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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Interfaz RS-232C. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Компьютеры La interfaz RS-232C está diseñada para conectar equipos que transmiten o reciben datos (DTE - equipo terminal de datos, o ADF - equipo de transmisión de datos; DTE - Equipo terminal de datos) al equipo terminal de canales de datos (DCE; DCE - Equipo de comunicación de datos ). El papel del ADF puede ser una computadora, impresora, trazador y otros equipos periféricos. El módem suele actuar como DCE. El propósito final de una conexión es conectar dos ADF. El esquema de conexión completo se muestra en la fig. una; La interfaz le permite eliminar el canal de comunicación remota junto con un par de dispositivos DCE conectando los dispositivos directamente mediante un cable de módem nulo (Fig. 1).
El estándar describe las señales de control de la interfaz, la transferencia de datos, la interfaz eléctrica y los tipos de conectores. El estándar proporciona modos de comunicación asíncronos y síncronos, pero los puertos COM solo admiten el modo asíncrono. Funcionalmente, RS-232C es equivalente a la interfaz CCITT V.24/V.28 y C2, pero tienen diferentes nombres de señal. El estándar RS-232C describe transmisores y receptores no balanceados: la señal se transmite en relación con un cable común: tierra del circuito (las señales diferenciales balanceadas se usan en otras interfaces, por ejemplo, RS-422). La interfaz no proporciona aislamiento galvánico de dispositivos. El lógico (estado MARK) en la entrada de datos (señal RxD) corresponde al rango de tensión de -12 a -3 V; cero lógico - de +3 a +12 V (estado SPACE). Para las entradas de señal de control, el estado ON ("on") corresponde al rango de +3 a +12 V, el estado OFF ("off") - de -12 a -3 V. El rango de -3 a +3 V es la zona muerta, que determina la histéresis del receptor: el estado de la línea se considerará cambiado solo después de cruzar el umbral (Fig. 3). Los niveles de señal en las salidas de los transmisores deben estar en los rangos de -12 a -5 V y de +5 a +12 V. La diferencia de potencial entre las tierras del circuito (SG) de los dispositivos conectados debe ser inferior a 2 V , con una mayor diferencia de potencial, es posible una percepción incorrecta de las señales. Tenga en cuenta que las señales de nivel TTL (en las entradas y salidas de los chips UART) se transmiten en código directo para las líneas TxD y RxD y en código inverso para todas las demás. La interfaz asume una conexión a tierra de protección para los dispositivos conectados si ambos reciben alimentación de CA y tienen filtros de línea. ¡Atención!
La conexión y desconexión de los cables de interfaz de los dispositivos autoalimentados debe realizarse con el suministro eléctrico apagado. De lo contrario, la diferencia en los potenciales desequilibrados del dispositivo en el momento de la conmutación puede aplicarse a los circuitos de interfaz de salida o entrada (que es más peligroso) y desactivar los microcircuitos. El estándar RS-232C regula los tipos de conectores utilizados. En los equipos ADF (incluidos los puertos COM), es habitual instalar enchufes DB-25P o una versión más compacta: DB-9P. Los conectores de nueve pines no tienen pines para las señales adicionales requeridas para el modo síncrono (la mayoría de los conectores de 25 pines no usan estos pines). Los enchufes DB-25S o DB-9S están instalados en equipos AKD (módems). Esta regla supone que los conectores AKD se pueden conectar a los conectores ADF directamente o mediante cables adaptadores hembra y macho "recto" con pines conectados uno a uno. Los cables adaptadores también pueden ser adaptadores de conectores de 9 a 25 pines (Fig. 4). Si el equipo ADF está conectado sin módems, los conectores del dispositivo (enchufes) están conectados entre sí mediante un cable de módem nulo (módem cero o módem Z), que tiene enchufes en ambos extremos, cuyos contactos son conectado transversalmente de acuerdo con uno de los diagramas que se muestran en la Fig. 5.
