"Port bersiri" adalah singkatan untuk antara muka komunikasi bersiri. "Komunikasi bersiri" merujuk kepada kaedah komunikasi di mana data dihantar sedikit demi sedikit mengikut urutan. Port bersiri biasa termasuk RS-232 dan RS-485. Walaupun komunikasi bersiri telah dibangunkan agak lama dahulu, ia masih digunakan secara meluas dalam bidang automasi dan kawalan industri hari ini. Dalam artikel ini, kami akan melihat secara mendalam pada port bersiri RS-232. Artikel ini merangkumi topik berikut:
1. Sejarah RS232
2. Antara Muka RS232
3. Isyarat Elektrik dalam RS232
4. Tahap-Peralihan IC untuk RS232
5. Penghantaran Data dalam RS232
1. Sejarah RS232
RS232 ialah piawaian komunikasi yang diterbitkan oleh Persatuan Industri Elektronik (EIA) pada tahun 1962. Nama penuhnya ialah: "Standard for Electrical and Mechanical Interfaces Between DTE and DCE." "DTE" bermaksud "Peralatan Terminal Data," seperti komputer; "DCE" bermaksud "Peralatan penamat-Litar Data." Ia juga kadangkala ditulis sebagai "Peralatan Komunikasi Data," seperti modem. "RS" dalam "RS232" bermaksud "Standard Disyorkan." "232" ialah pengecam. Standard RS{11}}232 awal telah dibangunkan untuk membolehkan komunikasi antara komputer, telefon boleh atur cara dan modem; selepas beberapa semakan, ia menjadi standard komunikasi bersiri tujuan umum. Semakan kepada RS-232 adalah seperti berikut:
1969 Versi C (RS-232-C);
1986 Versi D (RS-232-D);
Versi E (RS232-E) pada tahun 1991;
Versi F (RS232-F) pada tahun 1997;
Pada masa ini, dalam bidang automasi industri, RS232 digunakan terutamanya untuk komunikasi antara peranti seperti skrin sentuh, pembaca kad, pengimbas kod bar, dan pencetak dan PLC.
2. Antara Muka RS-232
Sebelum versi F, RS-232 menggunakan antara muka bersiri 25-pin, yang terdapat dalam dua jenis: lelaki dan perempuan. Penyambung lelaki digunakan untuk peranti DTE, dan penyambung perempuan digunakan untuk peranti DCE, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah
Unit fizikal ditunjukkan dalam rajah di bawah:
Lihat jadual di bawah untuk definisi pin:
:
| Nombor | Nama | Singkatan |
|---|---|---|
| 1 | Perisai | |
| 2 | Data Dihantar | TxD |
| 3 | Data Diterima | RxD |
| 4 | Permintaan Untuk Hantar | RTS |
| 5 | Kosongkan Untuk Hantar | CTS |
| 6 | DCE Reiklany/Sedia Set Data | DSR |
| 7 | Tanah isyarat/pulangan bersama | SG |
| 8 | Pengesan isyarat talian yang diterima | |
| 9 | Dikhaskan untuk ujian set data | |
| 10 | Dikhaskan untuk ujian set data | |
| 11 | Unasditandatangani | |
| 12 | Pengesan isyarat talian diterima sekunder | |
| 13 | Secondary Clear To Send | (S)CTS |
| 14 | Data Dihantar Sekunder | (S)TxD |
| 15 | Elemen isyarat penghantarantiming | |
| 16 | Data Yang Diterima Sekunder | (S)RxD |
| 17 | Masa Elemen Isyarat Penerima(DCE) | |
| 18 | Loopb Tempatanack | |
| 19 | Permintaan Sekunder Untuk Dihantar | (S)RTS |
| 20 | Sedia DTE/Terminal Data Sedia | DTR |
| 21 | Loopback Jauh/ Pengesan Kualiti Isyarat |
|
| 22 | Penunjuk Dering | RI |
| 23 | Pemilih Kadar Isyarat Data | |
| 24 | Hantar pemasaan elemen isyarat (DTE) | |
| 25 | Mod Ujian |
Port bersiri 25-pin mempunyai terlalu banyak pin, menjadikannya menyusahkan untuk digunakan. Untuk memudahkan port bersiri RS232, versi F mentakrifkan port bersiri 9-pin, yang turut merangkumi kedua-dua penyambung lelaki (untuk DTE) dan penyambung perempuan (untuk DCE), seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah:
Lihat jadual di bawah untuk definisi pin:
| Nombor | Nama | Singkatan |
|---|---|---|
| 1 | Pengesan Pembawa Data | DCD |
| 2 | Data Diterima | RxD |
| 3 | Data Dihantar | TxD |
| 4 | Terminal Data Sedia | DTR |
| 5 | tanah | GND |
| 6 | Set Data Sedia | DSR |
| 7 | Permintaan Untuk Hantar | RTS |
| 8 | Kosongkan Untuk Hantar | CTS |
| 9 | Penunjuk Dering | RI |
PLC dianggap sebagai peranti DTE, dan port bersiri RS-232nya ialah penyambung lelaki. Sebagai contoh, modul bersiri CM1241 RS-232 untuk S7-1200 mempunyai port bersiri lelaki, seperti ditunjukkan dalam rajah di bawah:
Untuk komunikasi antara DTE dan DTC, sambungan terus boleh digunakan, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah:
Untuk komunikasi antara dua DTE (seperti PLC dan pengimbas kod bar), sambungan-silang hendaklah digunakan. Semua pin boleh disambungkan antara satu sama lain, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah:
Anda boleh menggunakan kaedah sambungan yang minimum, menggunakan hanya tiga wayar untuk menyambungkan pin TxD dan RxD kedua-dua peranti dan menyatukannya, seperti ditunjukkan dalam rajah di bawah:
Jenis sambungan ini, di mana DTE bersambung terus ke DCE tanpa melalui DCE, juga dikenali sebagai sambungan "modem nol", dan kabel yang digunakan untuk sambungan jenis ini dipanggil kabel "modem nol" atau kabel silang.
