RS232 Seri İletişim Protokolü Nedir?
RS-232, seri veri iletimi için 60’ların başında tanıtılan bir standarttır ve çok amaçlı, kullanımı ve bakımı kolay, erişilebilir ve yaygın olarak desteklendiği için hâlâ geniş ölçüde kullanılmaktadır. Sinyal iletim hızı, gerilim seviyeleri, kablo uzunluğu, zamanlama ve kısa devre davranışı gibi elektriksel sinyal özelliklerini tanımlamakla kalmaz; bunun yanında arayüzün mekanik özellikleri, konnektörler ve pin dizilimleri dâhil olmak üzere daha pek çok şeyi de tanımlar.
RS-232 standardına göre tüm veriler, bitlerin zaman serisi şeklinde iletilir. PC için en yaygın yapılandırma, 7 bit veya 8 bitlik paketler gönderen asenkron bağlantıdır. Ancak bu standart senkron iletimi de destekler.
Tüm avantajlarına rağmen, RS-232 menzil ve veri aktarım performansı açısından bazı ciddi sınırlamalara sahiptir; bu nedenle başlıca kullanım alanı endüstriyel ekipman, ağ cihazları ve laboratuvar ekipmanlarıdır.
RS-232 için ana teknik özellikler
Çalışma modu: tek uçlu
Maks. kablo uzunluğu: 15,24 metre (50 ft)
Maks. veri aktarım hızı: 20 kbps
Maks. sürücü çıkış voltajı: +/-25V
Maks. yükselme hızı: 30V/uS
High Z durumunda maks. sürücü akımı: +/-6mA @ +/-2v (güç kapalı)
Sürücü yük empedansı: 3000-7000 Ohm
Sürücü çıkış sinyal seviyesi: +/-5V ila +/-15V (yüklü) veya +/-25V (yüksüz)
Alıcı giriş direnci: 3000-7000 Ohm
Alıcı giriş voltaj aralığı: +/-15V
Alıcı giriş hassasiyeti: +/-3V
Tek Bir Hattaki Toplam Sürücü ve Alıcı Sayısı: 1 sürücü ve 1 alıcı
RS232 Standart Sınırlamaları
RS-232 seri bağlantı noktasıyla ilgili bilinen sorunlar nelerdir? Standart COM bağlantı noktasını kullanmak, uğraşmanız gereken bir dizi kısıtlamayı beraberinde getirir. İşte standardın bariz kısıtlamaları:
- Büyük gerilim salınımı nedeniyle artan güç tüketimi, güç kaynağı tasarımı için büyük bir karmaşıklıktır.
- Birçok cihaz, akış kontrolü için el sıkışma hatlarını kullanmaz; bu da RS-232’yi güvenilmez hale getirir.
- Çoklu düşüm bağlantı sorunu daha güvenilir alternatiflerle ele alınmış olsa da, bu durum RS232 portunun uyumluluk ve hız sınırlamalarını hâlâ telafi etmez.
- Bir çevre birimini bir bilgisayara bağlarken her seferinde bir null modem veya çapraz kabloya ihtiyaç duyulması.
- RS-232, tek uçlu sinyallemenin ortaya çıkardığı sorunu çözmez.
RS-232 konnektörleri
Bir RS-232 cihazı, her bir sinyali göndermek ve almak için hangi kabloların kullanıldığına bağlı olarak Devre Sonlandırma Ekipmanı (DCE) veya Veri Terminal Ekipmanı (DTE) olarak sınıflandırılır.
RS-232 standardına göre, DCE dişi konnektörler için, DTE ise erkek konnektörler içindir. Ancak, her türlü konnektör cinsiyeti/pin tanımı kombinasyonlarına sahip cihazlar vardır. Örneğin, her iki ucunda da erkek konnektör bulunan bir kabloyla birlikte gelmek üzere üzerinde dişi konnektörler bulunan bir terminal, RS-232 standardını tamamen karşılar.
C revizyonuna kadar standart, D-subminiature 25 pinli konnektör kullanılmasını önerir; ancak D revizyonundan itibaren bunu zorunlu kılar. Bunun nedeni, cihazların büyük çoğunluğunun standartta belirtilen 20 sinyalin tamamına gerçekten ihtiyaç duymamasıdır; ayrıca RS-232 9 pinli bağlantılar çok daha ucuzdur ve çok az yer kaplar. Daha kompakt ve daha az maliyetli. Bu 9 pinli RS-232 konnektörü, kişisel bilgisayarlar ve benzeri aygıtlarda yaygın olarak kullanılır.
