Pinout e specifiche RS232

Cos'è il protocollo di comunicazione seriale RS232?

RS-232 è uno standard introdotto nei primi anni ’60 per la trasmissione seriale dei dati ed è ancora ampiamente utilizzato principalmente perché è polivalente, facile da utilizzare e manutenere, accessibile e ampiamente supportato. Definisce non solo le caratteristiche dei segnali elettrici, come la velocità di trasmissione del segnale, i livelli di tensione, la lunghezza del cavo, la temporizzazione e il comportamento in caso di cortocircuito, ma anche molte altre cose, incluse le caratteristiche meccaniche dell’interfaccia, i connettori e le assegnazioni dei pin.

Secondo lo standard RS-232, tutti i dati vengono trasmessi in una serie temporale di bit. Per i PC, la configurazione più comune è un collegamento asincrono che invia pacchetti a 7 bit o 8 bit. Tuttavia, questo standard supporta anche la trasmissione sincrona.

Esempio di trasmissione RS232

Con tutti i suoi meriti, RS-232 presenta alcune serie limitazioni in termini di portata e prestazioni di throughput dei dati, quindi il suo principale ambito di applicazione è l’attrezzatura industriale, il networking e le apparecchiature di laboratorio.

Specifiche principali per RS-232

Modalità operativa: single-ended
Lunghezza massima del cavo: 15,24 metri (50 ft)
Velocità massima di trasmissione dati: 20 kbps
Tensione massima di uscita del driver: +/-25V
Velocità massima di salita: 30V/uS
Corrente massima del driver in stato High Z: +/-6mA @ +/-2v (alimentazione spenta)
Impedenza di carico del driver: 3000-7000 Ohm
Livello del segnale di uscita del driver: +/-5V a +/-15V (con carico) o +/-25V (senza carico)
Resistenza di ingresso del ricevitore: 3000-7000 Ohm
Intervallo di tensione di ingresso del ricevitore: +/-15V
Sensibilità di ingresso del ricevitore: +/-3V
Numero totale di driver e ricevitori su una linea: 1 driver e 1 ricevitore

Limitazioni standard RS232

Quali sono i problemi noti della porta seriale RS-232? L’utilizzo della porta COM standard comporta una serie di limitazioni con cui bisogna fare i conti. Ecco le limitazioni più evidenti dello standard:

  • Il maggiore consumo di energia dovuto all’ampia escursione di tensione è una grande complicazione per la progettazione dell’alimentazione.
  • Molti dispositivi non utilizzano le linee di handshake per il controllo di flusso, rendendo così l’RS-232 inaffidabile.
  • Sebbene il problema della connessione multi-drop sia stato affrontato con alternative più affidabili, ciò non compensa comunque le limitazioni di compatibilità e velocità della porta RS232.
  • La necessità di un null modem o di un cavo incrociato ogni volta che si collega una periferica a un computer.
  • RS-232 non risolve il problema posto dalla segnalazione single-ended.

Connettori RS-232

Un dispositivo RS-232 è o un apparecchio di terminazione del circuito (DCE) oppure un apparecchio terminale dati (DTE) a seconda di quali fili vengono utilizzati per inviare e ricevere ciascun segnale.

Apparecchiature per la comunicazione dati (DCE)

In conformità allo standard RS-232, DCE è previsto per i connettori femmina e DTE per i connettori maschio. Tuttavia, esistono dispositivi con ogni sorta di combinazioni di definizioni di genere del connettore/assegnazione dei pin. Ad esempio, un terminale che dispone di connettori femmina integrati per essere utilizzato con un cavo che ha un connettore maschio a ciascuna estremità soddisfa pienamente lo standard RS-232.

Fino alla revisione C, lo standard raccomanda l’uso del connettore D-subminiature a 25 pin, sebbene sia obbligatorio solo a partire dalla revisione D. Questo perché la stragrande maggioranza dei dispositivi non ha realmente bisogno di tutti quei 20 segnali specificati dallo standard, e le connessioni RS-232 a 9 pin sono molto più economiche e occupano pochissimo spazio. Più compatte e meno costose. Questo connettore RS-232 a 9 pin è ampiamente utilizzato per i personal computer e dispositivi simili.

