RS-232

RS-232 (англ. Recommended Standard 232, другое название EIA232^[1]) — стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса (UART). Устройство, поддерживающее этот стандарт, широко известно как последовательный порт персональных компьютеров. Исторически стандарт имел широкое распространение в телекоммуникационном оборудовании. В настоящее время используется для подключения к компьютерам широкого спектра оборудования, нетребовательного к скорости обмена, особенно при значительном удалении его от компьютера и отклонении условий применения от стандартных. В компьютерах, занятых офисными и развлекательными приложениями, практически вытеснен интерфейсом USB.

RS-232 обеспечивает передачу данных и некоторых специальных сигналов между терминалом (англ. Data Terminal Equipment, DTE) и коммуникационным устройством (англ. Data Communications Equipment, DCE) на расстояние до 15 метров на максимальной скорости (115200 бод). Так как этот интерфейс известен не только простотой программирования, но и неприхотливостью, в реальных условиях это расстояние увеличивается во много раз с примерно пропорциональным снижением скорости.

Протокол интерфейса предполагает два режима передачи данных — синхронный и асинхронный, а также два метода управления обменом данных — аппаратный и программный. Каждый режим может работать с любым методом управления. В протоколе также предполагается вариант управления передачей данных по специальным сигналам, устанавливаемым хостом (DSR — сигнал состояния готовности, DTR — сигнал готовности передачи данных).

Для передачи данных по интерфейсу RS-232 используется код NRZ, который не является самосинхронизирующимся, поэтому для синхронизации используются стартовый и стоповый биты, позволяющие выделить битовую последовательность и синхронизировать приёмник с передатчиком.

Назначение

Изначально создавался для подключения телефонных модемов к компьютерам^{[источник не указан 2047 дней]}. В связи с такой специализацией имеет рудименты, например, в виде отдельной линии RING («звонок»). Постепенно телефонные модемы перешли на другие интерфейсы (USB), но разъём для RS-232 имелся на всех персональных компьютерах, и многие изготовители оборудования использовали его для подключения своего оборудования (например, компьютерной мыши).

В настоящее время чаще всего используется в промышленном и узкоспециальном оборудовании, встраиваемых устройствах. На портативных компьютерах (ноутбуках, нетбуках, КПК и т. п.) широкого применения RS-232 не нашёл, однако материнские платы стационарных персональных компьютеров до недавнего времени ещё содержали RS-232 — либо в виде разъёма на задней панели, либо в виде колодки для подключения шлейфа на плате. Также возможно использование переходников-преобразователей. Кроме того, RS-232 имеется на некоторых телевизорах и ресиверах, в частности, спутниковых, где предназначен в том числе для обновления встроенного ПО через компьютер.

Часто этот стандарт используется для взаимодействия микроконтроллеров различных архитектур, имеющих в своем составе интерфейс UART, с другими цифровыми устройствами и периферией.

Принцип работы

RS-232 — проводной дуплексный интерфейс. Метод передачи данных аналогичен асинхронному последовательному интерфейсу UART.

Информация передаётся по проводам двоичным сигналом с двумя уровнями напряжения (код NRZ). Логическому «0» соответствует положительное напряжение (от +5 до +15 В для передатчика), а логической «1» — отрицательное (от −5 до −15 В для передатчика). Для электрического согласования линий RS-232 и стандартной цифровой логики UART выпускается большая номенклатура микросхем драйверов, например, MAX232.

Помимо линий входа и выхода данных, RS-232 регламентировал ряд необязательных вспомогательных линий для аппаратного управления потоком и специальных функций.

Соединители

Устройства для связи по последовательному каналу соединяются кабелями с 9- или 25-контактными разъёмами типа D-sub. Обычно они обозначаются Dx-yz, где

x — размер разъёма (например, B для 25 контактов, E для 9 контактов);

y — количество контактов (25 или 9);

z — тип контактов: вилка (Р, pin) или розетка (S, socket).

Так, DB25P — вилка с 25 контактами, DE9P — вилка с 9 контактами, а DB25S и DE9S, соответственно — розетки с 25 и 9 контактами.

