Brochage RS232 et spécifications

Qu’est-ce que le protocole de communication série RS232 ?

RS-232 est une norme qui a été introduite au début des années 60 pour la transmission de données en série et qui est encore largement utilisée, principalement parce qu’elle est polyvalente, facile à exploiter et à maintenir, accessible et largement prise en charge. Elle définit non seulement les caractéristiques des signaux électriques, telles que le débit de transmission du signal, les niveaux de tension, la longueur de câble, la temporisation et le comportement en cas de court-circuit, mais aussi de nombreux autres aspects, notamment les caractéristiques mécaniques de l’interface, les connecteurs et le brochage.

Selon la norme RS-232, toutes les données sont transmises sous forme de série temporelle de bits. Pour les PC, la configuration la plus courante est une liaison asynchrone envoyant des paquets de 7 bits ou de 8 bits. Cependant, cette norme prend également en charge la transmission synchrone.

Exemple de transmission RS232

Malgré tous ses mérites, RS-232 présente des limitations sérieuses en termes de portée et de performances de débit de données ; son principal domaine d’application concerne donc les équipements industriels, les réseaux et le matériel de laboratoire.

Spécifications principales pour RS-232

Mode de fonctionnement : asymétrique
Longueur de câble max. : 15,24 mètres (50 ft)
Débit de données max. : 20 kbps
Tension de sortie max. du driver : +/-25V
Vitesse de balayage max. : 30V/uS
Courant max. du driver en état haute impédance (High Z) : +/-6mA @ +/-2v (hors tension)
Impédance de charge du driver : 3000-7000 Ohms
Niveau du signal de sortie du driver : +/-5V à +/-15V (chargé) ou +/-25V (non chargé)
Résistance d’entrée du récepteur : 3000-7000 Ohms
Plage de tension d’entrée du récepteur : +/-15V
Sensibilité d’entrée du récepteur : +/-3V
Nombre total de drivers et de récepteurs sur une ligne : 1 driver et 1 récepteur

Limitations standard RS232

Quels sont les problèmes connus avec le port série RS-232 ? L’utilisation du port COM standard s’accompagne d’un ensemble de limitations auxquelles vous devez faire face. Voici les limitations évidentes de la norme :

  • Une consommation d’énergie accrue due à une grande excursion de tension constitue une complication majeure pour la conception de l’alimentation.
  • De nombreux appareils n’utilisent pas les lignes de handshaking pour le contrôle de flux, rendant ainsi le RS-232 peu fiable.
  • Bien que le problème de connexion multi-drop ait été résolu avec des alternatives plus fiables, cela ne compense toujours pas les limitations de compatibilité et de vitesse du port RS-232.
  • La nécessité d’un modem nul ou d’un câble croisé lors de la connexion d’un périphérique à un ordinateur.
  • Le RS-232 ne résout pas le problème posé par la signalisation asymétrique.

Connecteurs RS-232

Un appareil RS-232 est soit un équipement de terminaison de circuit (DCE), soit un équipement terminal de données (DTE), selon les fils utilisés pour envoyer et recevoir chaque signal.

Équipement de communication de données (DCE)

Conformément à la norme RS-232, le DCE est prévu pour les connecteurs femelles, et le DTE pour les connecteurs mâles. Toutefois, il existe des appareils avec toutes sortes de combinaisons de définitions de genre de connecteur/de broches. Par exemple, un terminal qui dispose de connecteurs femelles intégrés et qui est livré avec un câble doté d’un connecteur mâle à chaque extrémité respecte pleinement la norme RS-232.

Jusqu’à la révision C, la norme recommande l’utilisation d’un connecteur D-subminiature à 25 broches, bien que cela ne soit obligatoire qu’à partir de la révision D. Cela s’explique par le fait que la grande majorité des appareils n’ont pas réellement besoin de l’ensemble des 20 signaux spécifiés par la norme, et que les connexions RS-232 à 9 broches sont bien moins chères et occupent très peu d’espace. Plus compactes et moins coûteuses. Ce connecteur RS-232 à 9 broches est largement utilisé pour les ordinateurs personnels et les appareils similaires.

