Czym się różni interfejs RS-232, RS-422 i RS-485? (część 1)

Główne różnice między RS-232, RS-422 i RS-485

 
Oznaczenia RS-232, RS-422 i RS-485 (gdzie RS to Recommended Standard) są rozumiane jako interfejsy do cyfrowej transmisji danych. Standard RS-232 jest lepiej znany jako zwykły port COM na komputerze lub port szeregowy (chociaż Ethernet, FireWire i USB można również uznać za port szeregowy). Interfejsy RS-422 i RS-485 są szeroko stosowane w przemyśle do łączenia różnych urządzeń.
 
Tabela pokazuje główne różnice między interfejsami RS-232, RS-422 i RS-485
NazwaRS-232RS-422RS-485
Rodzaj transmisji Full-dupleksFull-dupleksHalf-duplex (2 przewody), pełny dupleks (4 przewody)
Maksymalna odległość 15 metrów przy 9600 bitach / s1200 metrów przy 9600 bitach / s1200 metrów przy 9600 bitach / s
Zaangażowane złączaTxD, RxD, RTS, CTS, DTR, DSR, DCD, GND*TxA, TxB, RxA, RxB, GNDDataA, DataB, GND
Topologia Punkt-punktPunkt-punktWielopunktowa
Max liczba podłączonych urządzeń 11 (10 urządzeń w trybie odbioru)36 (z przekaźnikiem wiecej, zazwyczaj do 256)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

* W przypadku interfejsu RS-232 nie jest konieczne korzystanie ze wszystkich pinów kontaktowych przewodu. Zazwyczaj stosuje się linie danych TxD, RxD i przewód uziemiający GND, pozostałe piny są niezbędne do kontrolowania przepływu danych. Dowiesz się więcej w dalszej części tego artykułu.

Informacje przesyłane przez interfejsy RS-232, RS-422 i RS-485 mają strukturę protokołu, na przykład protokół Modbus RTU jest szeroko stosowany w przemyśle.

 

Opis interfejsu RS-232

Interfejs RS-232 (TIA / EIA-232) jest przeznaczony do organizacji nadawania-odbioru danych między nadajnikiem lub terminalem (Data Terminal Equipment, DTE) a odbiornikiem lub sprzętem komunikacyjnym (Data Data Equipment, DCE) zgodnie ze schematem punkt-punkt .

Prędkość RS-232 zależy od odległości między urządzeniami, zwykle w odległości 15 metrów, prędkość wynosi 9600 bit / s. Przy minimalnej odległości prędkość wynosi zwykle 115,2 kbit / s, ale istnieje sprzęt obsługujący prędkości do 921,6 kbit / s.


Interfejs RS-232 działa w trybie dupleksowym (full-duplex), co pozwala na jednoczesne przesyłanie i odbieranie informacji, ponieważ do odbierania i przesyłania wykorzystywane są różne linie. Jest to różnica w porównaniu z trybem half-duplex, gdy jedna linia komunikacyjna jest wykorzystywana do odbierania i przesyłania danych, co nakłada ograniczenia na jednoczesne działanie, dlatego w trybie half-duplex w jednym momencie jest możliwy albo odbiór albo przekazywanie informacji.
 

Informacje przez interfejs RS-232 jest przesyłana cyfrowo przez logiczne 0 i 1.

Logicznemu „1” (MARK) odpowiada napięcie w zakresie od –3 do –15 V.

Logicznemu „0” (SPACE) odpowiada napięcie w zakresie od +3 do +15 V.

Oprócz dwóch linii odbiorczych i nadawczych, RS-232 ma specjalne linie do sprzętowej kontroli przepływu i innych funkcji.

Do połączenia z RS-232 stosuje się specjalne złącze D-sub, zwykle 9 pin DB9, rzadziej 25 pin DB25.

Złącza DB są podzielone na męskie - „ojciec” (wtyczka, pin) i żeńskie - „matka” (gniazdo, gniazdo).
 

rs232

W dodatku do dwóch linii odbioru i nadawania, RS-232 ma specjalne linie do kontroli przepływu pakietów na aparatowym poziomie i innych funkcji.

Do połączenia z RS-232 stosuje się specjalne złącze D-sub, zwykle 9 pin DB9, rzadziej 25 pin DB25.

Złącza DB są podzielone na Male - „męski” (wtyczka, pin) i Female - „żeńskie” (gniazdo).
port rs232 sterowanie dla elektroniki

 

Pinout złącza DB9 dla RS-232

 

 

pin rs232 male female

Okablowanie DB9 dla RS-232


Istnieją trzy typy urządzeń łączących w RS-232: terminal-terminal DTE-DTE, terminal-sprzęt komunikacyjny DTE-DCE, modem-modem DCE-DCE.

