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シリアルポートデータの読み取り方法|技術者向け完全ガイド

Olga Weis Olga Weis Sep 2, 2024

COMポートからRS232データを読み取る方法について詳しく知りたい方に最適な記事です。

USBなどの高速通信技術の普及によりシリアルポートは一般用途では減少しましたが、現在でも専門的な業界や研究機器などで広く使われています。シリアル接続された機器はテストやデバッグが必要なため、COMポートリーダーは技術者にとって非常に需要の高いツールです。

シリアルポートからデータを読み取る方法

シリアルデバイスを使用する場合、すべてのポートアクティビティを常時監視・観察できる必要があります。取得される情報には、イベント通知、システムのステータスメッセージ、そしてハードウェアに問題が発生した際のトラブルシューティングに役立つあらゆるメッセージが含まれます。これらの情報は、デバイスのインストール手順をサポートする有用なツールにもなります。

シリアルポートリーダーソフト - Serial Port Terminal

Serial Port Terminal

「Advanced Serial Port Terminal」は、シリアルポートからのデータを取得・解析したい方にとって必須のCOMポートリーダーです。この多機能かつセッションベースのツールを使用すれば、あらゆるシリアルポート対応デバイスに接続し、診断・トラブルシューティング・デバッグを行うことが可能です。Windows標準のターミナルとは異なり、ASCII文字列、バイナリ、8進数、16進数といった複数の形式でのデータ送受信が可能で、入出力データストリームのファイル保存にも対応しています。さらに、モデム設定の調整など、高度な制御機能も備えています。

このソフトを使用することで、接続を切断せずにボーレート、データビット、パリティ、ストップビット、フロー制御などの詳細設定を調整でき、受信データを将来の解析のために保存することも可能です。使用を開始するには、ソフトウェアをインストールし、適切なCOMポートを選択するだけです。シリアルポート経由でリモート側に送信されたデータを読み取る場合は、「Echo」機能を有効にする必要があります。「Echo」ボタンをツールバーからクリックするか、設定メニュー内の「外観」タブから切り替えが可能です。「Echo」コマンドの有効/無効はステータスバー上に表示されます。

Serial Port MonitorでCOMポートを読み取る

別の方法として、シリアルポートデータを読み取るために別のソフトウェアを試すこともできます。Serial Port Monitorは、シリアルCOMポートとのすべての通信を記録する使いやすいツールです。RS232、RS422、RS485などのCOMプロトコルを使用している場合は、ポートアクティビティをすべてモニタリングおよび記録できます。

Serial Port Monitorは、COMポートの読み取り方法を検討している方にとって、プロフェッショナルレベルのソリューションを提供し、ProfessionalまたはCompanyライセンスで利用可能です。「送信ダイアログ」として知られるこの機能は、シリアルポートの開閉、リアルタイムでの設定調整、さまざまな数値形式(バイナリ、8進数、10進数、16進数)や文字列形式でのデータ送信を可能にします。また、バイナリデータを含むファイルを分割して送信することもでき、COMポートリーダーとしての実用性と柔軟性を向上させます。

標準版のSerial Port Monitorをお使いの場合は、RS232から読み取ったデータを表示できます。以下の手順で簡単に実行できます:

  1. Serial Port Readerを起動し、「セッション」メニューから「セッション -> 新規セッション」を選択します。Ctrl+Nを押しても実行可能です。 新しいセッション
  2. 「新規モニタリングセッション」ウィンドウに、表示オプションのリストが表示されます。必要に応じたビューを選択してください。 新しいセッションを開始する

    Table view - すべてのI/Oリクエストパケット(IRP)をシンプルなテーブル形式で表示

    Line view - 特定のシリアルラインを通過したすべてのリクエストを詳細にリスト表示

    Dump view – シリアルラインを通過したデータを表示

    Terminal view - すべてのデータをASCII文字としてテキストコンソールに表示

    Modbus view - RTU(リモートターミナルユニット)モードまたはASCIIオプションでModbusプロトコルを使用して送受信されたすべてのデータを表示

    一つのビューに限定される必要はありません。「すべて選択」をクリックして全オプションを有効にすることもできます。
    「選択解除」ボタンを使用すると、すべての選択がリセットされます。

  3. 「新しいセッションオプション」セクションで「今すぐモニタリングを開始」または「新しいウィンドウで開始」にチェックを入れます。 シリアルポートからデータを読み取る
  4. キャプチャオプションでは、記録したいイベントを選択可能です。オプションには、Create/Close、Read/Write、Device Controlがあります。1つまたはすべてを選択できます。