Connecteurs DB25

Il convient de noter que tous les connecteurs D-sub à 25 broches ne disposent pas d’une interface conforme à la norme RS-232-C. Certains fabricants de PC optent pour des signaux et des tensions non standard sur certaines broches du brochage du port COM de leur PC. Sur le PC IBM d’origine, par exemple, le connecteur D-sub femelle était utilisé pour le port parallèle d’imprimante Centronics.

Brochage série 25 broches :

DB25 pinout scheme

Broche 1 : GND − Masse du blindage.

Broche 2 : TxD → Données transmises. Transporte les données du terminal de données vers l’équipement de communication de données.

Broche 3 : RxD ← Données reçues. Transporte les données de l’équipement de communication de données vers le terminal de données.

Broche 4 : RTS → Demande d’émission. Le terminal de données signale à l’équipement de communication de données de se préparer à la transmission des données.

Broche 5 : CTS ← Autorisation d’émission. L’équipement de communication de données signale au terminal de données qu’il est prêt à recevoir des données.

Broche 6 : DSR ← Équipement de communication de données prêt. Le DCE est prêt à recevoir et à envoyer des données.

Broche 7 : GND − Masse système. Référence de tension zéro.

Broche 8 : CD ← Détection de porteuse. L’équipement de communication de données signale au terminal de données la porteuse détectée d’un autre appareil.

Broche 9 : Réservée

Broche 10 : Réservée

Broche 11 : STF → Sélection du canal d’émission.

Broche 12 : S.CD ← Détection de porteuse secondaire.

Broche 13 : S.CTS ← Autorisation d’émission secondaire.

Broche 14 : S.TXD → Données transmises secondaires.

Broche 15 : TCK ← Temporisation des éléments de signal de transmission.

Broche 16 : S.RXD ← Données reçues secondaires.

Broche 17 : RCK ← Temporisation des éléments de signal du récepteur.

Broche 18 : LL → Contrôle de boucle locale.

Broche 19 : S.RTS → Demande d’émission secondaire

Broche 20 : DTR → Contrôle de boucle distante.

Broche 22 : RI ← Indicateur de sonnerie. L’équipement de communication de données signale au terminal de données une condition de sonnerie détectée.

Broche 23 : DSR → Sélecteur de débit de signal de données.

Broche 24 : XCK → Temporisation des éléments de signal de transmission.

Broche 25 : TI ← Indicateur de test.

Lors d’une communication asynchrone, RTS et CTS restent activés pendant toute la session. Cependant, si le DTE est connecté à une ligne multipoint, les données sont transmises par une station à la fois (en raison du partage de la paire téléphonique de retour) ; ainsi, la seule utilité de RTS est d’activer et de désactiver la porteuse du modem. Une station active RTS lorsqu’elle est prête à transmettre. Le modem active sa porteuse, attend qu’elle se stabilise (normalement cela prend quelques millisecondes) et active CTS. Tant que CTS est activé, le DTE transmet. Une fois la transmission terminée, la station désactive RTS, puis le modem désactive à la fois CTS et la porteuse.

Tous les signaux d’horloge sur les broches 15, 17 et 24 du câble série du brochage du port COM sont réservés aux communications synchrones uniquement. L’horloge est extraite du flux de données par le DSU ou le modem, ou bien le DSU l’extrait et l’envoie au DTE afin de fournir un signal d’horloge stable. Il est important de souligner que les signaux d’horloge reçus et transmis n’ont pas besoin d’être identiques et peuvent avoir des débits en bauds différents.

Brochage RS-232 à 9 broches

Voici donc une version simplifiée du brochage de connexion série utilisé sur les ordinateurs personnels : le brochage RS-232 à 9 broches.

