Интерфейс rs-232с
Интерфейс RS-232С предназначен для подключения аппаратуры, передающей или принимающей данные (АПД или ООД – оконечное оборудование данных), к оконечной аппаратуре каналов данных (АКД). В роли АПД может выступать компьютер, принтер, плоттер и другое периферийное оборудование. Этой аппаратуре соответствует аббревиатура DTE – Data Terminal Equipment. В роли АКД обычно выступает модем, этой аппаратуре соответствует аббревиатура DCE – Data Communication Equipment. Конечная цель подключения – соединение двух устройств DTE, полная схема соединений приведена на рисунке 3.
ООД А (DTE)
АКД А (DCE)
АКД Б (DCE)
ООД Б (DTE)
Линия
Рис.3 Полная схема соединения по RS-232С
Интерфейс позволяет исключить канал удалённой связи вместе с парой устройств DCE (модемов), соединения устройства DTE с помощью нуль-модемного кабеля (рисунок 4).
RS
– 232С
нуль-модем
Рис.4 Соединение двух устройств нуль-модемным кабелем
Стандарт реализует электрическую, информационную и конструктивную совместимости.
Особенность электрической совместимости – стандарт RS-232 С использует несимметричные передатчики и приёмники – сигнал передаётся относительно общего провода – схемной земли; интерфейс не обеспечивает гальванической развязки устройств. Логической единице соответствует уровень напряжения на входе приёмника в диапазоне –12...-3В. Для линий управляющих сигналов это состояние называется ON («включено»), для линий последовательных данных называется MARK. Логическому нулю соответствует напряжение в диапазоне +3...+12В. Для линий управляющих сигналов это состояние называется OFF («выключено»), для линий последовательных данных называется SPACE. Зона между уровнями –3...+3В – это зона нечувствительности, обусловливающая гистерезис приёмника. Уровни сигналов на выходах передатчиков –12...-5В и +5...+12В. Интерфейс предполагает наличие защитного заземления для соединяемых устройств, если они оба питаются от сети переменного тока и имеют сетевые фильтры.
Подключение и отключение интерфейсных кабелей устройств с автономным питанием (например, мышь) должно производиться при отключении питания.
Для интерфейса RS-232С специально выпускаются буферные микросхемы приёмников и передатчиков двуполярного сигнала.
Конструктивная совместимость реализуется регламентируемым типом разъёмов: на аппаратуре DTE (в том числе и на СОМ-портах РС) принято устанавливать вилки DB25-Р или более компактный вариант – DB9-Р.
Девятиштырьковые разъёмы не имеют контактов для дополнительных сигналов, реализующих синхронный режим.
На аппаратуре DCE (модемах) устанавливают розетки DB25-S или DB9-S. Разъёмы DCE могут непосредственно подключаться к разъёмам DTE или через «прямые» переходные кабели с розеткой и вилкой. Существуют переходники с 9 на 25-штырьковые разъёмы.
DB9S
DB9Р
DB25S DB25Р
-
TD3
2
3
2
TD
RD2
3
2
3
RD
DTR
4
20
4
20
DTR
DSR
6
6
6
6
DSR
RTS
7
4
7
4
RTS
CTS
8
5
8
5
CTS
DCD
1
8
1
8
DCD
RI
9
22
9
22
RI
SG
5
7
5
7
SG
Рис. 5 Кабели подключения модемов
Информационная совместимость реализуется назначением контактов разъёмов, управлением потоком передачи и скоростью обмена. В таблице 1 приведено назначение контактов разъёмов СОМ-портов (и любой другой аппаратуры DTE). Назначение контактов разъёмов DB25S определено стандартом EIA/TIA-232Е, разъём DB9S определён стандартом EIA/TIA-S74. У модемов (DCE) название цепей и назначение контактов, естественно, совпадает, но роли сигналов (вход-выход) меняются на противоположные.
