Spis treści:
Komunikace v počítačových sítích vyžaduje jasné dohody a soubor pravidel – a právě to jsou protokoly. Hlavním hrdinou dnešního článku je stále populární dědeček komunikačních protokolů, a to protokol a sériový port RS232, které je dobré znát.
Co je to sériový port RS232?
Jedním z nejstarších, ale stále oblíbených komunikačních protokolů používaných v průmyslu a komerčních produktech je RS232. Je pravděpodobné, že většina z nás pozná standardní 9pinový kabel DB9, i když nemusíme nutně vědět, jak se jmenuje – stačí se podívat na převodník RS232-UART.
Jak se říká: “bývalo to tak”. Osobní počítače používaly sériový port RS232 nejen pro připojení k praskajícím modemům, ale také k tiskárnám, úložným zařízením, nepřerušitelným zdrojům napájení a dalším periferním zařízením.
Termín RS232 znamená “Recommended Standard 232” a jedná se o typ sériové komunikace, který se používá pro přenos dat obvykle na střední vzdálenosti. Byl zaveden v 60. letech XX. století. a našel si cestu do mnoha použití, jako jsou tiskárny a automatizační zařízení. Dnes existuje mnoho dědiců tohoto standardu, a to moderní komunikační protokoly jako RS485, SPI, I2C nebo CAN Bus. Dnes se zaměříme na RS232 pro sériovou komunikaci.
Sériová komunikace
V telekomunikacích se proces postupného odesílání dat po počítačové sběrnici nazývá sériová komunikace. To znamená, že data budou přenášena bit po bitu. Pro rozlišení v paralelní komunikaci jsou data přenášena ve formě bajtu (8 bitů) nebo znaku na několika datových linkách nebo sběrnicích současně.
Sériová komunikace je proto pomalejší než paralelní komunikace, ale používá se pro dlouhé přenosy dat z důvodu nižších nákladů a praktických důvodů. Zde se setkáváme s asynchronním přenosem dat, tedy režimem, kdy datové bity nejsou synchronizovány hodinovým impulsem, a synchronním řízeným hodinovým impulsem.
Elektrické specifikace a vlastnosti
Tato část normy RS232 definuje úrovně napětí, rychlost změny úrovní signálu a impedanci vedení. Vzhledem k tomu, že původní norma RS232 byla definována v roce 1962 a před dobou logiky TTL, není překvapivé, že nepoužívá logické úrovně 5 V a zem. Místo toho je vysoká úroveň pro výstup regulátoru definována jako hodnota mezi +5 V a +15 V a nízká úroveň pro výstup regulátoru je definována jako hodnota mezi -5 V a -15 V. Logické úrovně přijímače byly definovány tak, aby poskytovaly šumovou rezervu 2 V. Proto je vysoká úroveň pro přijímač definována mezi +3 V a +15 V a nízká úroveň je mezi -3 V a -15 V. Tyto hodnoty jsou právě touto negativní logikou, negative logic, která uživatele vyzve k vyhledání vhodných převodníků.
Standard RS232 také omezuje maximální rychlost náběhu výstupu regulátoru. Toto omezení bylo zavedeno za účelem snížení pravděpodobnosti přeslechů mezi sousedními signály.
Čím pomalejší jsou doby náběhu a poklesu, tím menší je možnost přeslechů. Maximální přípustná rychlost náběhu je 30 V/ms. Kromě toho norma stanovuje maximální rychlost přenosu dat 20 kb/s – opět kvůli snížení možnosti přeslechů.
Je také definována impedance rozhraní mezi řídicí jednotkou a přijímačem. Zátěž, kterou regulátor vidí, je specifikována v rozmezí 3 kΩ až 7 kΩ. V původní normě RS232 byla délka kabelu mezi řadičem a přijímačem stanovena na maximálně 15 metrů, ale revize D (EIA/TIA-232-D) tuto část standardu změnila. Namísto maximální délky kabelu je v normě uvedená maximální kapacitní zátěž 2500 pF, což je zjevně vhodnější specifikace. Maximální délka kabelu je určená kapacitou na jednotku délky kabelu, která je uvedená ve specifikaci kabelu.
Konvertory RS232 a použití RS232
Dost bylo technických detailů. Čas pro konvertory. V dnešní době existují adaptéry téměř pro všechno a přítomnost starého standardu nemusí nutně znamenat, že je zařízení určeno k vyhození do popelnice. Najdete je v kategorii Převaděče USB – UART / RS232 / RS485 v obchodě Botland.
Používání portů univerzální sériové sběrnice USB je pro málokoho neznámé. Přestože je funkčnost USB plug and play jeho největší výhodou oproti starším a těžkopádným způsobům připojení a konfigurace zařízení, stále používáme zařízení, která nepodporují (nebo nemají fyzicky nainstalované) porty USB, ale mají sériové porty RS232. K tomu slouží spolehlivý převodník USB na RS232. Příklad? Malé PL2303 Zásuvný modul USB-UART Waveshare spolehlivý pro použití s Arduino nebo STM32 Discovery.
Sběrnice CAN se neliší. Stále častěji se používá v široké škále aplikací, bohužel však nemůže komunikovat přímo s počítačem. Tento problém řeší konvertor protokolu RS232 a sběrnice CAN. Pokud hledáme malé obvody pro převod napětí portu RS232 na výše zmíněný standard TTL, CMOS, lze takové součástky nalézt v sekci pájené povrchově pájených pouzdrech.
Kde se to všechno hodí? Kombinace dvou sériových rozhraní, UART a RS232, umožňuje například připojení monitoru nebo projektoru, který používá konektor RS232, k minipočítači.Raspberry Pi kde se zase nachází rozhraní UART. Jednoduchá kontaktní deska se osvědčí. Připojíme UART z konvertoru a odpovídající piny z Raspberry Pi a výstup z konvertoru do projektoru.
