سلام دوستان! امیدواریم حالتون خوب باشه. در این مقاله، مقدمه مفصلی راجع به استاندارد ارتباط سریال RS 232 را ارائه خواهیم کرد که یک پروتکل ارتباطی استاندارد است که عمدتاً برای ارتباط سریال بین دو دستگاه استفاده می شود. اولین بار توسط EIA (انجمن صنایع الکترونیک) در سال 1960 معرفی شد تا مسیری برای اتصال یک دستگاه با سایر دستگاه های جانبی برای ارتباطات دیجیتال بی عیب و نقص فراهم کند. درست است که پیدایش USB نیاز به پروتکل RS232 را به شدت کاهش داده است، با این حال، ما نمی توانیم اهمیت قابل توجه آن را در برخی از کاربردهای صنعتی که در آن کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی و تجهیزات کنترل عددی کامپیوتری به طور خاص با استفاده از کانکتورهای RS 232 برنامه ریزی شده اند، نادیده بگیریم. این پروتکل چیزی جز رابط بین DTE (تجهیزات پایانه داده) و DCE (تجهیزات ارتباط داده) نیست. نگران این اختصارات نباشید بعدا راجع به آن ها بحث خواهیم کرد. در این مقاله، مفهوم اصلی RS 232، چرایی استفاده از آن و مزایا و محدودیت‌های اصلی آن را برای شما شرح خواهیم داد. پس بیایید به بررسی ویژگی های اصلی پروتکل RS 232 بپردازیم.
برای آشنایی با برنامه نویسی میکروکنترلرهای AVR به دو لینک زیر مراجعه کنید:
معرفی RS232
RS 232 که اخیراً با نام TIA 232 شناخته می شود، یک پروتکل استاندارد توصیه شده برای انتقال داده سریال بین دستگاه های الکترونیکی است. این استاندارد به طور عمده بر روی سه خط سیگنال کار می کند: یک خط انتقال، خط دریافت و زمین.
خط انتقال عمدتاً برای ارسال سریال از یک طرف استفاده می شود و خط دریافت داده ها را از طرف دیگر می پذیرد در حالی که زمین مشترک برای دستگاه ها استفاده می شود.
در ابتدا، ابداع یک پروتکل شفاف برای ارسال داده ها از یک سمت به سمت دیگر بسیار دشوار بود. این امر منجر به ایجاد پروتکل RS 232 شد و صنعت ارتباطات را با هدف اصلی نگه داشتن اتصال هر دو انتهای دستگاه در زیر یک سقف انجام داد تا بتوانند به زبانی مشابه با هم ارتباط برقرار کنند. RS 232 عمدتاً به دو سیستم تقسیم می شود: DTE و DCE.
DTE به معنای تجهیزات پایانه داده مانند رایانه است که ارتباطات را با برخی از عملکردهای کنترلی کنترل می کند و نقش اصلی ایستگاه را بازی می کند. به طور مشابه، DCE به معنای تجهیزات پایانه مدار داده است که در انتهای دیگر ایستگاه قرار می گیرد و داده های ارسال شده از تجهیزات DCE را درک می کند. سیستم DCE دارای کانکتورهای DBنری است در حالی که سیستم DCE با کانکتورهای DB مادگی ارائه می شود.
داده های RS232 ماهیت دوقطبی دارند، اگر ولتاژ حدود 3 تا 12 ولت باشد، وضعیت "روشن یا حالت0 (SPACE)" را نشان می دهد و اگر ولتاژ در محدوده 3- تا 12- باشد، وضعیت "خاموش" یا حالت1 (MARK) را نشان می دهد.
توجه به این نکته مهم است که اکثر شرکت‌ها ساختار داخلی رایانه‌های اخیر را تغییر شکل داده‌اند، بطوریکه هنوز وضعیت خاموش را در سطح ولتاژ صفر نشان می‌دهند، در حالی که ولتاژ منفی را نادیده می‌گیرند. به طور مشابه، وضعیت "روشن" لزوماً به بالاترین سطح ولتاژ وابسته نیست و می توان با ولتاژ بسیار کمتری در حدود 5 ولت به دست آورد.
ارتباط سریال عمدتاً بر اساس داده های منطقی است و RS232 یک بیت را در زمان به صورت یک ها و صفرها منتقل می کند که در انتهای دیگر در نهایت به بیت ها تبدیل می شوند. یادآوری: هشت بیت در یک بایت وجود دارد.
مدت زمانی که سیگنال مورد نیاز در حالت خاص باقی می ماند به نرخ باود (Baud Rate) بستگی دارد. ارتباط انجام شده در یک پروتکل RS 232 بر حسب بادریت (تعدادی بیت منتقل شده در ثانیه) اندازه گیری می شود - مثلاً 1000 باود نشان دهنده 1000 بیت در ثانیه است.
پارامترهای دیگری نیز وجود دارند که باید قبل از انتقال داده تنظیم شوند: طول بایت، پریتی و تعداد بیت های توقف. بنابراین طول سیگنال را می توان از 5 تا 8 بیت رزرو کرد. پارامتر دوم مهم است. پریتی عمدتا با پنج گزینه ارائه می شود
زوج (Even)
فرد (Odd)
علامت (Mark)
فضا (Space)
هیچ یک (None)
تعیین پریتی زوج یعنی اگر تعداد بیت های ارسالی 0 زوج باشد آخرین بیت داده ارسال شده باید 1 در نظر گرفته شود. به طور مشابه، پریتی فرد نشان می‌دهد که داده‌های ارسالی 0 در صورتی که عدد فرد باند، 1آنگاه بیت پریتی 1 منطقی در نظر گرفته می شود. و پریتی MARK و SPACE نشان دهنده این است که آخرین بیت داده ارسالی به ترتیب 1 و 0 منطقی خواهد بود. آخرین پارامتر تعدادی بیت های توقف (stop bit) است و تعداد آن به صورت 1 یا 2 بیت تنظیم می شود. قابلیت انتقال RS-232 می تواند انتقال داده را با سرعت تا 20 کیلوبیت بر ثانیه با قابلیت برد فاصله در حدود 15 متر انجام دهد. همه اینها به ظرفیت خازنی کابل انتقال بستگی دارد. کابل های کم ظرفیت می توانند داده ها را تا 300 متر انتقال دهند در حالی که کابل های با ظرفیت بالا می توانند داده ها را در فاصله پایین تر انتقال دهند.
