СОДЕРЖАНИЕ
1. Интерфейс RS-232…………………….…………………………………………3-11
| 3. ИНТЕРФЕЙС RS-485……………………………………………………………12-19 |
| 4. ИНТЕРФЕЙС «Токовая петля»…………………………………………………20-23 |
| СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………………… 24 |
Интерфейс RS-232
Последовательный интерфейс RS-232 был разработан более 40 лет назад. Давно появились более современные интерфейсы, компьютерные (USB и др.) и микроконтроллерные (CAN, I2C, SPI, RS485 и др.), которые по многим параметрам (скорость и надежность обмена информацией, длина линии связи и др.) превосходят интерфейс RS-232. Но до сих пор этот интерфейс не утратил своего значения, активно и широко используется на практике.
Причина такой поразительной живучести – высокая сбалансированность и универсальность интерфейса RS-232. В этом интерфейсе сочетаются средняя скорость обмена, среднее расстояние линии связи, средняя простота программирования, средняя надежность обмена информации и т.п.
Интерфейс RS-232 в сравнении с другими последовательными интерфейсами:
значительно проигрывает USB в скорости и надежности обмена; выигрывает у USB по длине линии связи (15..20 м против 3 м); значительно выигрывает у USB по простоте программирования. проигрывает CAN и RS-485 по скорости и дальности линии связи выигрывает у CAN и RS-485 по простоте программирования; проигрывает I2C по скорости
выигрывает у I2Cпо дальности линии связи и простоте программирования;
проигрывает SPI по скорости и простоте программирования;
выигрывает у SPI по дальности линии связи.
Американская ассоциация электронной промышленности (EIA, Electronic Industries Alliance)
– одна из ведущих в мире организаций, занимающихся развитием стандартов по передаче данных. Стандарты EIA ранее имели префикс «RS», означающий «рекомендуемый стандарт», сейчас стан- дарты обозначаются как «EIA».
RS-232 был впервые введен в 1962. Стандарт развивался и в 1969 представлена третья редак-
ция, RS-232C. Четвертая редакция, RS-232D, вышла в 1987 (известна также под EIA-232D).
RS-232 функционально эквивалентен многим другим стандартам – МККТТ (CCITT)
V.24/V.28, X.20bis/X.21bis и ISO IS2110, советскому «Стык С2» (но имеет различные названия сигналов и пр.). Однако наибольшую известность приобрел COM-порт (от CommunicationsPort), разновидность RS-232C, обеспечивающая только асинхронный обмен данными.
Сейчас COM-порты постепенно исчезают в компьютерах, но суть RS-232 продолжает жить –
сложно найти контроллер, не имеющий в составе своей периферии UART – асинхронный после-
довательный порт, ориентированный на идеологию RS-232/COM-порта.
«Интерфейс между терминальным оборудованием и связным оборудованием с обменом по последовательному двоичному коду» RS-232C предназначен для подключения аппаратуры, пере- дающей или принимающей данные (ООД – оконечное оборудование данных, или АПД – аппарату- ра передачи данных; DTE – Data Terminal Equipment), к оконечной аппаратуре каналов данных (АКД – аппаратура каналов данных; DCE–Data Communication Equipment). В роли АПД может выступать компьютер, принтер, плоттер и другое периферийное оборудование. В роли АКД обычно вы- ступает модем.
Конечной целью подключения является соединение двух устройств DTE. Полная схема соедине-
ния приведена на рисунке. Интерфейс позволяет исключить канал удаленной связи вместе с парой устройств DCE, соединив устройства непосредственно с помощью нуль-модемного кабеля.
Стандарт RS-232C описывает управляющие сигналы интерфейса, пересылку данных, элек- трический интерфейс и типы разъемов. В стандарте предусмотрены асинхронный и синхронный режимы обмена.
Уровни сигналов
В RS-232C используются несимметричные передатчики и приемники, сигнал передается от-
носительно общего провода – схемной земли. Интерфейс не обеспечивает гальванической развяз-
ки устройств.
В RS-232 используются два уровня сигналов: логические «1» и «0».
Логической единице соответствует напряжение на входе приемника в диапазоне –12 … –3 В.
Для линий управляющих сигналов это состояние называется ON, для линий последовательных данных – MARK
Логическому нулю соответствует диапазон +3 … +12 В. Для линий управляющих сигналов состояние называется OFF, а для линий последовательных данных – SPACE.
Диапазон от –3 до +3 В – зона нечувствительности, обусловливающая гистерезис приемника:
состояние линии будет считаться измененным только после пересечения порога.
Уровни сигналов на выходах передатчиков должны быть в диапазонах –12 … –5 В и +5 …
+12 В для представления единицы и нуля соответственно.
Уровни сигналов данных
Уровень Передатчик Приемник
Логический 0 (SPACE) от +5 В до +15 В от +3 В до +25 В Логический 1 (MARK) от-5 В до -15 В от -3 В до -25 В Не определен от -3 В до +3 В
Уровни управляющих сигналов
| Сигнал | На выходе устр-ва (Driver) | На входе устр-ва (Terminator) |
| «Off» | от -5 В до -15 В | от -3 В до -25 В |
| «On» | от 5 В до 15 В | от 3 В до 25 В |
Разность потенциалов между схемными землями соединяемых устройств должна быть менее
2 В, при более высокой разности потенциалов возможно неверное восприятие сигналов. 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
должно производиться при отключенном питании. Иначе разность невыровненных потенциалов устройств в момент коммутации может оказаться приложенной к выходным или входным (что опаснее) цепям интерфейса и вывести из строя микросхемы.
Разъемы и кабели
Стандарт RS-232C регламентирует типы применяемых разъемов.
На аппаратуре DTE (в том числе на СОМ-портах) принято устанавливать вилки DB-25P или
более компактный вариант – DB-9P. Последние разъемы не имеют контактов для дополнительных сигналов, необходимых для синхронного режима (в большинстве 25-штырьковых разъемах эти контакты не используются).
На аппаратуре DCE (модемах) устанавливают розетки DB-25S или DB-9S.
DB25 Розетка (мама)
Конт Обозн. Напр Описание
1 SHIELD --- Shield Ground - защитня земля, соед с корпусом устр и экраном кабеля
2 TXD --> Transmit Data - Выход передатчика
3 RXD <-- Receive Data - Вход приемника
4 RTS --> Request to Send - выход запроса передачи данных
5 CTS <-- Clear to Send - вход разрешения терминалу передавать данные
6 DSR <-- Data Set Ready - вход сигнала готовности от аппаратуры передачи данных
7 GND --- System Ground - сигнальная (схемная) земля
8 CD <-- Carrier Detect - вход сигнала обнаружения несущей удаленного модема
9-19 N/C - -
20 DTR --> Data Terminal Ready - выход сигнала готовн терминала к обмену данными
21 N/C - -
22 RI <-- Ring Indicator - вход индикатора вызова (звонка)
23-25 N/C - -
