Кіріспе

Ретті байланыс стандарты RS 232

Телекоммуникацияда RS 232 немесе Ұсынылған стандарт 232.

Стандарттың шектеулері

RS 232 терминалды модеммен байланыстырудың бастапқы мақсатынан асып кеткендіктен, оның шектеулерін жою үшін жаңа стандарттар әзірленді. RS 232 стандартының мәселелері: Кернеудің жоғары амплитудасы және оң және теріс қуат көзінің қажеттілігі интерфейстің қуат тұтынуын арттырады және қуат беру схемасын күрделендіреді. Кернеу амплитудасының талабы үйлесімді интерфейстің максималды жылдамдығын шектейді. Ортақ сигналдық жерге сілтеме жасайтын бір ұштық сигнализация шуға төзімділікті және тарату қашықтығын азайтады. Екі құрылғыдан артық құрылғыларды қосу мүмкіндігі қарастырылмаған. Көп құрылғылы қосылымдарға «шешімдер» болғанымен, олардың жылдамдығы мен үйлесімділігі шектеулі. Стандарт DTE-ні тікелей DTE-ге немесе DCE-ні DCE-ге қосу мүмкіндігін қарастырмайды. Мұндай қосылымдарды жасау үшін нөлдік модем кабельдерін қолдануға болады, бірақ олар стандартта сипатталмаған, және кейбір кабельдер басқаларынан өзгеше қосылымдарды қолданады. Байланыстың екі ұшының сипаттамалары әртүрлі. Бұл жаңа құрылғының қызметін анықтауды қиындатады; дизайнер DTE немесе DCE сияқты интерфейсті және қандай қосқыш тіректерін пайдалануды шешуі керек. Интерфейстің қолмен келісу және басқару желілері дискретті байланыс схемасын орнату және ажырату үшін арналған; әсіресе, ағынды басқару үшін қолмен келісу желілерін пайдалану көптеген құрылғыларда сенімді жүзеге асырылмайды. Құрылғыға қуат беру әдісі көрсетілмеген. DTR және RTS желілерінен шамалы ток алуға болады, бірақ бұл тек тышқан сияқты аз қуатты құрылғылар үшін ғана қолайлы. Стандартта ұсынылған 25 контактілі D-қосылымы қазіргі қолданыстағылардан үлкен.

Қазіргі заманғы персоналды компьютерлердегі рөлі

PC 97 Hardware Design Guide кітабында Microsoft бастапқы IBM PC дизайнының RS 232 стандартымен үйлесімді серийлік портын қолдауды тоқтатты. Бүгінде жеке компьютерлерде RS 232 негізінен жергілікті байланыс үшін USB-мен алмастырылды. USB-ның RS 232-ге қарағанда артықшылықтары – жоғары жылдамдық, төмен вольттаж және қосылу мен пайдаланудың қарапайымдылығы. RS 232-ге қарағанда USB-ның кемшіліктері – электромагниттік кедергіге (EMI) төзімділігінің төмендігі және стандарттармен белгіленген максималды кабель ұзындығының қысқа болуы (USB нұсқасына және активті кабельдердің қолданылуына байланысты RS 232 үшін 15 метр, ал USB үшін 3–5 метр). Тиісті желілік драйверлерді пайдаланғанда RS 232 кабельдерінің ұзындығы 2000 метрге дейін жете алады. Лабораториялық автоматтандыру және геодезия сияқты салаларда RS 232 құрылғылары әлі де қолданылуда. Кейбір бағдарламаланатын логикалық контроллерлер, жиілігі өзгертілетін жетектер, сервожетектер және компьютерлік сандық басқару жабдықтары RS 232 арқылы бағдарламаланады. Компьютер өндірушілері бұл сұранысқа жауап ретінде өз компьютерлерінде DE 9M коннекторын қайта енгізді немесе адаптерлерді қолжетімді етті. RS 232 порттары монитор немесе пернетақта орнатылмаған серверлер сияқты бассыз жүйелермен, операциялық жүйе әлі жүктеліп бітпеген және желіге қосылу мүмкін емес кезде, жүктелу кезінде байланыс үшін де жиі қолданылады. RS 232 серийлік порты бар компьютер, Ethernet арқылы бақылауға балама ретінде кіріктірілген жүйемен (мысалы, маршрутизатормен) серийлік порт арқылы байланыса алады.