Kabel DTE-DCE nazywa się „kablem prostym”, ponieważ styki są połączone jeden do drugiego.

Kabel DCE-DCE nazywa się „kablem zerowym modemem” lub w inny sposób kablem krzyżowym.

Poniżej znajdują się tabele pinout wszystkich wymienionych rodzajów kabli.
 
 
 

Pinout prostego kabla DB9 do RS-232

pinout rs-232 DTE-DCE
 
 
 
Pinout zero-modemowego kabla DB9 do RS-232
 
 
 
 
 
 
Tabela z pinoutem złącz DB9 i DB25
 
DB9DB25OznaczenieNazwaOpis
18CDCarrier DetectPoziom sygnału
23RXDReceive DataPrzyjmowanie danych
32TXDTransmit DataPrzekazywanie danych
420DTRData Terminal ReadyGotowość DTE do dalszej współpracy z DCE
57GNDSystem GroundWspólny kabel
66DSRData Set ReadyGotowość sprzętu przekazywania
74RTSRequest to SendZapytanie wysłania
85CTSClear to SendGotowy do wysłania
922RIRing IndicatorSygnał połączenia

Dla połączenai z urządzeniami RS-232 najczęściej potrzebujesz tylko 3 łącza: RXD, TXD i GND, jednak niektóre urządzenia potrzebują wszystkich 9 pinów do obsługi funkcji przepływu danych.

 

Struktura przesyłanych danych w RS-232

Jeden pakiet przesyłanych danych przez RS-232/422/485 składa się z bitu początkowego, kilku bitów danych, bitu parzystości i bitu stopu.

Bit startowy (bit startowy) - bit wskazujący początek przesyłania, zwykle równy 0.

Bity danych - 5, 6, 7 lub 8 bitów danych. Pierwszy bit jest mniej znaczący.

Bit parzystości - służy do wykrywania błędów. Może przyjmować następujące wartości:

    Parzystość (EVEN), przyjmuje taką wartość, że liczba jednostek w pakiecie zawsze była parzysta
    Nieparzystość (ODD), przyjmuje taką wartość, że liczba jednostek w pakiecie zawsze była nieparzysta
    Zawsze 1 (MARK), bit parzystości zawsze będzie wynosił 1
    Zawsze 0 (SPACE), bit parzystości zawsze będzie wynosił 0
    Nie wykorzystuje się (NONE)

Bit stopu (stop bit) - bit wskazujący zakończenie pakietu, może przyjmować wartości 1, 1,5 (data bit = 5), 2.

Dla przykładu
8E1 oznacza, że ​​przesyłanych jest 8 bitów danych, używany jest bit parzystości w trybie EVEN, a bit stopu zajmuje jeden bit.
 
 

Kontrola przepływu w RS-232

Aby nie utracić danych, istnieje mechanizm kontroli przepływu danych, który pozwala tymczasowo zatrzymać transfer danych, aby zapobiec przepełnieniu buferu.

Istnieje programowy i sprzętowy sposób sterowania danymi.

Sprzętowy sposób wykorzystuje piny RTS / CTS. Jeśli nadajnik jest gotowy do wysłania danych, ustawia wtedy sygnał na linii RTS. Jeśli odbiornik jest gotowy do odbioru danych, ustawia sygnał na linii CTS. Jeżeli jeden z sygnałów nie zostanie ustawiony, przesyłanie danych nie nastąpi.

Programowy sposób wykorzystuje znaki Xon i Xoff (w ASCII znak Xon = 17, Xoff = 19) przesyłane tymi samymi liniami komunikacyjnymi TXD / RXD co i zasadnicze dane. Kiedy nie jest możliwy odbiór danych odbiornik wysyła symbol Xoff. Dla wznowienia wysyłania danych  jest wysyłany symbol Xon.
 
 
Jak sprawdzić działanie RS-232?

W przypadku wykorzystania 3 kabli wystarczy połączyć ze sobą RXD i TXD. Wtedy wszystkie przesłane dane zostaną odebrane z powrotem. Jeżeli jest wykorzystywany pełny interfejs RS-232, trzeba wtedy połączyć następujące kombinacje:
 
DB9DB25Połączyć
1 + 4 + 66 + 8 + 20DTR -> CD + DSR
2 + 32 + 3Tx -> Rx
7 + 84 + 5RTS -> CTS

 

Opis interfejsu RS-422 i interfejsu RS-485.