Connettori DB25

Vale la pena notare che non ogni connettore D-sub a 25 pin ha un’interfaccia conforme a RS-232-C. Alcuni produttori di PC optano per segnali e tensioni non standard su determinati pin del pinout della porta COM del loro PC. Sul PC IBM originale, ad esempio, il connettore D-sub femmina veniva utilizzato per la porta parallela della stampante Centronics.

Pinout seriale a 25 pin:

DB25 pinout scheme

Pin 1: GND − Massa schermatura.

Pin 2: TxD → Dati trasmessi. Trasporta i dati dal Data Terminal al Data Set.

Pin 3: RxD ← Dati ricevuti. Trasporta i dati dal Data Set al Data Terminal.

Pin 4: RTS → Richiesta di trasmissione. Il Data Terminal segnala al Data Set di prepararsi per la trasmissione dei dati.

Pin 5: CTS ← Pronto per la trasmissione. Il Data Set segnala al Data Terminal che è pronto a ricevere dati.

Pin 6: DSR ← Data Set pronto. Il DCE è pronto a ricevere e inviare dati.

Pin 7: GND − Massa di sistema. Riferimento a tensione zero.

Pin 8: CD ← Rilevamento portante. Il Data Set segnala al Data Terminal la portante rilevata di un altro dispositivo.

Pin 9: Riservato

Pin 10: Riservato

Pin 11: STF → Seleziona canale di trasmissione.

Pin 12: S.CD ← Rilevamento portante secondaria.

Pin 13: S.CTS ← Pronto per la trasmissione secondario.

Pin 14: S.TXD → Dati trasmessi secondari.

Pin 15: TCK ← Temporizzazione degli elementi di segnale di trasmissione.

Pin 16: S.RXD ← Dati ricevuti secondari.

Pin 17: RCK ← Temporizzazione degli elementi di segnale del ricevitore.

Pin 18: LL → Controllo loop locale.

Pin 19: S.RTS → Richiesta di trasmissione secondaria

Pin 20: DTR → Controllo loop remoto.

Pin 22: RI ← Indicatore di squillo. Il Data Set segnala al Data Terminal una condizione di squillo rilevata.

Pin 23: DSR → Selettore della velocità del segnale dati.

Pin 24: XCK → Temporizzazione degli elementi di segnale di trasmissione.

Pin 25: TI ← Indicatore di test.

Durante la comunicazione asincrona, sia RTS sia CTS restano attivi per tutta la sessione. Tuttavia, se il DTE è collegato a una linea multipunto, i dati vengono trasmessi da una sola stazione alla volta (a causa della condivisione della coppia telefonica di ritorno), quindi l’unico utilizzo di RTS è accendere e spegnere la portante del modem. Una stazione attiva RTS quando è pronta a trasmettere. Il modem accende la propria portante, attende che si stabilizzi (normalmente richiede un paio di millisecondi) e attiva CTS. Finché CTS è attivo, il DTE trasmette. Una volta terminata la trasmissione, la stazione disattiva RTS e quindi il modem disattiva sia CTS sia la portante.

Tutti i segnali di clock sui pin 15, 17 e 24 del cavo seriale del pinout della porta COM sono solo per comunicazioni sincrone. Il clock viene estratto dal flusso di dati dalla DSU o dal modem, oppure la DSU lo estrae e lo invia al DTE per fornire un segnale di clock stabile. È importante sottolineare che i segnali di clock ricevuti e trasmessi non devono necessariamente essere identici e possono avere baud rate diversi.

Pinout RS-232 a 9 pin

Quindi ecco una versione semplificata della piedinatura della connessione seriale utilizzata sui personal computer: la piedinatura RS-232 a 9 pin.

