Pinagem RS232 e especificações


Índice:

  1. O que é o protocolo de comunicação serial RS232?
  2. Especificações principais para RS-232
  3. Conectores RS-232
  4. Sinais RS-232
  5. Especificações de cabos RS-232
  6. Diagrama de fluxo de dados RS-232
  7. Relação entre RS232 e outros padrões

O que é o protocolo de comunicação serial RS232?


RS-232 é um padrão que foi introduzido no início dos anos 60 para transmissão de dados seriais e ainda amplamente usado principalmente porque é multifuncional, fácil de operar e manter, acessível e amplamente suportado. Ele define não apenas as características do sinal elétrico, como taxa de transmissão do sinal, níveis de tensão, comprimento do cabo, tempo e comportamento de curto-circuito, mas também muitas outras coisas, incluindo características mecânicas da interface, conectores e pinagens.

De acordo com o padrão RS-232, todos os dados são transmitidos em uma série temporal de bits. Para PC, a configuração mais comum é o link assíncrono enviando pacotes de 7 ou 8 bits. No entanto, este padrão também oferece suporte à transmissão síncrona.

Exemplo de transmissão RS232

Com todos os seus méritos, o RS-232 tem algumas limitações sérias no alcance e no desempenho do processamento de dados, portanto, seu escopo principal de aplicação é equipamento industrial, rede e equipamento de laboratório.

Especificações principais para RS-232


Modo de operação: terminação única
Máx. comprimento do cabo: 15,24 metros (50 pés)
Máx. taxa de transferência de dados: 20 kbps
Máx. tensão de saída do driver: +/-25V
Máx. Taxa de giro: 30V/uS
Máx. corrente do driver no estado High Z: +/-6mA @ +/-2v (desligar)
Impedância de carga do driver: 3000-7000 Ohms
Nível do sinal de saída do driver: +/-5V to +/-15V (carregado) ou +/- 25V (descarregado)
Resistência de entrada do receptor: 3000-7000 Ohms
Faixa de tensão de entrada do receptor: +/-15V
Sensibilidade de entrada do receptor: +/-3V
Número total de motoristas e receptores em uma linha: 1 motorista e 1 receptor


Limitações do padrão RS232


Quais são os problemas conhecidos com a porta serial RS-232? O uso da porta COM padrão apresenta várias limitações com as quais você precisa lidar. Aqui estão as limitações óbvias do padrão:

  • O aumento do consumo de energia devido à grande oscilação de tensão é uma grande complicação para o projeto da fonte de alimentação.
  • Muitos dispositivos não usam as linhas de handshake para controle de fluxo, tornando o RS-232 não confiável.
  • Embora o problema de conexão multiponto tenha sido resolvido com alternativas mais confiáveis, ainda não compensa a compatibilidade e as limitações de velocidade da porta RS232.
  • A necessidade de um modem nulo ou cabo cruzado sempre que conectar um periférico a um computador.
  • RS-232 não resolve o problema apresentado pela sinalização de terminação única.

Conectores RS-232


Um dispositivo RS-232 pode ser usado como equipamento de terminação de circuito (DCE) ou como equipamento terminal de dados (DTE), dependendo de quais fios são usados para enviar e receber cada sinal.

Equipamento de comunicação de dados (DCE)

De acordo com o padrão RS-232, DCE é destinado a conectores fêmeas e DTE é destinado a conectores machos. No entanto, existem dispositivos com todos os tipos de combinações de definições de gênero/pino de conector. Por exemplo, um terminal que possui conectores fêmeas integrados para vir com um cabo que possui um conector macho em cada extremidade atende totalmente ao padrão RS-232.

Até a revisão C, o padrão recomenda o uso de conector D-subminiatura de 25 pinos, embora seja obrigatório a partir da revisão D apenas. Isso porque a grande maioria dos dispositivos realmente não precisa de todos os sinais 20 especificados pelo padrão, e as conexões RS-232 de 9 pinos são muito mais baratas e ocupam muito pouco espaço. Mais compacto e menos caro. Este conector RS-232 de 9 pinos é amplamente usado para computadores pessoais e dispositivos semelhantes.

Conectores DB25


É importante notar que nem todo conector D-sub de 25 pinos possui uma interface compatível com RS-232-C. Alguns fabricantes de PC optam por sinais e tensões fora do padrão em determinados pinos da pinagem da porta COM do PC. No IBM PC original, por exemplo, o conector D-sub fêmea foi usado para a porta de impressora Centronics paralela.

Pinagem serial de 25 pinos:


Esquema de pinagem DB25

Pin 1: GND − Shield Ground.

Pin 2: TxD → Dados transmitidos. Carrega dados do Terminal de Dados para o Conjunto de Dados.

Pin 3: RxD ← Dados recebidos. Carrega dados do conjunto de dados para o terminal de dados.