  5. モニタリングを開始するには、「モニタリング開始」ボタンをクリックします。ステップ2で選択したすべてのビューが表示された新しいモニタリングウィンドウが開きます。

  6. セッションを保存して、ログを参照し記録データを分析できるようにします。セッションを保存するには、メインメニューから「セッション -> セッションの保存 / 名前を付けて保存」を選択してください。ツールバーにある「保存」アイコンをクリックするか、Ctrl + Sを押しても保存できます。 シリアルポートからデータを読み取る

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シリアルプロトコルの理解

シリアルポートのデータを読み取り、分析するには、RS232プロトコルに関連するさまざまな用語や概念を理解しておく必要があります。電圧レベルからピン配列(ピンアウト)まで、この知識があれば、COMポートからのシリアルデータの読み取りと、取得したデータの解析が格段に意味あるものになります。

ボーレート(Baud Rate)

ボーレートとは、シリアル回線上でのデータ通信速度を示す指標です。単位はbps(ビット毎秒)で表されます。RS232プロトコルでは、110bpsから230400bpsまでの範囲がサポートされています。ボーレートが高いほど、データ転送は高速になりますが、送信側と受信側の回路で同じボーレート設定にする必要があります。

電圧レベル(Voltage Levels)

回線電圧とは、回路内の任意の2点間の電圧のことを指します。これは信号電圧および制御電圧(Control Voltage、CV)として知られています。制御電圧とは、アナログ回路内のコンポーネントの動作を制御するための直流(DC)電気信号です。

RS232電圧レベル

RS232シリアルポートにおける電圧は、「バイポーラ」(極性のある)形式で、グランドに対して正または負の電圧が使用されます。信号は -25V〜+25Vの範囲で動作します。

ロジックハイ(1)は -3V〜-25Vの負電圧、ロジックロー(0)は +3V〜+25Vの正電圧として表現されます。-3V〜+3Vの範囲は「不確定領域」として扱われます。

ラインインピーダンス(Line Impedance)

ラインインピーダンスとは、単位長さあたりのインダクタンスとキャパシタンス(静電容量)を含む特性インピーダンスのことです。キャパシタンスは回線がどれだけ電荷を蓄えられるか、インダクタンスは回路に流れる電流の変化によって起きる起電力の生成能力を意味します。

インピーダンスブリッジとは、信号源(ソース)と受信側(レシーバー)で負荷インピーダンスが異なる場合の接続方法であり、受信側のインピーダンスが高いのが一般的です。RS232の場合、推奨インピーダンスは3KΩ〜7KΩであり、これにより信号電圧の最大転送が実現されます。

動作モード(Mode of Operation)

シグナル入力には、差動(Differential)とシングルエンド(Single-Ended)の2種類があります。RS232では、シンプルかつ一般的なシングルエンド方式が採用されています。シングルエンド信号は、2本の配線で構成され、1本が信号線、もう1本が基準電位(グランド)となって安定した電圧出力を保証します。

スルーレート(Slew Rate)

スルーレート(SR)とは、単位時間あたりの電圧変化を示す指標です。RS232では、ドライバがこの電圧変化にどれだけ早く反応するかを示します。信号送信中に発生する干渉やクロストーク(信号の混線)を防止するため、RS232プロトコルではスルーレートの上限を30V/µsecとし、下限では遅い変化速度が設定されています。これにより、信号の品質と通信の安定性が確保されます。

RS232ピン配列(RS232 Pinout)

データ端末装置(DTE)とデータ通信装置(DCE)間のRS232接続では、DB9またはDB25コネクタが使用されます。DTEはオス端子、DCEは通常メス端子です。名称の通り、DB9は9ピン、DB25は25ピンを備えています。それぞれのピンには明確な機能が割り当てられています。

DB9 ピン配置

RS232のシリアルインターフェースには、9ピン構成が一般的ですが、RS233を拡張したRS232Cバージョンでは、25ピンのコネクタが用いられます。ただし、実際には9ピンでも25ピンでも、端末機器の接続に使用されるのは主に3本のピンだけです。

DB25 ピン配置

RS232データ通信では、各信号にはRS232プロトコルに基づいた明確な機能が定義されており、これには制御信号、タイミング信号、共通グランド、データ信号が含まれます。下の図を参照すれば、RS232ピン配列を構成する信号とその機能が視覚的に確認できます。

シリアル信号機能

RS232には、DCEとDTEの接続構成時に使用できる補助的なセカンダリ信号もいくつか含まれています。これらには、TxD(送信データ)、RxD(受信データ)、DTE(データ端末装置)、RTS(送信要求)、DCD(キャリア検出)などがあり、通信を円滑に行うための重要な役割を担っています。

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