Connettori maschio e femmina RS232 a 9 poli

Pin 1: DCD ← Rilevamento portante dati

Pin 2: RxD ← Ricezione dati

Pin 3: TxD → Trasmissione dati

Pin 4: DTR → Terminale dati pronto

Pin 5: 0V/COM − 0V o massa del sistema

Pin 6: DSR ← Set dati pronto

Pin 7: RTS → Richiesta di invio

Pin 8: CTS ← Pronto per l’invio

Pin 9: RI ← Indicatore di squillo

Segnali RS-232

Livelli di tensione che rappresentano i segnali dei pinout della porta seriale RS232 rispetto a un comune di sistema (massa di alimentazione/logica). Il livello del segnale nello stato attivo (SPACE) è positivo e il livello del segnale nello stato di riposo (MARK) è negativo rispetto al comune. Un protocollo di comunicazione deve essere specificato da RS-232. Inoltre, RS-232 ha più linee di handshaking da usare con i modem (nella maggior parte dei casi).

L’interfaccia RS-232 presuppone che sia il DTE sia il DCE abbiano bus elettrici simili con masse identiche. Ovviamente, questa presunzione può essere del tutto errata quando si tratta delle lunghe linee tra il DTE e il DCE.

La massima tensione a circuito aperto specificata dallo standard RS232 è 25 V, ma normalmente i livelli di segnale sono 5 V, 10 V, 12 V e 15 V.

Secondo lo standard RS-232, tutti i dati sono bipolari. Per la maggior parte delle apparecchiature, una condizione ON o stato 0 (SPACE) è indicata da una tensione da +3 V a +12 V e una condizione OFF o stato 1 (MARK) è indicata da una tensione da -3 V a -12 V. Tuttavia, alcuni dispositivi non riconoscono alcun livello negativo e 0 V è sufficiente per lo stato OFF. E talvolta tensioni più piccole possono essere sufficienti per ottenere lo stato ON. Pertanto è possibile ridurre significativamente l’intero intervallo per la trasmissione/ricezione RS-232.

La tensione normale per il segnale di uscita va da +12 V a -12 V. Inoltre, esiste una cosiddetta “zona morta” nell’intervallo da +3 V a -3 V pensata per l’assorbimento del rumore di linea. In altri pinout di porte seriali simili a RS-232 questo intervallo può essere diverso (ad es. la definizione V.10 ha una zona morta da +0,3 V a -0,3 V). Un gran numero di ricevitori RS-232 può rilevare facilmente differenze di 1 V, o anche inferiori.

Specifiche dei cavi RS-232

Interfaccia RS232

Non esistono limiti di lunghezza del cavo definiti direttamente dallo standard RS-232, quindi il principale fattore determinante è la capacità massima tollerata da un circuito di pilotaggio conforme. Come regola generale, la lunghezza critica sarà di 15 m (o circa 300 m a condizione che siano stati utilizzati solo cavi a bassa capacità). Francamente, per distanze maggiori, lo standard RS-232 non è l’opzione migliore per il trasferimento di dati ad alta velocità su lunghe distanze.

Tenendo presente che non tutti i produttori di dispositivi rispettano lo standard in ogni sua parte, è buona pratica studiare la documentazione e usare una breakout box per testare ogni nuova connessione. In alcuni casi, solo il metodo per tentativi ed errori può aiutare a trovare il cavo giusto per collegare ciascuna coppia di dispositivi.

In conformità con lo standard RS-232, un dispositivo DCE deve essere collegato a un DTE tramite un cavo che abbia numeri di pin identici in ciascun connettore (noto come “cavo dritto”). Eventuali incongruenze di genere tra cavo/connettore possono essere facilmente risolte con adattatori di genere. Inoltre, sono di uso comune cavi con un connettore D-sub a 25 pin a un’estremità e un connettore RS-232 a 9 pin dall’altra. Qualsiasi apparecchiatura con connettori 8P8C viene solitamente fornita con un cavo che ha un DB-9 o un DB-25. Alcune hanno persino connettori intercambiabili per una maggiore flessibilità.