Таблица 1. Разъёмы и сигналы интерфейса RS-232С
Обозначение цепи |
Контакт разъёма |
Провод шлейфа выносного разъёма РС |
Направление |
|||||
RS-232C |
Стык2 |
DB25S |
DB9S |
1 |
2 |
3 |
4 |
I/O |
PG TD RD RTS CTS DSR SG DCD DTR RI |
101 103 104 105 106 107 102 109 108/2 125 |
1 2 3 4 5 6 7 8 20 22 |
- 3 2 7 8 6 5 1 4 9 |
(10) 3 2 7 8 6 5 1 4 9 |
(10) 5 3 4 6 2 9 1 7 8 |
(10) 3 4 8 7 9 1 5 2 6 |
1 3 5 7 9 11 13 15 14 18 |
- O I O I I - I O I |
1 - шлейф 8-битных мультикарт;
2 - шлейф 16-битных мультикарт;
3 - вариант шлейфа портов на системных платах
4 - широкий шлейф к 25-контактному разъёму.
Подмножество сигналов RS-232С, относящихся к асинхронному режиму с точки зрения СОМ-порта РС приведены в таблице 2.
Таблица 2. Назначение сигналов интерфейса RS-232С
Сигнал |
Назначение |
PG (Protect Ground) |
Защитная земля, соединяется с корпусом устройства и экраном кабеля |
SG (Signal Ground) |
Сигнальная (схемная) земля, относительно которой действуют уровни сигналов |
TD (Transmit Data) |
Последовательные данные – выход передатчика |
RD (Receive Data) |
Последовательные данные – вход приёмника |
RTS (Request To Send) |
Выход запроса передачи данных: состояние «включено» уведомляет модем о наличии у терминала данных для передачи. В полудуплексном режиме используется для управления направлением – состояние «включено» |
CTS (Clear To Send) |
Вход разрешения терминалу передавать данные. Состояние «выключено» аппаратно запрещает передачу данных. Сигнал используется для аппаратного управления потоками данных. |
DTR (Data Terminal Ready) |
Выход сигнала готовности терминала к обмену данными. Состояние «включено» поддерживает коммутируемый канал в состоянии соединения. |
DSR |
Вход сигнала готовности от аппаратуры передачи данных (модем в рабочем режиме подключён к каналу и закончил действия по согласованию с аппаратурой на противоположном конце канала) |
DCD (Data Carrier Detected) |
Вход сигнала обнаружения несущей удалённого модема |
RI (Ring Indicator) |
Вход индикатора вызова (звонка). В коммутируемом канале этим сигналом модем сигнализирует о принятии вызова |
Для управления потоком данных могут использоваться два варианта протокола – аппаратный и программный.
Аппаратный протокол управления потоком RTS/CTS использует сигнал CTS, который позволяет остановить передачу данных, если приёмник не готов к их приёму. Работу этого протокола иллюстрирует рисунок 6.
Ф
ормат
данных
TD
C
TS
неготовность
приёмника
Рис.6 Аппаратное управление потоком
Программный протокол управления потоком XON/XOFF предполагает наличие двунаправленного канала передачи данных. Если устройство, принимающее данные, не может их принимать, оно по обратному каналу посылает байт-символ XOFF (13h). Противоположное устройство, приняв этот символ, приостанавливает передачу. Далее, когда принимающее устройство снова становится готовым к приёму данных, оно посылает символ XON (11h), приняв который противоположное устройство возобновляет передачу.
T
D
R
D
XOFF XON
н
еготовность
приёмника
программная реакция
п
ередатчика
на XON/XOFF
Рис.7 Программное управление потоком XON/XOFF
Для исключения потерь данных приёмник должен иметь буфер принимаемых данных.
Описанные стандартные протоколы поддерживаются как устройствами, так и операционными системами. Некоторые плоттеры используют программное управление, посылая не символы XON/XOFF, а слова (ASCII-строки). Такие плоттеры рассчитаны на прямой диалог с прикладной программой.