Connecteurs mâles et femelles RS232 à 9 broches

Broche 1 : DCD ← Détection de porteuse de données

Broche 2 : RxD ← Réception de données

Broche 3 : TxD → Transmission de données

Broche 4 : DTR → Terminal de données prêt

Broche 5 : 0V/COM − 0 V ou masse du système

Broche 6 : DSR ← Ensemble de données prêt

Broche 7 : RTS → Demande d’émission

Broche 8 : CTS ← Prêt à émettre

Broche 9 : RI ← Indicateur de sonnerie

Signaux RS-232

Niveaux de tension qui représentent les signaux des brochages du port série RS232 par rapport à un point commun du système (masse d’alimentation/logique). Le niveau du signal à l’état actif (SPACE) est positif et le niveau du signal à l’état inactif (MARK) est négatif par rapport au point commun. Un protocole de communication doit être spécifié par RS-232. De plus, RS-232 dispose de plusieurs lignes de handshaking à utiliser avec les modems (dans la plupart des cas).

L’interface RS-232 suppose que le DTE et le DCE ont des bus électriques similaires avec des masses identiques. Évidemment, cette hypothèse peut être totalement fausse lorsqu’il s’agit des longues lignes entre le DTE et le DCE.

La tension maximale à vide spécifiée par la norme RS232 est de 25 V, mais normalement les niveaux de signal sont de 5 V, 10 V, 12 V et 15 V.

Selon la norme RS-232, toutes les données sont bipolaires. Pour la plupart des équipements, un état ON ou état 0 (SPACE) est indiqué par une tension de +3 V à +12 V et un état OFF ou état 1 (MARK) est indiqué par une tension de -3 V à -12 V. Cependant, certains appareils ne reconnaissent aucun niveau négatif et 0 V suffit pour l’état OFF. Et parfois, des tensions plus faibles peuvent suffire à atteindre l’état ON. Il est ainsi possible de réduire significativement la plage globale de transmission/réception RS-232.

La tension normale du signal de sortie est de +12 V à -12 V. De plus, il existe une soi-disant « zone morte » dans une plage de +3 V à -3 V, destinée à l’absorption du bruit de ligne. Dans d’autres brochages de ports série similaires au RS-232, cette plage peut être différente (par ex. la définition V.10 a une zone morte de +0,3 V à -0,3 V). Un très grand nombre de récepteurs RS-232 peuvent facilement détecter des différentiels de 1 V, voire moins.

Spécifications des câbles RS-232

Interface RS232

Il n’existe pas de limites de longueur de câble définies directement par la norme RS-232 ; le principal facteur déterminant est donc la capacité maximale tolérée par un circuit d’entraînement conforme. En règle générale, la longueur critique sera de 15 m (ou environ 300 m à condition que seuls des câbles à faible capacité aient été utilisés). Franchement, pour des distances plus longues, la norme RS-232 n’est pas la meilleure option pour un transfert de données à grande vitesse sur de longues distances.

En gardant à l’esprit que tous les fabricants d’appareils ne respectent pas la norme de bout en bout, il est de bonne pratique d’étudier la documentation et d’utiliser une boîte de dérivation pour tester chaque nouvelle connexion. Dans certains cas, seule la méthode des essais et erreurs peut aider à trouver le bon câble pour connecter chaque paire d’appareils.

Conformément à la norme RS-232, un équipement DCE doit être connecté à un DTE via un câble ayant des numéros de broches identiques dans chaque connecteur (appelé « câble droit »). Tout désaccord de genre câble/connecteur peut être facilement corrigé avec des adaptateurs de changement de genre. On utilise aussi couramment des câbles avec un connecteur D-sub 25 broches à une extrémité et un connecteur RS-232 9 broches à l’autre. Tout équipement doté de connecteurs 8P8C est généralement fourni avec un câble ayant un DB-9 ou un DB-25. Certains ont même des connecteurs interchangeables pour une flexibilité accrue.

S’il n’est pas nécessaire d’exploiter la RS-232 à pleine capacité, vous pouvez utiliser une connexion minimale à 3 fils : transmission, réception et masse. Pour un flux de données à sens unique, il existe une option à 2 fils : données et masse. Et pour une transmission de données bidirectionnelle contrôlée matériellement, la meilleure alternative est une version à 5 fils, identique à la version à 3 fils mais avec les lignes RTS et CTS ajoutées.

