"יציאה טורית" היא קיצור של ממשק תקשורת טורית. "תקשורת טורית" מתייחסת לשיטת תקשורת שבה נתונים מועברים ביט אחר סיביות ברצף. יציאות טוריות נפוצות כוללות RS-232 ו-RS-485. למרות שתקשורת טורית פותחה לפני די הרבה זמן, היא נותרה בשימוש נרחב בתחומי האוטומציה והבקרה התעשייתית של ימינו. במאמר זה, נסקור לעומק את היציאה הטורית RS-232. מאמר זה עוסק בנושאים הבאים:
1. ההיסטוריה של RS232
2. ממשק RS232
3. אותות חשמליים ב-RS232
4. הסטת IC רמה- עבור RS232
5. העברת נתונים ב-RS232
1. ההיסטוריה של RS232
RS232 הוא תקן תקשורת שפורסם על ידי איגוד התעשייה האלקטרונית (EIA) בשנת 1962. שמו המלא הוא: "תקן לממשקים חשמליים ומכניים בין DTE ל-DCE". "DTE" מייצג "ציוד מסוף נתונים", כגון מחשב; "DCE" מייצג "ציוד מסיים-נתונים." זה גם כתוב לפעמים כ"ציוד תקשורת נתונים", כגון מודם. ה-"RS" ב-"RS232" מייצג "תקן מומלץ". "232" הוא המזהה. תקן RS-232 המוקדם פותח כדי לאפשר תקשורת בין מחשבים, טלפונים ניתנים לתכנות ומודמים; לאחר מספר תיקונים, הוא הפך לתקן תקשורת טורית לשימוש כללי. התיקונים ל-RS-232 הם כדלקמן:
1969 גרסה C (RS-232-C);
1986 גרסה D (RS-232-D);
גרסה E (RS232-E) ב-1991;
גרסה F (RS232-F) ב-1997;
נכון להיום, בתחום האוטומציה התעשייתית, RS232 משמש בעיקר לתקשורת בין מכשירים כגון מסכי מגע, קוראי כרטיסים, סורקי ברקוד ומדפסות ו-PLC.
2. ממשק RS-232
לפני גרסת F, RS-232 השתמש בממשק טורי בן 25 פינים, שהגיע בשני סוגים: זכר ונקבה. המחבר הזכר משמש עבור התקני DTE, והמחבר הנשי משמש עבור התקני DCE, כפי שמוצג באיור למטה
היחידה הפיזית מוצגת באיור שלהלן:
ראה את הטבלה למטה להגדרות הפינים:
:
| מִספָּר | שֵׁם | נוֹטָרִיקוֹן |
|---|---|---|
| 1 | מָגֵן | |
| 2 | נתונים מועברים | TxD |
| 3 | נתונים שהתקבלו | RxD |
| 4 | בקשה לשלוח | RTS |
| 5 | נקה לשליחה | CTS |
| 6 | DCE Reמוֹדָעָהy/ערכת נתונים מוכנה | DSR |
| 7 | אות קרקע/חזרה משותפת | SG |
| 8 | גלאי אותות קו שהתקבל | |
| 9 | שמור לבדיקת מערכי נתונים | |
| 10 | שמור לבדיקת מערכי נתונים | |
| 11 | Uנאסחָתוּם | |
| 12 | גלאי אותות קו משני מתקבל | |
| 13 | משני נקה לשליחה | (S)CTS |
| 14 | נתונים משודרים משניים | (S)TxD |
| 15 | אלמנט אות שידורtiמינג | |
| 16 | נתונים משניים שהתקבלו | (S)RxD |
| 17 | תזמון רכיב אות מקלט (DCE) | |
| 18 | Loopb מקומיack | |
| 19 | בקשה משנית לשלוח | (S)RTS |
| 20 | DTE מוכן/מסוף נתונים מוכן | DTR |
| 21 | Loopback מרחוק/ גלאי איכות אותות |
|
| 22 | מחוון טבעת | RI |
| 23 | בורר קצב אותות נתונים | |
| 24 | תזמון רכיב אות שידור (DTE) | |
| 25 | מצב בדיקה |
ליציאה הטורית 25 פינים יש יותר מדי פינים, מה שהופך אותה למסורבלת לשימוש. כדי לפשט את היציאה הטורית RS232, גרסת F מגדירה יציאה טורית בת 9 פינים, הכוללת גם מחבר זכר (עבור DTE) וגם מחבר נקבה (עבור DCE), כפי שמוצג באיור למטה:
עיין בטבלה למטה להגדרות סיכות:
| מִספָּר | שֵׁם | נוֹטָרִיקוֹן |
|---|---|---|
| 1 | זיהוי ספקי נתונים | DCD |
| 2 | נתונים שהתקבלו | RxD |
| 3 | נתונים מועברים | TxD |
| 4 | מסוף נתונים מוכן | DTR |
| 5 | טָחוּן | GND |
| 6 | ערכת נתונים מוכנה | DSR |
| 7 | בקשה לשלוח | RTS |
| 8 | נקה לשליחה | CTS |
| 9 | מחוון טבעת | RI |
PLC נחשב למכשיר DTE, ויציאת ה-RS-232 הטורית שלו היא מחבר זכר. לדוגמה, למודול הטורי CM1241 RS-232 עבור S7-1200 יש יציאה טורית זכר, כפי שמוצג באיור למטה:
לתקשורת בין DTE ל-DTC, ניתן להשתמש בחיבור ישיר, כפי שמוצג באיור שלהלן:
לתקשורת בין שני DTEs (כגון PLC וסורק ברקוד), יש להשתמש בחיבור צולב-. ניתן לחבר את כל הפינים זה לזה, כפי שמוצג באיור למטה:
אתה יכול להשתמש בשיטת חיבור מינימלית, באמצעות שלושה חוטים בלבד כדי לחבר את פיני ה-TxD וה-RxD של שני המכשירים ולהארק אותם יחד, כפי שמוצג באיור למטה:
סוג חיבור זה, שבו ה-DTE מתחבר ישירות ל-DCE מבלי לעבור דרך ה-DCE, מכונה גם חיבור "null modem", והכבל המשמש לסוג חיבור זה נקרא כבל "null modem" או כבל מוצלב.