Физикалық интерфейс

RS 232 жүйесінде пайдаланушы деректері биттердің уақыт тізбегі ретінде жіберіледі. Стандарт синхронды және асинхронды таратудың екеуін де қолдайды. Дерек тізбектерінен басқа, стандарт DTE мен DCE арасындағы байланысты басқаруға арналған бірнеше басқару тізбектерін анықтайды. Әрбір дерек немесе басқару тізбегі тек бір бағытта жұмыс істейді, яғни DTE-ден қосылған DCE-ге немесе керісінше сигнал жібереді. Деректерді тарату және қабылдау бөлек тізбектер болғандықтан, интерфейс екі бағытта да бір уақытта дерек ағынын қолдай отырып, толық дуплекс режимінде жұмыс істей алады. Стандарт дерек ағынындағы символдарды қалыптастыруды немесе символдарды кодтауды анықтамайды.

Қосылымдар

RS 232 құрылғыларын деректер терминалы жабдығы (DTE) немесе деректер тізбегін аяқтау жабдығы (DCE) деп жіктеуге болады; бұл әрбір құрылғыда әрбір сигналды қандай сымдар жіберетінін және қабылдайтынын анықтайды. Стандартқа сәйкес, еркек коннекторлар DTE пин функцияларын, ал әйел коннекторлар DCE пин функцияларын орындайды. Басқа құрылғыларда коннектордың жынысы мен пин анықтамаларының кез келген комбинациясы болуы мүмкін. Көптеген терминалдар әйел коннекторларымен жасалған, бірақ екі ұшында еркек коннекторлары бар кабельмен сатылды; терминал және оның кабелі стандарттағы талаптарды қанағаттандырды. Стандарт D субминиатюралық 26 пинді коннекторды C нұсқасына дейін ұсынады және D нұсқасынан бастап міндетті етеді. Көптеген құрылғылар стандартта көрсетілген жиырма сигналдың тек бірнешеуін ғана қолданады, сондықтан аз пинді коннекторлар мен кабельдер көптеген қосылымдар үшін жеткілікті, ықшам және арзан. Дербес компьютер өндірушілері DB 25M коннекторын кішірек DE 9M коннекторымен алмастырды. Бұл коннектор, өзге пиноутпен (Сериялық порт пиноуттарын қараңыз), дербес компьютерлер мен оларға қосымша құрылғылар үшін кең таралған. 25 пинді D суб коннекторының болуы міндетті түрде RS 232 C стандартына сәйкес интерфейс екенін білдірмейді. Мысалы, бастапқы IBM PC-де еркек D суб RS 232 C DTE порты болды (резервтелген пиндердегі стандартты емес ток тізбегі интерфейсімен), бірақ сол компьютер моделіндегі әйел D суб коннекторы параллель "Centronics" принтер порты үшін қолданылды. Кейбір дербес компьютерлер өздерінің сериялық порттарының кейбір пиндеріне стандартты емес кернеулер немесе сигналдар жібереді.