همانطور که قبلاً ذکر شد بسیاری از رایانه ها دیگر با پورت RS 232 عرضه نمی شوند، بنابراین ما باید مبدل USB-به RS 232 را به صورت خارجی اضافه کنیم تا آنها را با دستگاه های جانبی RS 232 سازگار کنیم.
اگرچه استفاده از RS 232 دیگر منسوخ می شود، اما همچنان در اتصال داده سیمی با سرعت پایین و تجهیزات شبکه نقطه به نقطه با قابلیت برد کوتاه استفاده می شود.
فرآیند ارتباط
ارتباط بر اساس پروتکل انتقال و دریافت است و در مجموع 9 پین در انجام انتقال کامل دخیل هستند. شکل زیر نحوه انتقال داده ها از طریق ترمینال را نشان می دهد.
به طور عمده ارتباط بین پایانه های DTE و DCE بر اساس توافق متقابل برای انتقال داده های مورد نیاز انجام می شود. پایه RTS تمایل به ارسال داده به ترمینال دیگر را نشان می دهد. همانطور که یک می شود، نشان می دهد که ترمینال DTE برای انتقال داده ها آماده است. اگر پین CTS از دیگری فعال شود و اجازه انتقال داده را به DTE بدهد، داده به تدریج از طریق خط بدون هیچ مقاومتی منتقل می شود.
پایه CD وضعیت فعلی پایه RTS را نشان می دهد. اگر پایه CD خاموش باقی بماند، نشان می دهد که پایانه DTE برای ارسال داده از طریق کانال آماده نیست. به طور مشابه، روشن کردن آن نشان دهنده تمایل DTW برای ارسال داده و جستجوی مجوز از طرف دیگر خواهد بود.
پس از اعطای مجوز، دو پایه دیگر RD و TD وارد بازی می شوند که در آن از اول برای دریافت داده ها از ترمینال DCE و بعد برای انتقال داده ها از DTE به ترمینال DCE استفاده می شود.
قبل از اینکه هر دو پایانه برای برقراری ارتباط با یکدیگر آماده شوند، پایه DTR باید یک شود. در واقع، DTR (Data Terminal Ready) نشان می‌دهد که کل ترتیب هر دو پایانه کافی است و با پروتکل مورد نیاز برای انتقال داده مطابقت دارد. به عنوان یک سیگنال پیشرو برای ارتباطات عمل می کند.
پایه های رابط
شکل زیر پیکربندی کانکتور DB 25 را نشان می دهد.
شکل زیر پیکربندی پایه های کانکتور DB-9 را نشان می دهد.
کانکتورهای DB-9 و DB-25 کیفیت و قابلیت اطمینان فوق العاده ای را برای تعدادی از برنامه های سریال و موازی (IEEE 1284) ارائه می دهند.
انواع ارتباط سریال
دو نوع اصلی ارتباط سریال وجود دارد.
Half Duplex
Full Duplex
Half Duplex همانطور که از نامش پیداست اطلاعات را فقط در یک جهت منتقل می کند. دارای دو خط است که یکی خط داده و دیگری زمین سیگنال است. در این ارتباط، ترمینال قابلیت ارسال یا دریافت داده را دارد، اما نه همزمان. این روش قدیمی است و دیگر مورد استفاده قرار نمی گیرد. ارتباطات Full Duplex می تواند داده ها را در هر دو جهت ارسال و دریافت کند که به سه خط اصلی نیاز دارد: خط انتقال داده، خط دریافت داده و زمین سیگنال.
کاربردها
قبل از اینکه USB وارد عمل شود، پورت های RS-232 برای ارتباط داده بین رایانه و سایر دستگاه های جانبی بکار می رفتند. با این حال، آنها در بسیاری از کاربردهای علمی و فناوری موفق هستند. بیایید نگاهی بیندازیم.
در صورت عدم وجود اتصال شبکه، از پورت های RS232 برای ارتباط در سیستم های هدلس استفاده می شود.
این پورت ها نقش حیاتی در برقراری ارتباط بین کامپیوتر و سیستم های تعبیه شده دارند. برخی از کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی بدون پروتکل RS232 قابل برنامه ریزی نیستند.
بسیاری از سیستم های کنترل عددی کامپیوتری مجهز به پورت RS232 هستند.
به غیر از درگاه های DB9 و DB25، گاهی اوقات رابط دو سیمه زمانی که انتقال داده ها تنها در یک جهت انجام می شود، کافی است. برخی از گیرنده های GPS و مقیاس دیجیتال پستی بر اساس این اصل کار می کنند.
به طور مشابه، دو خط دیگر RTS و CTS در یک نسخه 5 سیم بر اساس نیازهای فنی که در آن انتقال داده دو طرفه لایه‌بندی شده با کنترل جریان سخت‌افزاری مورد نیاز است، گنجانده شده‌اند.
دیدگاه خود را بنویسید