Štandard RS232

Predmet

Konfigurovateľné mikroprocesorové systémy

Tématická časť:

Sériová asynchrónna komunikácia - UART

Obsah

1 RS 232
- 1.1 Štandard RS 232
2 Zapojenie pinov
3 Komunikácia RS 232
4 Rozhranie TTL / RS 232
- 4.1 TTL
- 4.2 Prevodníky TTL / RS 232
5 Zdroje

RS 232

Sériový prenos je jeden z najrozšírenejších spôsobov prenosu. Jednotlivé prvky sú v časovej postupnosti vysielané po jednej prenosovej linke. Rozhranie sa používa na prepojenie zariadení do vzdialenosti 10 - 15 m.

Štandard RS 232

Štandard RS-232 definuje napätia a prenosové rýchlosti medzi zariadeniami ktoré ho používajú. Podľa štandardu RS 232 sú definované vzájomne sériovo komunikujúce zariadenia Data Terminal Equipment (DTE) a Data Communications Equipment (DCE). Štandard RS-232 stanovuje že DTE zariadenia používajú 25-pinový konektor (zástrčku) a DCE zariadenia 25-pinový konektor (zásuvku). 25-pinové konektory boli postupne nahradené kompaktnejšími 9-pinovými. Konektory na strane DTE majú vždy kolíky (samec, malé).


9 pinový port


25 pinový port

Zapojenie pinov

Vývod pre 25 pin konektor	Vývod pre 9 pin konektor	Vstup / Výstup	Označenie	Funkcia
2	3	Výstup	TxD (Transmitt Data)	Vyslané dáta
3	2	Vstup	RxD (Recieve Data)	Prijímané dáta
4	7	Výstup	RTS (Request To Send)	Požiadavka na vysielanie
5	8	Vstup	CTS (Clear To Send)	Pohotovosť na vysielanie
6	6	Vstup	DSR (Data Set Ready)	Pohotovosť DCE
7	5	-	GND (Ground)	Signálová zem
8	1	Vstup	DCD (Data Carrier Detector)	Detektor prijatého signálu
20	4	Výstup	DTR (Data Terminal Ready)	Pohotovosť DTE
22	9	Vstup	RI (Ring Indicator)	Indikátor volania


Prepojenie 25 pinoveho na 9 pinový port

Komunikácia RS 232

RS 232 používa asynchrónny prenos informácií. Pri asynchrónnom prenose sa dáta prenášajú v sekvenciách (rámcoch) danou rýchlosťou s úvodnou štartovacou sekvenciou vyslaním štart bitu. Ako náhle bol štart bit vyslaný, vysielač posiela dátové bity, ktorých môže byť 5, 6, 7, alebo 8, v závislosti od konfiguračnej voľby. Nasleduje paritný bit (nie je povinný). Prenášaný rámec je ukončený stop bitom. Dĺžky trvania jednotlivých bajtov sú rôzne, rôzne sú i medzery medzi dvoma blokmi. Prijímač nerozozná dva nasledujúce dátové bloky. Objem prenášaných dát sa pri tomto type prenosu rozdelí na menšie časti, každá časť sa posiela nezávisle na ostatných, časové intervaly medzi odosielaním jednotlivých bajtov sa môžu líšiť. Elektrické charakteristiky výstupov a vstupov sú dané normou RS-232, ktorá využíva investovanú logiku na rozdiel od moderných číslicových protokolov. V stave logickej nuly majú napätie 3 až 15V (25V), v stave logickej jednotky -3 až -15V (-25V) vzhľadom na signálovú zem. Rozsah -3 až 3 V je považovaný za zakázanú oblasť (žiaden logický stav).

Štart bit (S)

Keďže RS232 je definované ako asynchrónny typ sériovej komunikácie, tak odoslanie môže byť zahájené v ktoromkoľvek okamihu. To spôsobuje problém na prijímacej strane, ktorá musí zistiť, ktorý bit má ako prvý prijať. K tomu účelu slúži tzv. štart bit, ktorý predchádza každému prenášanému slovu (bajtu) a jeho úroveň je definovaná ako log '0'.

Dátové bity (1-8)

Za štart bitom nasledujú po sebe idúce dátové bity. Najmenej významný bit (LSB) je vysielaný ako prvý. Najviac významný bit (MSB) je vyslaný ako posledný.

Paritný bit (P)

Pri prenose môže nastať situácia, kedy sa náhodne môže zmeniť hodnota prenášaného bitu (prerušenie, za rušenie linky a pod.). Preto je možné vložiť za dáta jeden bit naviac slúžiaci ako detektor chyby. Jeho hodnota sa vypočíta z prenášaných dát. Prijímacia strana potom vykoná rovnaký výpočet, a porovnaním vyhodnotí, či prenos bol správny. Pri sériových prenosoch sa používa tzv. paritný bit. Pre výpočet paritného bitu používame dva algoritmy: Párna parita. U nej je súčet všetkých jednotiek z dátových bitov a paritného bitu párne číslo. Súčet sa vykoná funkciou xor a paritný bit sa doplní tak, aby jeho výsledok bol 0. Nepárna parita. Súčet všetkých jednotiek z dátových bitov a paritného bitu je nepárne číslo. Súčet sa vykoná funkciou xor a paritný bit sa doplní tak, aby jeho výsledok bol 1.

Stop bit (T)

Stop bit býva jeden, alebo dvoj bitový. V skutočnosti sa nejedná o bit, ale o minimálnu časovú periódu, po ktorú musí byť linka po odoslaní každého bajtu v stave log 1.


Konunikácia RS 232


Assynchrónna konunikácia RS 232

Rozhranie TTL / RS 232


Realizácia TTL/RS 232

RS 232 pracuje na napäťovej úrovni +3V až +15V ako logická 1 a -3V až -15V ako logická 0 tzv. zakázané pásmo -3V až +3V

TTL pracuje na napäťovej úrovni +2V až +5V ako logická 1 a 0V až +0,8V ako logická 0 tzv. zakázané pásmo 0,8V až 2V

Preto je potrebný prevod medzi týmito napäťovými úrovňami, najčastejšie sa to zabezpečuje pomocou integrovaných obrodou na to určených. Spoločnosť MAXIM je najznámejším výrobcom týchto obvodov. Tieto obvody sú napájané zo zdroja 5V, a teda napätie pre logické úrovne 0 a 1 štandardu RS232 čo je -15V a +15V si musia samé generovať. Preto sú obvody vybavene napäťovým násobičom a inventorom. Násobič pomocou nabíjania a vybíjania kondenzátorov zvyšuje výstupné napätie na potrebnú úroveň. Invertor toto zvýšene napätie pretáča z úrovne +15V na -15V, aby obvod dosiahol požadovane parametre parametre štandardu.

TTL

TTL (transistor-transistor-logic; tranzistorovo-tranzistorová logika) je štandardom používaným pre implementáciu digitálnych integrovaných obvodov, vychádzajúcim z použitia technológie bipolárnych kremíkových tranzistorov. Obvody technológie TTL používajú napájacie napätie 5V, z čoho vyplýva pre logickú jednotku napätí približne 5 V, pre logickú nulu napätie približne 0V.