Кабельдер

Стандартта кабельдің максималды ұзындығы белгіленбеген, бірақ оның орнына, сәйкес келетін жетектеу тізбегіне төзімділік қажет болатын максималды сыйымдылық анықталады. Жиі қолданылатын тәжірибелік ережеге сәйкес, егер арнайы кабельдер қолданылмаса, ұзын кабельдердің сыйымдылығы тым жоғары болады. Төмен сыйымдылықты кабельдерді пайдалану арқылы байланыс үлкен қашықтықтарда шамамен сақталуы мүмкін. Ұзақ қашықтықтар үшін RS 422 сияқты басқа сигнал стандарттары жоғары жылдамдықтарға көбірек сәйкес келеді. Стандарттағы анықтамалар әрқашан дұрыс қолданылмайтындықтан, құжаттаманы қарастыру, қосылыстарды тестілеу блогымен сынау немесе екі құрылғыны өзара байланыстырғанда жұмыс істейтін кабельді табу үшін тәжірибе мен қателік әдісін қолдану қажет. Толық стандартқа сәйкес келетін DCE және DTE құрылғыларын қосу үшін әр жалғауышта бірдей контактілік нөмірлерді қосатын кабель (әдетте "түзу кабель" деп аталады) қолданылады. Кабельдер мен жалғауыштар арасындағы гендерлік үйлесімсіздіктерді шешу үшін "гендерлік ауыстырғыштар" бар. Әртүрлі типтегі жалғауыштармен құрылғыларды қосу үшін төмендегі кестеге сәйкес тиісті контактілерді қосатын кабель қажет. Бір жағында 9 контактілі, екінші жағында 25 контактілі кабельдер жиі кездеседі. 8P8C жалғауыштары бар жабдықтардың өндірушілері әдетте DB 25 немесе DE 9 жалғауыштары бар кабельмен (немесе кейде бір-бірімен алмастырылатын жалғауыштармен, осылайша бірнеше құрылғымен жұмыс істей алады) жабдықтайды. Төмен сапалы кабельдер деректер және басқару желілері арасындағы (мысалы, сақиналық индикатор) қиылысу салдарынан жалған сигналдар тудыруы мүмкін. Егер белгілі бір кабель деректер қосылымын қамтамасыз етпесе, әсіресе гендерлік ауыстырғыш қолданылса, нөлдік модем кабелі қажет болуы мүмкін. Гендерлік ауыстырғыштар мен нөлдік модем кабельдері стандартта көрсетілмеген, сондықтан олар үшін ресми бекітілген конструкция жоқ.

Деректер мен басқару сигналдары

Келесі кестеде жиі қолданылатын RS 232 сигналдары (спецификацияларда "тізбектер" деп аталады) және олардың ұсынылатын DB 25 коннекторларындағы пиндерінің тағайындалуы көрсетілген (стандартта анықталмаған басқа жиі қолданылатын коннекторлар үшін Сериялық порттың пиндерін қараңыз). Тізбек Бағыты DB 25 пинDE 9 пин (TIA 574) Атауы Типтік мақсаты Аббревиатурасы DTE DCE Деректер терминалы дайын DTE қосылысты қабылдауға, бастауға немесе жалғастыруға дайын. DTR Сыртқа 204 Деректерді тасымалдауды анықтау DCE қашықтан DCE-ден тасымалдаушыны қабылдауда. DCD Ішке 81 Деректер жинағы дайын DCE деректерді қабылдауға және жіберуге дайын. DSR Ішке 66 Қоңырау индикаторы DCE телефон желісінде кіріс қоңырау сигналын анықтады. RI Сыртқа 229 Жіберу сұранысы DTE DCE-ге деректерді жіберуге дайындалу туралы сұрау салады. RTS Сыртқа Ішке 47 Қабылдауға дайын DTE DCE-ден деректерді қабылдауға дайын. Егер қолданылса, RTS әрқашан қосылған деп есептеледі. RTR Ішке 47 Жіберуге рұқсат беру DCE DTE-ден деректерді қабылдауға дайын. CTS Ішке Сыртқа 58 Жіберілген деректер DTE-ден DCE-ге деректерді жеткізеді. TxD Сыртқа Ішке 23 Алынған деректер DCE-ден DTE-ге деректерді жеткізеді. RxD Ішке Сыртқа 32 Ортақ жер Жоғарыдағы барлықтары үшін нөлдік кернеудің анықтамасы. GND Ортақ 75 Қорғаныш жері Шассиге қосылған. PG Ортақ 1 Сигналдар DTE тұрғысынан аталады. Жерге қосу тізбегі басқа қосылымдар үшін ортақ қайтарым болып табылады және басқа тізбектердегі кернеулердің анықтамасы болып табылатын "нөлдік" кернеуді белгілейді. DB 25 коннекторында 1-ші пинде екінші "қорғаныш жері" бар; ол жабдықтың негіздік жеріне ішкі жағынан қосылған және кабельде немесе коннекторда сигналдық жерге қосылмауы керек.