Schéma de flux de données RS-232

Selon la norme RS-232, les données peuvent être transmises de nombreuses manières. La plus courante, toutefois, consiste à envoyer des paquets incluant un mot de 7 à 8 bits, ainsi que des bits de démarrage, d’arrêt et de parité. Comme vous pouvez le voir sur le schéma ci-dessous, le premier bit est le bit de démarrage (actif à l’état bas, +3 V à +15 V), puis viennent les bits de données, suivis du bit de parité (si requis par le protocole), et enfin le bit d’arrêt (utilisé pour ramener la logique à l’état haut, -3 V à -15 V).

Schéma de flux de données RS232

Relation entre RS232 et d’autres normes

Les ports conformes à la norme RS-232 ne fonctionnent pas nécessairement avec plusieurs autres normes de signalisation série telles que RS-422, RS-423, RS-449, RS-422, 423, RS-485, etc. Pour les récepteurs GPS et les sondeurs utilisant un niveau TTL proche de +5 et 0 volt, le niveau de marquage se déplace vers une zone indéfinie de la norme. Vous aurez besoin d’un traducteur de courant pour utiliser la norme RS-232 dans un environnement comme celui-ci.

Comment ils se rapportent :

  • La RS-422 a une vitesse similaire à la RS-232 mais diffère au niveau de la signalisation
  • La vitesse de la RS-423 est la même, sans signalisation équilibrée
  • Rs-449 mise hors service


La norme MIL-STD-188 est similaire à la RS-232, mais dispose d’un excellent contrôle du temps de montée avec une meilleure impédance. Vous envisagez d’abandonner votre appareil RS-232 ? Pas si vite ! Comme vous pouvez le voir, ce protocole série continue de démentir toutes les affirmations selon lesquelles il a été complètement remplacé par l’USB. Bien que les systèmes de communication modernes nécessitent un système plus sophistiqué comme l’USB, nous allons continuer à utiliser les ports série standard.

Les applications tierces ont bien réussi à améliorer la façon dont nous travaillons avec le port série RS-232. Un exemple est Connecteur RS232 vers Ethernet développé par Electronic Team. Vous pouvez trouver des scénarios d’utilisation intéressants dans le Guide de l’utilisateur.

Cas d’utilisation modernes des ports série

Les ports série ne sont peut-être pas tape-à-l’œil, mais ils restent l’une des méthodes de communication les plus fiables et les plus largement utilisées en électronique et en informatique.

Que vous travailliez avec des systèmes industriels, des appareils embarqués ou du matériel réseau, comprendre les brochages des ports série reste une compétence précieuse.

Les ports série ont évolué au-delà des PC hérités.

1. Communication USB vers série

Les adaptateurs permettent aux ordinateurs portables modernes de se connecter facilement à des appareils série.

2. Ports série virtuels

Virtual Serial Port Driver peut émuler des ports COM pour les tests et la communication à distance.

  • Utile dans les systèmes IoT et connectés au cloud
  • Permet le partage de ports sur les réseaux

3. Développement embarqué

Le port série reste l’interface de débogage principale pour :

  • Microcontrôleurs
  • Appareils IoT
  • Développement de micrologiciels

4. Configuration du périphérique réseau

De nombreux routeurs et commutateurs d’entreprise s’appuient encore sur l’accès à la console série.

Foire aux questions

RS (norme recommandée) a été développé par l’Electronic Industries Association dans les années 60 afin de faciliter la communication entre un modem et des terminaux informatiques.

La plupart des laboratoires d’automatisation industrielle et de topographie continuent d’utiliser la technologie du port série malgré ses limites. La réintroduction du connecteur DB-9M sur l’ordinateur personnel Tecra par Toshiba prouve que ces normes sont là pour rester, pour l’instant. Malgré leurs différences, les normes USB et RS-232 prennent toutes deux en charge la plupart des logiciels sur les principaux systèmes d’exploitation.