DB25 Konnektörler
Her 25 pimli D-sub konektörün RS-232-C uyumlu bir arayüze sahip olmadığını belirtmekte fayda var. Bazı PC üreticileri, PC COM portu pin dizilimlerinde belirli pimlerde standart dışı sinyaller ve voltajlar kullanmayı tercih eder. Örneğin orijinal IBM PC’de, dişi D-sub konektör paralel Centronics yazıcı portu için kullanılıyordu.
25-pin seri pin dizilimi:
Pin 1: GND − Kalkan Toprağı.
Pin 2: TxD → Gönderilen Veri. Veriyi Veri Terminalinden Veri Setine taşır.
Pin 3: RxD ← Alınan Veri. Veriyi Veri Setinden Veri Terminaline taşır.
Pin 4: RTS → Gönderme İsteği. Veri Terminali, veri iletimine hazırlanması için Veri Setine sinyal gönderir.
Pin 5: CTS ← Göndermeye Hazır. Veri Seti, veri almaya hazır olduğunu Veri Terminaline bildirir.
Pin 6: DSR ← Veri Seti Hazır. DCE veri almak ve göndermek için hazırdır.
Pin 7: GND − Sistem Toprağı. Sıfır voltaj referansı.
Pin 8: CD ← Taşıyıcı Algılama. Veri Seti, başka bir cihazın algılanan taşıyıcısı hakkında Veri Terminaline sinyal verir.
Pin 9: Ayrılmış
Pin 10: Ayrılmış
Pin 11: STF → Gönderim Kanalı Seçimi.
Pin 12: S.CD ← İkincil Taşıyıcı Algılama.
Pin 13: S.CTS ← İkincil Göndermeye Hazır.
Pin 14: S.TXD → İkincil Gönderilen Veri.
Pin 15: TCK ← İletim Sinyal Elemanı Zamanlaması.
Pin 16: S.RXD ← İkincil Alınan Veri.
Pin 17: RCK ← Alıcı Sinyal Elemanı Zamanlaması.
Pin 18: LL → Yerel Döngü Kontrolü.
Pin 19: S.RTS → İkincil Gönderme İsteği
Pin 20: DTR → Uzak Döngü Kontrolü.
Pin 22: RI ← Zil Göstergesi. Veri Seti, algılanan bir çalma durumu hakkında Veri Terminaline sinyal verir.
Pin 23: DSR → Veri Sinyal Hızı Seçici.
Pin 24: XCK → Gönderme Sinyal Elemanı Zamanlaması.
Pin 25: TI ← Test Göstergesi.
Eşzamansız iletişim sırasında, hem RTS hem de CTS oturum boyunca sürekli açıktır. Ancak DTE bir çok noktalı hatta bağlıysa, dönüş telefon çifti paylaşımı nedeniyle veri her seferinde yalnızca bir istasyon tarafından iletilir; bu yüzden RTS’nin tek kullanımı modemin taşıyıcısını açıp kapatmaktır. Bir istasyon iletime hazır olduğunda RTS’yi yükseltir. Modem taşıyıcısını açar, kararlı hale gelene kadar bekler (normalde birkaç milisaniye sürer) ve CTS’yi yükseltir. CTS etkin olduğu sürece DTE iletim yapar. İletim bittiğinde istasyon RTS’yi düşürür ve ardından modem hem CTS’yi hem de taşıyıcıyı düşürür.
Seri kablo üzerindeki 15, 17 ve 24 numaralı pinlerde bulunan tüm saat sinyalleri yalnızca senkron iletişim içindir. Saat, veri akışından DSU tarafından çıkarılır ya da modem/DSU tarafından çıkarılıp DTE’ye sabit bir saat sinyali sağlamak üzere gönderilir. Alınan ve gönderilen saat sinyallerinin aynı olmak zorunda olmadığını ve farklı baud hızlarına sahip olabileceğini vurgulamak önemlidir.
9 pin RS-232 pin dizilimi
İşte kişisel bilgisayarlarda kullanılan seri bağlantı pin diziliminin basitleştirilmiş bir sürümü: RS-232 9 pin pin dizilimi.