Se non è necessario sfruttare l’RS-232 al massimo della capacità, puoi usare una connessione minimale a 3 fili: trasmissione, ricezione e massa. Per un flusso di dati a senso unico, esiste un’opzione a 2 fili: dati e massa. E per la trasmissione dati bidirezionale controllata via hardware, la migliore alternativa è una versione a 5 fili, ovvero la stessa della 3 fili ma con l’aggiunta delle linee RTS e CTS.

Schema del flusso dati RS-232

Secondo lo standard RS-232, i dati possono essere trasmessi in molte varianti. La più comune, tuttavia, è l’invio di pacchetti che includono una parola di 7-8 bit e bit di start, stop e parità. Come puoi vedere nel diagramma sottostante, per primo arriva il bit di start (attivo basso, da +3 V a +15 V), poi i bit di dati, seguiti dal bit di parità (se richiesto dal protocollo) e infine dal bit di stop (utilizzato per portare la logica alta, da -3 V a -15 V).

Diagramma del flusso dati RS232

Relazione tra RS232 e altri standard

Le porte conformi a RS-232 potrebbero non funzionare necessariamente con diversi altri standard di segnalazione seriale come RS-422, RS-423, RS-449, RS-422, 423, RS-485 e così via. Per i ricevitori GPS e gli ecoscandagli che utilizzano un livello TTL vicino a +5 e 0 volt, il livello di mark si sposta in un’area non definita dello standard. Avrai bisogno di un traduttore di corrente per utilizzare lo standard RS-232 in un ambiente come questo.

Come si relazionano:

  • RS-422 ha una velocità simile a RS-232 ma differisce nella segnalazione
  • La velocità di RS-423 è la stessa senza una segnalazione bilanciata
  • Rs-449 dismesso


MIL-STD-188 è simile a RS-232, ma ha un eccellente controllo del tempo di salita con una migliore impedenza. Stai pensando di abbandonare il tuo dispositivo RS-232? Non così in fretta! Come puoi vedere, questo protocollo seriale continua a smentire tutte le affermazioni secondo cui sarebbe stato completamente sostituito da USB. Anche se i moderni sistemi di comunicazione richiedono un sistema più sofisticato come l’USB, continueremo a utilizzare le porte seriali standard.

Le applicazioni di terze parti hanno fatto bene nel migliorare il modo in cui lavoriamo con la porta seriale RS-232. Un esempio è Connettore RS232 a Ethernet sviluppato da Electronic Team. Puoi trovare interessanti scenari di utilizzo nella Guida utente.

Casi d’uso moderni delle porte seriali

Le porte seriali potrebbero non essere appariscenti, ma rimangono uno dei metodi di comunicazione più affidabili e diffusi nell’elettronica e nell’IT.

Che tu stia lavorando con sistemi industriali, dispositivi embedded o hardware di rete, comprendere i pinout delle porte seriali è ancora una competenza preziosa.

Le porte seriali si sono evolute oltre i PC legacy.

1. Comunicazione USB-seriale

Gli adattatori consentono ai laptop moderni di collegarsi facilmente a dispositivi seriali.

2. Porte seriali virtuali

Virtual Serial Port Driver può emulare porte COM per i test e la comunicazione remota.

  • Utile nei sistemi IoT e connessi al cloud
  • Consente la condivisione delle porte tramite rete

3. Sviluppo Embedded

La seriale è ancora l’interfaccia di debug principale per:

  • Microcontrollori
  • Dispositivi IoT
  • Sviluppo firmware

4. Configurazione del dispositivo di rete

Molti router e switch aziendali si affidano ancora all’accesso alla console seriale.

Domande frequenti

RS (standard raccomandato) è stato sviluppato dalla Electronic Industries Association negli anni ’60 per facilitare la comunicazione tra un modem e i terminali di computer.

La maggior parte dei laboratori di automazione industriale e di rilevamento continua a utilizzare la tecnologia della porta seriale nonostante le sue limitazioni. La reintroduzione del connettore DB-9M sul computer personale Tecra da parte di Toshiba dimostra che questi standard sono destinati a rimanere, per ora. Nonostante le loro differenze, sia lo standard USB sia lo standard RS-232 supportano la maggior parte dei programmi software nei principali sistemi operativi.