3. אותות חשמליים RS-232
האותות החשמליים במסופי השידור והקליטה RS-232 הם אותות מתח ביחס להארקה המשותפת (GND). הפרש מתח בין +3V ו-+15V מייצג "0" לוגי; הפרש מתח בין -3V ל-15V מייצג "1" לוגי; והפרש מתח בין -3V ל-+3V אינו מוגדר. 3 V הוא אות המתח המינימלי שניתן לזהות. ביישומים מעשיים, הערך המוחלט של הפרש המתח צפוי לנוע בין 5 V ל-15 V. כלומר, בעת שידור נתונים, מנהל המשדר מוציא אות מתח חיובי של +5 V עד +15 V כדי לייצג "0" לוגי, בעוד שאות מתח שלילי של -5 V עד -15 V מייצג "1" לוגי. בעת קבלת נתונים, כל אות חשמלי העולה על 3V נחשב לאות חוקי.
4. ICs RS-232 Level Conversion
מכיוון שפיני מיקרו-בקר מוציאים רמות TTL, נדרש IC המרה ייעודי (כגון MAX3232 של TI או ST3232 של ST) כדי להמיר אותם לרמות RS-232. לפרטים נוספים, עיין במאמר הקודם שלי: מה ההבדל בין רמות RS-232 ו-TTL? איך הם מומרים?
5. העברת נתונים RS-232
המושג הראשון המעורב בהעברת נתונים הוא קצב העברת נתונים. כידוע, תקשורת טורית מעבירה נתונים ביט אחד בכל פעם, כאשר יחידת השידור היא הביט. לכן, קצב ה-baud מוגדר כמספר הביטים המועברים ליחידת זמן. יחידת הזמן המקובלת הבינלאומית היא השניה (s), כך שיחידת קצב ה-baud היא bit/s (b/s), שנכתבת גם כ-bps (סיביות לשנייה).
קיים טווח ספציפי של קצבי בונד (לא ערכים שרירותיים); תעריפי הבונד הנפוצים כוללים 9,600, 38,400, 56,000 ו-115,200. ישנם גם ערכים רבים אחרים; הצדדים המתקשרים פשוט צריכים להסכים על אותו קצב שידור.
RS-232 הוא פרוטוקול תקשורת נקודה-לנקודה. מסגרת הנתונים שלו מורכבת מארבעה חלקים: סיביות התחלה, סיביות נתונים, סיביות זוגיות וסיבית עצור.
סיביות התחלה: אורך 1, ערך הנתונים שווה 0 לוגי, המציין את תחילת העברת הנתונים;
סיביות נתונים: אורך 8 או 7, המייצגים את הנתונים המועברים בפועל;
סיביות זוגיות: אורך 0 (ללא זוגיות) או 1 (זוגיות אי זוגית או זוגית);
ביט עצור: אורך 1, 1.5 או 2; ערך הנתונים הוא 1 לוגי, המציין את סוף מסגרת הנתונים;
בהנחה שתקשורת RS232 מוגדרת עם 7 סיביות נתונים, זוגיות אי זוגית ו-2 סיביות עצירה, המסגרת והערכים הלוגיים מוצגים באיור למטה
לאחר מכן, בואו נעשה חישוב.
נניח שלהגדרת תקשורת RS-232 יש קצב העברת נתונים של 9,600, 8 סיביות נתונים, ללא זוגיות (0) וסיבית עצור אחת. כמה בתים של נתונים ניתן להעביר בשנייה תחת פרמטרי תקשורת אלו?
תשובה: בהתבסס על הפרמטרים, אורך המסגרת עבור תקשורת זו הוא 1 + 8 + 1=10 סיביות. בייט אחד (8 סיביות) מועבר במסגרת זו. לכן, בקצב שידור של 9600, הכמות המקסימלית של נתונים בפועל שניתן להעביר לשנייה היא 9600 / 10=960 בתים.