Сақиналық индикатор

Сақиналық индикатор (RI) – DCE құрылғысынан DTE құрылғысына жіберілетін сигнал. Ол терминал құрылғысына телефон желісі қоңырау шалып жатқанын хабарлайды. Көптеген компьютерлік порттарда RI сигналының күйі өзгергенде аппараттық үзілім туындайды. Бұл аппараттық үзілімді қолдау, бағдарлама немесе операциялық жүйеге RI пинінің күйіндегі өзгерістер туралы хабар беруге мүмкіндік береді, соның салдарынан бағдарламалық жасақтама пиннің күйін үнемі тексеруге қажеттілік туындамайды. RI ұқсас ақпаратты кері бағытта жеткізетін басқа сигналға сәйкес келмейді. Сыртқы модемде сақиналық индикатордың күйі көбінесе "АА" (автожауап) шамшегімен байланысты, егер RI сигналы қоңырауды анықтаса, шамшегі жыпылықтайды. RI сигналы қоңырау үлгісін жақыннан қадағалайды, бұл бағдарламалық жасақтамаға ерекше қоңырау үлгілерін анықтауға мүмкіндік береді. Сақиналық индикатор сигналы кейбір ескі үзіліссіз қуат көздері (UPS) компьютерге электр қуатының жоғалуын хабарлау үшін қолданылады. Кейбір дербес компьютерлерді қоңырау кезінде ояту үшін конфигурациялауға болады, бұл күш режиміндегі компьютерге телефонға жауап беруге мүмкіндік береді.

RTS, CTS және RTR

Жіберуді сұрау (RTS) және жіберуді тазалау (CTS) сигналдары бастапқыда Bell 202 сияқты жартылай дуплекс (бір уақытта бір бағытта) модемдермен пайдалану үшін анықталды. Бұл модемдер қажет болмаған кезде өздерінің таратушыларын өшіреді және олар қайта қосылған кезде қабылдаушыға синхрондау преамбуласын жіберуі керек. DTE RTS-ті DCE-ге жіберу тілегін білдіреді, ал DCE-ге жауап ретінде CTS-ті DCE-мен синхрондауға рұқсат беруді талап етеді. Мұндай модемдер енді жиі қолданылмайды. DTE-нің DCE-ден кіріс деректерді уақытша тоқтату үшін пайдалана алатын сәйкес сигналы жоқ. Осылайша, стандарттың ескі нұсқаларына сәйкес, RS 232 RTS және CTS сигналдарын пайдалану асимметриялық. Бұл схема қазіргі RS 232 - RS 485 конвертерлерінде де қолданылады. RS 485 - бұл RS 232-де қарастырылмаған тұжырымдама, бір уақытта тек бір құрылғы ғана бере алатын бірнеше кіру шинасы. RS 232 құрылғысы RTS-ге RS 485 шинасын басқаруды конвертерге тапсыруды талап етеді, осылайша конвертер және RS 232 құрылғысы шинаға деректерді жібере алады. Қазіргі заманғы байланыс орталарында толық дуплекс (екі бағытта бір мезгілде) модемдер қолданылады. Мұндай жағдайда DTE-ның RTS-тен бас тартуға еш себебі жоқ. Алайда, желі сапасының өзгеруіне, деректерді өңдеудегі кідіріске және т.б. байланысты симметриялық, екі бағыттағы ағындыны бақылау қажет. Екі бағыттағы ағысты басқаруды қамтамасыз ететін симметриялық балама 1980-ші жылдардың соңында әртүрлі жабдық өндірушілері әзірлеп, нарыққа шығарды. Ол RTS сигналын қайта анықтады, бұл DTE DCE-ден деректерді қабылдауға дайын дегенді білдіреді. Бұл схема ақырында RS 232 E нұсқасында (әрине, сол кезде TIA 232 E) жаңа сигналды "RTR (Қабыл алуға дайын)" деп анықтап, кодталды, ол CCITT V.24 схемасы 133. TIA 232 E және тиісті халықаралық стандарттар жаңартылды, бұл 133 схема іске асырылған кезде RTS (Жөнелтуді сұрау) сияқты пинді бөліседі және 133 қолданылған кезде RTS әрқашан қолданылатынын DCE қабылдайды. Бұл схемада, әдетте "RTS/CTS ағынын басқару" немесе "RTS/CTS қол алысу" деп аталады (әлі де техникалық жағынан дұрыс атау "RTR/CTS" болуы мүмкін), DTE RTS-ті DCE-ден деректерді алуға дайын болған кезде, ал DCE CTS-ті DTE-ден деректерді алуға дайын болған кезде мәлімдейді. RTS және CTS-тің жартылай дуплекс модемдермен бастапқы қолданылуынан айырмашылығы, бұл екі сигнал бір-бірінен тәуелсіз жұмыс істейді. Бұл аппараттық ағысты басқарудың үлгісі. Алайда, RS 232 жабдықталған құрылғыда қол жетімді опциялардың сипаттамасындағы "жабдықтық ағысты басқару" әрқашан RTS/CTS қолды ұстап тұруды білдірмейді. Бұл протоколды пайдаланатын жабдықтар қосымша деректерді буферлеуге дайын болуы керек, өйткені қашықтағы жүйе RTR-ді жергілікті жүйе де-ассестенциялағанға дейін хабар беруді бастаған болуы мүмкін.