Si se instala una toma en cualquier dispositivo ADF, es casi 100% que debe conectarse a otro dispositivo con un cable directo, similar a un cable de conexión de módem. El enchufe suele instalarse en aquellos dispositivos que no disponen de una conexión remota a través de un módem. En mesa. 1 muestra la asignación de pines de los puertos COM (y cualquier otro equipo de transmisión de datos ADF). Los pines del conector DB-25S están definidos por el estándar EIA/TIA-232-E, el conector DB-9S está definido por el estándar EIA/TIA-574. Los módems (AKD) tienen el mismo nombre de circuitos y contactos, pero los roles de las señales (entrada-salida) están invertidos. Tabla 1. Conectores y señales de la interfaz RS-232C
1 cable plano multitarjeta de 8 bits. 2 Cable plano para multitarjetas de 16 bits y puertos en placas base. 3 Opción de cable de cinta para puertos en placas base. 4 Cable plano ancho a conector de 25 pines. El subconjunto de señales RS-232C relacionadas con el modo asíncrono se considerará desde el punto de vista del puerto COM de la PC. Para mayor comodidad, utilizaremos los nombres mnemotécnicos adoptados en las descripciones de los puertos COM y la mayoría de los dispositivos (difiere de las designaciones sin rostro RS-232 y V.24). Recuerde que el estado activo de las señales de control ("encendido") y el valor cero del bit de datos transmitido corresponden a un potencial positivo (por encima de +3 V) de la señal de interfaz, y el estado "apagado" y un solo bit corresponden a un potencial negativo (por debajo de -3 V). El propósito de las señales de interfaz se da en la Tabla. 2. La secuencia normal de señales de control para el caso de conectar un módem a un puerto COM se ilustra en la fig. 6. Tabla 2. Propósito de las señales de la interfaz RS-232C
A partir de esta secuencia, las conexiones DTR-DSR y RTS-CTS en cables de módem nulo quedan claras. Modo de Transferencia Asíncrona El modo de transferencia asíncrono está orientado a bytes (orientado a caracteres): la unidad mínima de información enviada es un byte (un carácter). El formato de envío de bytes se ilustra en la Fig. 7. La transmisión de cada byte comienza con un bit de inicio, que indica al receptor que comience a enviar, seguido de bits de datos y posiblemente un bit de paridad. Finaliza el envío con un bit de parada, lo que garantiza una pausa entre envíos. El bit de inicio del siguiente byte se envía en cualquier momento después del bit de parada, es decir, son posibles pausas de duración arbitraria entre transmisiones. El bit de inicio, que siempre tiene un valor estrictamente definido (0 lógico), proporciona un mecanismo simple para sincronizar el receptor con una señal del transmisor. Se supone que el receptor y el transmisor funcionan a la misma velocidad en baudios. El generador de reloj interno del receptor utiliza un contador divisor de frecuencia de referencia que se restablece a cero cuando se recibe el bit de inicio. Este contador genera luces estroboscópicas internas mediante las cuales el receptor captura los bits recibidos posteriores. Idealmente, las luces estroboscópicas están ubicadas en el medio de los intervalos de bits, lo que le permite recibir datos incluso con una ligera discrepancia en las velocidades del receptor y el transmisor. Obviamente, cuando se transmiten 8 bits de datos, un bit de control y un bit de parada, el desajuste de velocidad máximo permitido en el que los datos se reconocerán correctamente no puede exceder el 5%. Teniendo en cuenta las distorsiones de fase y la discreción de la operación del contador de sincronización interno, en realidad es aceptable una desviación de frecuencia más pequeña. Cuanto menor sea la relación de división de la frecuencia de referencia del oscilador interno (cuanto mayor sea la frecuencia de transmisión), mayor será el error de unión de la luz estroboscópica a la mitad del intervalo de bit, y los requisitos de consistencia de frecuencia se vuelven más estrictos. Cuanto mayor sea la frecuencia de transmisión, mayor será el efecto de la distorsión de borde en la fase de la señal recibida. La interacción de estos factores conduce a un aumento de los requisitos de coherencia de las frecuencias del receptor y del transmisor con un aumento de la frecuencia de intercambio.
El formato de envío asíncrono permite detectar posibles errores de transmisión. El formato de envío asíncrono permite detectar posibles errores de transmisión.