Pin 4: RTS → Pedido de envio. Terminal de dados sinaliza o conjunto de dados para se preparar para a transmissão de dados.

Pin 5: CTS ← Limpar para enviar. Conjunto de dados para sinalizar ao Terminal de dados que está pronto para receber dados.

Pin 6: DSR ← Conjunto de dados pronto. O DCE está pronto para receber e enviar dados.

Pin 7: GND − Terra do sistema. Referência de tensão zero.

Pin 8: CD ← Detecção de portadora. O Data Set sinaliza para o Terminal de Dados sobre a portadora detectada de outro dispositivo.

Pin 9: Reservado

Pin 10: Reservado

Pin 11: STF → Selecione o canal de transmissão.

Pin 12: S.CD ← Detecção de portadora secundária.

Pin 13: S.CTS ← Secundário liberado para enviar.

Pin 14: S.TXD → Dados de transmissão secundária.

Pin 15: TCK ← Sincronização do elemento do sinal de transmissão.

Pin 16: S.RXD ← Dados de recebimento secundários.

Pin 17: RCK ← Sincronização do elemento de sinal do receptor.

Pin 18: LL → Controle de loop local.

Pin 19: S.RTS → Solicitação secundária de envio

Pin 20: DTR → Da Remote Loop Control.

Pin 22: RI ← Indicador de toque. O Data Set sinaliza para o Data Terminal sobre uma condição de toque detectada.

Pin 23: DSR → Seletor de taxa de sinal de dados.

Pin 24: XCK → Sincronização do elemento de sinal de transmissão.

Pin 25: TI ← Indicador de teste.

Durante a comunicação assíncrona, tanto o RTS quanto o CTS estão ativados durante toda a sessão. No entanto, se o DTE estiver conectado a uma linha multiponto, os dados são transmitidos por uma estação por vez (devido ao compartilhamento do par de telefone de retorno), então o único uso do RTS é ligar e desligar a operadora do modem. Uma estação aumenta o RTS quando está pronta para transmitir. O modem liga sua operadora, espera até que esteja estabilizado (normalmente leva alguns milissegundos) e aumenta o CTS. Enquanto o CTS está ativo, o DTE transmite. Uma vez que a transmissão é finalizada, a estação descarta o RTS e então o modem descarta o CTS e a portadora.

Todos os sinais de relógio nos pinos 15, 17 e 24 do cabo serial da pinagem da porta COM são apenas para comunicações síncronas. O relógio é extraído do fluxo de dados pelo DSU ou pelo modem ou pelo DSU e é enviado ao DTE para fornecer um sinal de relógio constante. É importante ressaltar que os sinais de clock recebidos e transmitidos não precisam ser idênticos e podem ter taxas de transmissão diferentes.

Pinagem RS-232 de 9 pinos


Portanto, aqui está uma versão simplificada da pinagem de conexão serial usada em computadores pessoais: a pinagem de 9 pinos RS-232.

Conectores RS232 macho e fêmea de 9 pinos

Pin 1: DCD ← Detecção de portadora de dados

Pin 2: RxD ← Receber dados

Pin 3: TxD → Transmitir Dados

Pin 4: DTR → Terminal de dados pronto

Pin 5: 0V/COM − 0V ou sistema de aterramento

Pin 6: DSR ← Conjunto de dados pronto

Pin 7: RTS → Pedido de envio

Pin 8: CTS ← Liberar para enviar

Pin 9: RI ← Indicador de toque

Sinais RS-232


Níveis de tensão que representam os sinais das pinagens da porta serial RS232 em relação a um sistema comum (alimentação / aterramento lógico). O nível do sinal do estado ativo (ESPAÇO) é positivo e o nível do sinal do estado inativo (MARK) é negativo em relação ao comum. Um protocolo de comunicação deve ser especificado por RS-232. Além disso, o RS-232 tem várias linhas de handshaking para usar com modems (na maioria dos casos).

A interface RS-232 assume que o DTE e o DCE têm barramentos elétricos semelhantes com aterramentos idênticos. Obviamente, essa suposição pode estar completamente errada quando se trata das longas linhas entre o DTE e o DCE.

A tensão máxima de circuito aberto especificada pelo padrão RS232 é 25 V, mas normalmente os níveis de sinal 5 V, 10 V, 12 V e 15 V.

De acordo com o padrão RS-232, todos os dados são bipolares. Para a maioria dos equipamentos, uma condição ON ou 0-state (SPACE) é indicada pela tensão de +3 V a +12 V e uma condição OFF ou 1-state (MARK) é indicada pela tensão de -3 V a -12 V. No entanto, alguns dispositivos não reconhecem nenhum nível negativo e 0 V é suficiente para o estado OFF. E às vezes tensões menores podem ser suficientes para atingir o estado LIGADO. Assim, é possível reduzir significativamente o intervalo geral para transmissão/recepção RS-232.