3 сым және 5 сым RS-232

Тек деректерді тарату, қабылдау және жерге қосудан тұратын, минималды "3 сымдық" RS 232 қосылымы, RS 232 мүмкіндіктерінің толық жиынтығы қажет болмағанда жиі қолданылады. Деректер ағыны бір бағытта болса, екі сымдық қосылыс та қолданылуы мүмкін (мысалы, салмақты мерзімді түрде жіберетін цифрлық пошта таразысы немесе RS 232 арқылы конфигурация қажет болмаған жағдайда, орналасуын мерзімді түрде жіберетін GPS қабылдағышы). Екі бағытты деректермен қатар аппараттық ағын басқару ғана қажет болғанда, RTS және CTS сымдары 5 сымдық нұсқаға қосылады.

Сирек қолданылатын белгілері

EIA 232 стандарты көптеген жүзеге асыруларда қолданылмаған бірнеше мүмкіндіктерге арналған қосылымдарды көрсетеді. Оларды қолдану үшін 25 контактілі қосқыштар мен кабельдер қажет.

Сигнал жылдамдығын таңдау

DTE немесе DCE «жоғары» немесе «төмен» деңгейдегі сигнал беру жылдамдығын көрсетуі мүмкін. Бұл жылдамдықтар, сондай-ақ жылдамдықты қай құрылғы таңдайтыны, екі құрылғыда – DTE және DCE-де конфигурациялануы тиіс. Алдын ала келісілген құрылғы 23-шы қосқышты қосу арқылы жоғары жылдамдықты таңдайды.

Loopback сынағы

Көптеген DCE құрылғыларында сынақтар үшін қолданылатын қайтару мүмкіндігі бар. Осы мүмкіндік қосылғанда, сигналдар қабылдағышқа жіберілмей, кері жіберушіге қайтарылады. Қолдау көрсетілсе, DTE жергілікті DCE құрылғысына (ол қосылған құрылғыға) 18-шы қосқышты қосу арқылы қайтару режиміне кіруін немесе қашықтағы DCE құрылғысына (жергілікті DCE құрылғысы қосылған құрылғыға) 21-ші қосқышты қосу арқылы қайтару режиміне кіруін сұрауы мүмкін. Соңғысы байланыс желісін, сондай-ақ екі DCE құрылғысын да тексереді. DCE құрылғысы сынақ режимінде болғанда, ол DTE құрылғысына 25-ші қосқышты қосу арқылы сигнал береді. Кері байланыс сынағының көп қолданылатын түрі екі жақтың да арнайы мүмкіндіктерін қажет етпейді. Аппараттық қайтару – бұл бір жалғастырғыштағы толықтыратын қосқыштарды қосатын сым (қайтару туралы қараңыз). Кері байланыс сынағы көбінесе біт қателік деңгейін тестілеуші (немесе BERT) деп аталатын арнайы DTE құрылғысымен жүргізіледі.