Первоначально в RS-232 использовались DB-25, но, поскольку многие приложения использовали лишь часть предусмотренных стандартом контактов, стало возможно применять для этих целей 9-штырьковые разъёмы DE-9, которые рекомендованы стандартом RS-574.

Номера основного контакта, передающего и принимающего данные, для разъёмов DE-9 и DB-25 разные: для DE-9 контакт 2 — вход приёмника, контакт 3 — выход передатчика. Для DB-25, наоборот, контакт 2 — выход передатчика, контакт 3 — вход приёмника.

С развитием техники производители телекоммуникационного оборудования стали использовать для RS-232 разнообразные соединители, например 6P6C, 6P4C, 8P8C и др.^{[источник не указан 1191 день]}

Стандарт

Стандарт RS-232 был предложен в 1962 году американской Ассоциацией электронной промышленности (EIA). Стандарты EIA изначально имели префикс «RS» (англ. recommended standard, «рекомендованный стандарт»), но сейчас обозначаются просто «EIA». В 1969 году представлена третья редакция (RS-232C), в 1987 году — четвёртая (RS-232D, или EIA-232D). Самой последней является модификация «Е», принятая в июле 1991 года как стандарт EIA/TIA-232E. В данном варианте нет никаких технических изменений, которые могли бы привести к проблемам совместимости с предыдущими вариантами этого стандарта.

RS-232 идентичен стандартам ITU-T (CCITT) V.24/V.28, X.20bis/X.21bis и ISO IS2110.

Ограничения

Скорость работы ограничена физическими параметрами скорости передачи одного байта: на 115200 бод, каждый бит длится (1/115200) = 8,7 µs. Если передаются 8-разрядные данные, это длится 8 x 8,7 µs = 69 µs, но каждый байт требует дополнительного стартового и стопового бита, поэтому необходимо 10 x 8,7 µs = 87 µs. Это означает максимальную скорость 11,5 Кбайт в секунду.

На практике в зависимости от качества применяемого кабеля требуемое расстояние передачи данных в 15 метров может не достигаться, составляя, к примеру, порядка 1,5 м на скорости 115200 бод для неэкранированного плоского или круглого кабеля. Это вызвано применением однофазных сигналов вместо дифференциальных, а также отсутствием требований по согласованию приёмника (и часто также передатчика) с линией.

Для преодоления этого ограничения, а также возможного получения гальванической развязки между узлами, преобразуют физический уровень RS-232 в другие физические уровни асинхронного интерфейса:

• «RS-232 — RS-422» (с сохранением полной программной совместимости) или «RS-232 — RS-485» (с определёнными программными ограничениями). Расстояние может быть увеличено до 1 км на скорости 9600 бод и при использовании кабеля типа «витая пара» категории 3;
• внешний преобразователь «RS232 — Токовая петля» для 9-контактного разъёма или соответствующие цепи 25-контактного разъёма в случае наличия преобразователя внутри устройств.

См. также

• MAX232
• SpaceWire
• RS-485
• RS-422
• NRZ-код
• Нуль-модемное соединение
• UART

Примечания

Ссылки

• Описание интерфейса Архивная копия от 23 августа 2011 на Wayback Machine
• The Serial Programming Guide for POSIX Operating Systems Архивная копия от 19 июня 2006 на Wayback Machine (русский перевод)
• Serial Communications (MSDN) Архивная копия от 8 декабря 2015 на Wayback Machine
• Английское описание стандарта RS-232 Архивная копия от 19 июня 2008 на Wayback Machine
• Яшкардин В.Л. RS-232. Рекомендованный стандарт 232. Интерфейс между терминалом данных и передающим оборудованием линии связи, применяющий последовательный обмен двоичными данными  (рус.). SoftElectro (2009). Дата обращения: 25 октября 2020. Архивировано 24 августа 2011 года.
• Java Simple Serial Connector Архивная копия от 10 марта 2011 на Wayback Machine — библиотека для работы с последовательными портами из Java. Поддерживает Win32, Win64, Linux_x86, Linux_x86_64, Linux_ARM, Solaris_x86, Solaris_x86_64, MacOSX_x86, MacOSX_x86_64, MacOSX_PPC, MacOSX_PPC64
• The RS232 Standard Архивная копия от 12 июля 2018 на Wayback Machine — Стандарт RS-232