряжения. Передатчик направляет на линию данных последовательность единиц во всех случаях, когда нет готового к передаче символа. Таким образом, полный асинхронно передаваемый символ данных состоит из 10-11 бит (10, если использовался для формирования стопового сигнала один бит, разряд) при том, что собственно пользовательские данные состоят из 7-8 бит. Для приведенного примера передаваемый символ, соответствующий букве S, состоит из 11 бит (разрядов) и записывается в виде 01100101011. Здесь используется четный паритет, поэтому девятый разряд содержит 0

Важную роль при последовательной передаче данных играют тактовые сигналы. Они позволяют правильно воспроизвести данные. При асинхронном методе передачи на них накладывается единственное ограничение: частоты следования тактовых сигналов в передатчике и приемнике должны быть одинаковыми, причем допуск на их расхождение мал. Значение частоты следования тактовых сигналов должно быть равным целому кратному частоты следования двоичных разрядов, выдаваемых передатчиком.

И в заключении. Используемые в интерфейсе RS-232 уровни сигналов отличаются от уровней сигналов, действующих в компьютере (т.е. в ТТЛ-логике). Логический «0» представляется положительным напряжением в диапазоне от +3 до +25 В, а логическая «1» – отрицательным напряжением в диапазоне от -3 до -25 В. Сигнал для буквы S в том виде, в каком он присут-ствует на линиях данных интерфейса представляется так.