Para el modo asíncrono, se han adoptado varios tipos de cambio estándar: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 y 115200 bps. A veces se usa "baud" (baudios) en lugar de la unidad de medida "bps", pero cuando se consideran señales binarias transmitidas, esto es incorrecto. En baudios, se acostumbra medir la frecuencia de los cambios de estado de línea, y con un método de codificación no binaria (ampliamente utilizado en los módems modernos), la tasa de bits (bps) y los cambios de señal (baudios) en el canal de comunicación pueden diferir varios veces. El número de bits de datos puede ser 5, 6, 7 u 8 (los formatos de 5 y 6 bits no se utilizan mucho). El número de bits de parada puede ser 1, 1,5 o 2 ("un bit y medio" significa solo la duración del intervalo de parada). Control de flujo de datos Para controlar el flujo de datos (Flow Control), se pueden utilizar dos opciones de protocolo: hardware y software. El control de flujo a veces se confunde con el apretón de manos. El protocolo de enlace implica enviar una notificación de que se ha recibido un elemento, mientras que el control de flujo implica enviar una notificación de que los datos pueden o no recibirse más tarde. El control de flujo a menudo se basa en un mecanismo de negociación. El protocolo de control de flujo de hardware RTS/CTS (control de flujo de hardware) utiliza la señal CTS, que le permite detener la transmisión de datos si el receptor no está listo para recibirlos (Fig. 8). El transmisor "libera" el siguiente byte solo cuando la línea CTS está encendida. Un byte que ya ha comenzado a transmitirse no puede ser retrasado por la señal CTS (esto garantiza la integridad del mensaje). El protocolo de hardware proporciona la respuesta más rápida del transmisor al estado del receptor. Los chips de los transceptores asíncronos tienen al menos dos registros en la parte receptora: turno, para recibir el siguiente mensaje, y almacenamiento, desde donde se lee el byte recibido. Esto le permite implementar un intercambio utilizando un protocolo de hardware sin pérdida de datos.
El protocolo de hardware es conveniente para usar cuando se conectan impresoras y trazadores, si lo admiten. Al conectar dos computadoras directamente (sin módems), el protocolo de hardware requiere una conexión cruzada de las líneas RTS - CTS. Con una conexión directa, el terminal transmisor debe tener el estado "encendido" en la línea CTS (conectando sus propias líneas RTS - CTS), de lo contrario, el transmisor estará "silencioso". Los transceptores 8250/16450/16550 utilizados en la PC de IBM no procesan la señal CTS en el hardware, sino que solo muestran su estado en el registro MSR. La implementación del protocolo RTS/CTS está asignada al controlador BIOS Int 14h, y no es del todo correcto llamarlo "hardware". Si el programa que usa el puerto COM interactúa con el UART en el nivel de registro (y no a través del BIOS), entonces maneja el procesamiento de la señal CTS para admitir este protocolo. Varios programas de comunicación le permiten ignorar la señal CTS (a menos que se use un módem) y no necesitan conectar la entrada CTS a la salida ni siquiera de su propia señal RTS. Sin embargo, hay otros transceptores (por ejemplo, 8251) en los que la señal CTS es procesada por hardware. Para ellos, así como para los programas "honestos", es obligatorio el uso de la señal CTS en los conectores (e incluso en los cables). El protocolo de software de control de flujo XON/XOFF asume la presencia de un canal de datos bidireccional. El protocolo funciona de la siguiente manera: si el dispositivo que recibe los datos detecta razones por las que ya no puede recibirlos, envía el carácter de byte XOFF (13h) por el canal serie inverso. El dispositivo opuesto, habiendo recibido este carácter, suspende la transmisión. Cuando el dispositivo receptor vuelve a estar listo para recibir datos, envía un carácter XON (11h), al recibirlo, el dispositivo opuesto reanuda la transmisión. El tiempo de respuesta del transmisor ante un cambio de estado del receptor, en comparación con el protocolo de hardware, se incrementa al menos en el tiempo de transmisión de un carácter (XON o XOFF) más el tiempo de respuesta del programa transmisor ante la recepción de un carácter ( Figura 9). De esto se deduce que los datos sin pérdida solo pueden ser recibidos por un receptor que tiene un búfer de datos recibidos adicional y señala la indisponibilidad por adelantado (que tiene espacio libre en el búfer).
La ventaja del protocolo de software es que no es necesario transmitir señales de control de interfaz: el cable mínimo para el intercambio bidireccional puede tener solo 3 cables (consulte la Fig. 5, a). La desventaja, además de la presencia obligatoria de un búfer y un tiempo de respuesta más largo (reduciendo el rendimiento general del canal debido a la espera de la señal XON), es la complejidad de implementar un modo de intercambio dúplex completo. En este caso, los caracteres de control de flujo deben extraerse (y procesarse) del flujo de datos recibidos, lo que limita el conjunto de caracteres transmitidos. Además de estos dos protocolos estándar comunes admitidos tanto por la PU como por el sistema operativo, existen otros. Publicación: cxem.net
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