Pin 1: DCD ← Taşıyıcı Algılandı
Pin 2: RxD ← Veri Alma
Pin 3: TxD → Veri Gönderme
Pin 4: DTR → Veri Terminali Hazır
Pin 5: 0V/COM − 0V veya Sistem Toprağı
Pin 6: DSR ← Veri Seti Hazır
Pin 7: RTS → Gönderme İsteği
Pin 8: CTS ← Göndermeye Hazır
Pin 9: RI ← Zil Göstergesi
RS-232 sinyalleri
Bir sistem ortak noktasına (güç/mantık toprağı) göre RS232 seri port pin dizilimlerinin sinyallerini temsil eden gerilim seviyeleri. Etkin durumun (SPACE) sinyal seviyesi ortak noktaya göre pozitiftir ve boşta durumun (MARK) sinyal seviyesi ortak noktaya göre negatiftir. RS-232 tarafından bir iletişim protokolünün belirtilmesi gerekir. Ayrıca RS-232, modemlerle (çoğu durumda) kullanmak üzere birden fazla el sıkışma hattına sahiptir.
RS-232 arabirimi, hem DTE’nin hem de DCE’nin aynı topraklara sahip benzer elektriksel baralara sahip olduğunu varsayar. Elbette bu varsayım, DTE ile DCE arasındaki uzun hatlar söz konusu olduğunda tamamen yanlış olabilir.
RS232 standardı tarafından belirtilen maksimum açık-devre gerilimi 25 V’tur, ancak normalde sinyal seviyeleri 5 V, 10 V, 12 V ve 15 V’tur.
RS-232 standardına göre tüm veriler iki kutupludur. Çoğu ekipmanda, AÇIK ya da 0-durumu (SPACE) koşulu +3 V ile +12 V arasındaki gerilimle ve KAPALI ya da 1-durumu (MARK) koşulu -3 V ile -12 V arasındaki gerilimle gösterilir. Ancak bazı cihazlar herhangi bir negatif seviyeyi tanımaz ve KAPALI durum için 0 V yeterlidir. Ayrıca bazen daha küçük gerilimler AÇIK duruma ulaşmak için yeterli olabilir. Böylece RS-232 iletim/alım için genel aralığı önemli ölçüde azaltmak mümkündür.
Çıkış sinyali için normal gerilim +12 V ile -12 V arasındadır. Ayrıca hat gürültüsünü soğurmak için tasarlanmış +3 V ile -3 V aralığında “ölü alan” denilen bir bölge vardır. RS-232’ye benzer diğer seri port pin dizilimlerinde bu aralık farklı olabilir (örn. V.10 tanımı +0.3 V ile -0.3 V ölü alana sahiptir). RS-232 alıcılarının büyük bir kısmı 1 V’luk, hatta daha küçük, farkları kolayca algılayabilir.
RS-232 kablolarının özellikleri
RS-232 standardı tarafından doğrudan tanımlanmış herhangi bir kablo uzunluğu sınırı yoktur; bu nedenle asıl belirleyici etken, uyumlu bir sürücü devresinin tolere edebildiği maksimum kapasitandır. Genel bir kural olarak, kritik uzunluk 15 m olacaktır (ya da yalnızca düşük kapasitanslı kablolar kullanılmış olması koşuluyla yaklaşık 300 m). Açık konuşmak gerekirse, daha uzun mesafeler için RS-232 standardı yüksek hızlı uzun mesafe veri aktarımı açısından en iyi seçenek değildir.
Tüm cihaz üreticilerinin standardı baştan sona korumadığını akılda tutarak, dokümantasyonu incelemek ve her yeni bağlantıyı test etmek için bir breakout box kullanmak iyi bir uygulamadır. Bazı durumlarda, her bir cihaz çiftini bağlamak için doğru kabloyu bulmaya yalnızca deneme-yanılma yöntemi yardımcı olabilir.
RS-232 standardına uygun olarak, bir DCE cihazı, her bir konektörde aynı pin numaralarına sahip kablo ( “düz kablo” olarak bilinir) üzerinden bir DTE’ye bağlanmalıdır. Herhangi bir kablo/konektör cinsiyet uyumsuzluğu, gender changer’lar ile kolayca giderilebilir. Ayrıca, bir ucunda 25 pinli D-sub konektör ve diğer ucunda RS-232 9 pinli konektör bulunan kablolar yaygın olarak kullanılır. 8P8C konektörlere sahip herhangi bir ekipman genellikle DB-9 veya DB-25’e sahip bir kablo ile sağlanır. Bazılarında, ek esneklik için değiştirilebilir konektörler bile bulunur.
RS-232’yi kapasitesine kadar kullanmaya gerek yoksa, minimum 3 telli bir bağlantı kullanabilirsiniz: gönderme, alma ve toprak. Tek yönlü bir veri akışı için 2 telli bir seçenek vardır: veri ve toprak. İki yönlü, donanım kontrollü veri iletimi içinse en iyi alternatif 5 telli bir sürümdür; bu, 3 telli ile aynıdır ancak RTS ve CTS hatları eklenmiştir.