Уақыт сигналдары

Кейбір синхронды құрылғылар, әсіресе жоғары жылдамдықтарда, деректерді беруді синхрондау үшін сағат сигналын ұсынады. 15 және 17-ші тіреулерде DCE екі уақыт сигналын ұсынады. 15-ші тіреу – бергіш сағаты немесе жіберу уақыты (ST); DTE бұл сағат ӨШУден ҚОСЫЛУға ауысқанда (осылайша DCE битті тіркегенде ҚОСЫЛУдан ӨШУге ауысу кезінде тұрақты) дерек желісіне (2-ші тіреу) келесі битті қояды. 17-ші тіреу – қабылдау сағаты немесе қабылдау уақыты (RT); DTE дерек желісінен (3-ші тіреу) келесі битті оқиды, бұл сағат ҚОСЫЛҒАНнан ӨШУге ауысқанда. Сонымен қатар, DTE 24-ші тіреуде берілетін деректер үшін сағат сигналын (TT) ұсына алады. Деректер сағат ӨШУден ҚОСЫЛУға ауысқанда өзгертіледі және ҚОСЫЛУдан ӨШУге ауысу кезінде оқылады. TT ST-ның белгісіз ұзындықтағы және кешігуі бар кабельді кесіп өтуі, содан кейін DTE-ден тағы бір белгісіз кешігуден кейін шығуы және оны DCE-ге сол белгісіз кабельдік кешігу арқылы қайтару қажеттігін тудыратын мәселені шешу үшін пайдаланылуы мүмкін. DTE жобасында таратылған бит пен TT арасындағы байланыс бекітілуі мүмкін, ал екі сигнал да бірдей кабель ұзындығынан өтетіндіктен, TT пайдалану мәселені жояды. TT ST-ны кері байланыс арқылы жасауға болады, жіберілген деректермен сәйкестендіру үшін тиісті фазалық өзгеріс енгізіледі. ST-ның TT-ге кері байланысы DTE-ге DCE-ді жиілік анықтамасы ретінде пайдалануға және сағатты деректер уақытына сәйкес келтіруге мүмкіндік береді. SDLC, HDLC және X.25 сияқты протоколдар үшін синхронды сағаттау қажет.

Даму құралдары

RS 232 қолданатын жүйелерді әзірлеу немесе жөндеу кезінде аппараттық сигналдарды жақыннан тексеру мәселелерді анықтау үшін маңызды болуы мүмкін. Мұны деректер мен басқару сигналдарының логикалық деңгейлерін көрсететін LED-тері бар қарапайым құрылғыларды пайдалану арқылы іске асыруға болады. "Y" кабельдері бір бағыттағы барлық трафикті бақылау үшін екінші сериялық портты пайдалануға мүмкіндік береді. Сериялық желі анализаторы – бұл логикалық анализаторға ұқсас, бірақ RS 232 кернеу деңгейлеріне, қосылыстарына және қолданылған жағдайда сағат сигналдарына мамандандырылған құрылғы; ол деректерді және басқару сигналдарын жинап, сақтап, көрсетеді, бұл әзірлеушілерге оларды егжей-тегжейлі қарауға мүмкіндік береді. Кейбірлері сигналдарды жай ғана толқын түрінде көрсетеді, ал күрделірек нұсқалары ASCII немесе басқа кең таралған кодтардағы символдарды декодтау мүмкіндігін және RS 232 арқылы қолданылатын SDLC, HDLC, DDCMP және X.25 сияқты жалпы протоколдарды түсіндіруді қамтиды. Сериялық желі анализаторлары жеке құрылымдар ретінде, жалпы мақсаттағы логикалық анализаторлар мен осциллографтарға арналған бағдарламалық жасақтама және интерфейстік кабельдер ретінде, сондай-ақ жалпы жеке компьютерлер мен құрылғыларда жұмыс істейтін бағдарламалар ретінде қол жетімді.