3. Isyarat Elektrik RS-232
Isyarat elektrik di RS-232 menghantar dan menerima terminal adalah isyarat voltan relatif kepada tanah bersama (GND). Perbezaan voltan antara +3V dan +15V mewakili "0" logik; perbezaan voltan antara -3V dan -15V mewakili "1" logik; dan perbezaan voltan antara -3V dan +3V tidak ditentukan. 3 V ialah isyarat voltan minimum yang boleh dikesan. Dalam aplikasi praktikal, nilai mutlak perbezaan voltan dijangka berjulat dari 5 V hingga 15 V. Iaitu, apabila menghantar data, pemacu pemancar mengeluarkan isyarat voltan positif +5 V hingga +15 V untuk mewakili logik "0," manakala isyarat voltan negatif -5 V hingga -15 V mewakili logik "1." Apabila menerima data, sebarang isyarat elektrik yang lebih besar daripada 3 V dianggap sebagai isyarat yang sah.
4. IC Penukaran Tahap RS-232
Oleh kerana pin mikropengawal mengeluarkan tahap TTL, IC penukaran khusus (seperti MAX3232 TI atau ST3232 ST) diperlukan untuk menukarnya kepada tahap RS-232. Untuk butiran lanjut, sila rujuk artikel saya sebelum ini: Apakah Perbezaan Antara Tahap RS-232 dan TTL? Bagaimana Mereka Ditukar?
5. Penghantaran Data RS-232
Konsep pertama yang terlibat dalam penghantaran data ialah kadar baud. Seperti yang kita ketahui, komunikasi bersiri menghantar data satu bit pada satu masa, dengan unit penghantaran adalah bit. Oleh itu, kadar baud ditakrifkan sebagai bilangan bit yang dihantar setiap unit masa. Unit masa yang diterima di peringkat antarabangsa ialah detik (s), jadi unit kadar baud ialah bit/s (b/s), juga ditulis sebagai bps (bit sesaat).
Terdapat julat tertentu kadar baud (bukan nilai sewenang-wenangnya); kadar baud biasa termasuk 9,600, 38,400, 56,000 dan 115,200. Terdapat banyak nilai lain juga; pihak yang berkomunikasi hanya perlu bersetuju dengan kadar baud yang sama.
RS-232 ialah protokol komunikasi-titik ke titik. Bingkai datanya terdiri daripada empat bahagian: bit permulaan, bit data, bit pariti dan bit henti.
Bit mula: Panjang 1, nilai data sama dengan logik 0, menunjukkan permulaan penghantaran data;
Bit data: Panjang 8 atau 7, mewakili data sebenar yang dihantar;
Bit pariti: Panjang 0 (tiada pariti) atau 1 (pariti ganjil atau genap);
Bit henti: Panjang 1, 1.5, atau 2; nilai data ialah logik 1, menunjukkan penghujung bingkai data;
Dengan mengandaikan komunikasi RS232 dikonfigurasikan dengan 7 bit data, pariti ganjil dan 2 bit hentian, bingkai dan nilai logik ditunjukkan dalam rajah di bawah
Seterusnya, mari kita buat pengiraan.
Katakan persediaan komunikasi RS-232 mempunyai kadar baud 9,600, 8 bit data, tiada pariti (0) dan 1 bit hentian. Berapa banyak bait data boleh dihantar sesaat di bawah parameter komunikasi ini?
Jawapan: Berdasarkan parameter, panjang bingkai untuk komunikasi ini ialah 1 + 8 + 1=10 bit. Satu bait (8 bit) dihantar dalam bingkai ini. Oleh itu, pada kadar baud 9600, jumlah maksimum data sebenar yang boleh dihantar sesaat ialah 9600 / 10=960 bait.