RS-232 veri akış diyagramı
RS-232 standardına göre, veriler birçok farklı varyasyonda iletilebilir. Ancak en yaygını, 7-8 bitlik bir sözcük ile başlangıç, durdurma ve eşlik bitlerini içeren paketler göndermektir. Aşağıdaki diyagramda da görebileceğiniz gibi, önce başlangıç biti (aktif düşük, +3 V ila +15 V) gelir, ardından veri bitleri, bunu eşlik biti (protokol tarafından gerekiyorsa) takip eder ve son olarak durdurma biti (mantığı yüksek seviyeye getirmek için kullanılır, -3 V ila -15 V) gelir.
RS232 ile diğer standartlar arasındaki ilişki
RS-232 uyumlu portlar, RS-422, RS-423, RS-449, RS-422, 423, RS-485 vb. gibi diğer bazı seri sinyalleşme standartlarıyla mutlaka çalışmayabilir. +5 ve 0 voltaja yakın TTL seviyesi kullanan GPS alıcıları ve derinlik ölçerler için işaret seviyesi, standardın tanımsız bir alanına kayar. RS-232 standardını bu tür bir ortamda kullanmak için bir akım çeviricisine ihtiyacınız olacaktır.
Nasıl ilişkilendikleri:
- RS-422, RS-232 ile benzer bir hıza sahiptir ancak sinyalleşmede farklılık gösterir
- RS-423 hızı aynıdır ancak dengeli bir sinyalleşme yoktur
- Rs-449 kullanımdan kaldırıldı
MIL-STD-188, RS-232’ye benzer, ancak daha iyi bir empedansla çok iyi bir yükselme süresi kontrolüne sahiptir. RS-232 cihazınızı bırakmayı mı düşünüyorsunuz? O kadar hızlı değil! Gördüğünüz gibi bu seri protokol, USB tarafından tamamen değiştirildiğine dair tüm iddialara meydan okumaya devam ediyor. Modern iletişim sistemleri USB gibi daha sofistike bir sistem gerektirse de, standart seri portları kullanmaya devam edeceğiz.
Üçüncü taraf uygulamalar, RS-232 seri portu ile çalışma şeklimizi geliştirmede başarılı olmuştur. Bir örnek, Electronic Team tarafından geliştirilen RS232 – Ethernet Bağlayıcısıdır. Kullanıcı Kılavuzunda ilginç kullanım senaryoları bulabilirsiniz.
Modern seri port kullanım senaryoları
Seri bağlantı noktaları gösterişli olmayabilir, ancak elektronik ve BT’de en güvenilir ve en yaygın kullanılan iletişim yöntemlerinden biri olmaya devam ediyorlar.
İster endüstriyel sistemlerle, ister gömülü cihazlarla ya da ağ donanımıyla çalışıyor olun, seri bağlantı noktası pin dizilimlerini anlamak hâlâ değerli bir beceridir.
Seri bağlantı noktaları eski PC’lerin ötesine evrildi.
1. USB'den Seri Haberleşme
Adaptörler, modern dizüstü bilgisayarların seri cihazlara kolayca bağlanmasını sağlar.
2. Sanal Seri Bağlantı Noktaları
Sanal Seri Port Sürücüsü, test ve uzaktan iletişim için test için COM portlarını taklit edebilir.
- IoT ve buluta bağlı sistemlerde kullanışlıdır
- Ağlar üzerinden port paylaşımını etkinleştirir
3. Gömülü Geliştirme
Seri hâlâ şunlar için birincil hata ayıklama arayüzüdür:
- Mikrodenetleyiciler
- IoT cihazları
- Firmware geliştirme
4. Ağ Cihazı Yapılandırması
Birçok kurumsal yönlendirici ve anahtar hâlâ seri konsol erişimine dayanır.
Sıkça Sorulan Sorular
RS (önerilen standart), bir modem ile bilgisayar terminalleri arasındaki iletişimi kolaylaştırmak için 60’lı yıllarda Elektronik Endüstrileri Birliği tarafından geliştirildi.
Çoğu endüstriyel otomasyon ve ölçme laboratuvarı, sınırlamalarına rağmen seri port teknolojisini kullanmaya devam etmektedir. Toshiba tarafından Tecra kişisel bilgisayarda DB-9M konnektörünün yeniden kullanıma sunulması, bu standartların şimdilik kalıcı olduğunu kanıtlamaktadır. Farklılıklarına rağmen, hem USB hem de RS-232 standartları, başlıca işletim sistemlerindeki çoğu yazılım programını desteklemektedir.