A tensão normal para o sinal de saída é de +12 V a -12 V. Além disso, há uma chamada “área morta” em uma faixa de +3 V a -3 V que se destina à adsorção de ruído de linha. Em outras pinagens de porta serial semelhantes a RS-232, esta faixa pode ser diferente (por exemplo, a definição V.10 tem uma área morta de +0,3 V a -0,3 V). Muitos receptores RS-232 podem detectar facilmente diferenciais de 1 V ou até menos.

Especificações de cabos RS-232


Interface RS232

Não há limites de comprimento de cabo definidos diretamente pelo padrão RS-232, então o principal fator determinante é a capacitância máxima tolerada por um circuito de unidade compatível. Como regra geral, o comprimento crítico será de 15 m (ou cerca de 300 m, desde que apenas cabos de baixa capacitância tenham sido usados). Falando francamente, para distâncias maiores, o padrão RS-232 não é a melhor opção para transferência de dados de longa distância em alta velocidade.

Tendo em mente que nem todos os fabricantes de dispositivos mantêm o padrão o tempo todo, é uma boa prática estudar a documentação e usar uma breakout box para testar cada nova conexão. Em alguns casos, apenas o método de tentativa e erro pode ajudar a encontrar o cabo certo para conectar cada par de dispositivos.

Em conformidade com o padrão RS-232, um dispositivo DCE deve ser conectado a um DTE por meio do cabo que possui números de pino idênticos em cada conector (conhecido como “cabo reto”). Qualquer incompatibilidade de gênero de cabo/conector pode ser facilmente corrigida com trocadores de gênero. Além disso, são comuns os cabos com um conector D-sub de 25 pinos em uma extremidade e um conector RS-232 de 9 pinos na outra. Qualquer equipamento com conectores 8P8C geralmente é fornecido com um cabo DB-9 ou DB-25. Alguns até possuem conectores intercambiáveis para maior flexibilidade.

Se não houver necessidade de explorar a capacidade do RS-232, você pode usar uma conexão mínima de 3 fios: transmitir, receber e aterrar. Para um fluxo de dados unilateral, há uma opção de 2 fios: dados e aterramento. E para transmissão de dados controlada por hardware bidirecional, a melhor alternativa é uma versão de 5 fios, que é igual à de 3 fios, mas com as linhas RTS e CTS adicionadas.

Diagrama de fluxo de dados RS-232


De acordo com o padrão RS-232, os dados podem ser transmitidos em muitas variações. O mais comum, entretanto, é o envio de pacotes que incluem uma palavra de 7 a 8 bits e bits de início, parada e paridade. Como você pode ver no diagrama abaixo, primeiro vem o bit de início (baixo ativo, +3 V a +15 V), depois os bits de dados, seguidos pelo bit de paridade (se exigido pelo protocolo) e, finalmente, o bit de parada (usado para aumentar a lógica, -3 V a -15 V).

Diagrama de fluxo de dados RS232

Relação entre RS232 e outros padrões


As portas compatíveis com RS-232 podem não operar necessariamente com vários outros padrões de sinalização serial, como RS-422, RS-423, RS-449, RS-422, 423, RS-485 e assim por diante. Para receptores GPS e localizadores de profundidade usando um nível TTL próximo a +5 e 0 de voltagem, o nível de marca se move para uma área indefinida do padrão. Você precisará de um tradutor atualizado para usar o padrão RS-232 em um ambiente como este.

Como eles se relacionam:

  • RS-422 tem uma velocidade semelhante com RS-232, mas difere na sinalização
  • A velocidade RS-423 é a mesma sem uma sinalização balanceada
  • Rs-449 desativado

MIL-STD-188 é semelhante ao RS-232, mas tem um grande controle de tempo de subida com uma impedância melhor. Pensando em se livrar do seu dispositivo RS-232? Não tão rápido! Como você pode ver, este protocolo serial continua a desafiar todas as alegações de que foi completamente substituído por USB. Embora os sistemas de comunicação modernos exijam um sistema mais sofisticado como o USB, continuaremos usando as portas seriais padrão.

Os aplicativos de terceiros têm se saído bem em aprimorar a maneira como trabalhamos com a porta serial RS-232. Um exemplo é o conector RS232 para Ethernet desenvolvido pela Eltima Software. Você pode encontrar cenários de uso interessantes no Guia do Usuário.

Perguntas frequentes

RS (padrão recomendado) foi desenvolvido pela Electronic Industries Association na década de 60 para facilitar a comunicação entre um modem e terminais de computador.
A maioria dos laboratórios de automação industrial e topografia continua a usar a tecnologia de porta serial, apesar de suas limitações. A reintrodução do conector DB-9M no computador pessoal Tecra da Toshiba prova que esses padrões vieram para ficar por enquanto. Apesar de suas diferenças, os padrões USB e RS-232 oferecem suporte à maioria dos programas de software nos principais sistemas operacionais.
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