Ein detailliertes Verständnis des seriellen RS-232-Ports

„Serial Port“ ist die Abkürzung für serielle Kommunikationsschnittstelle. „Serielle Kommunikation“ bezeichnet eine Kommunikationsmethode, bei der Daten Stück für Stück der Reihe nach übertragen werden. Zu den gängigen seriellen Anschlüssen gehören RS-232 und RS-485. Obwohl die serielle Kommunikation schon vor geraumer Zeit entwickelt wurde, wird sie in der heutigen industriellen Automatisierungs- und Steuerungsbranche immer noch weit verbreitet eingesetzt. In diesem Artikel werfen wir einen detaillierten Blick auf den seriellen RS-232-Anschluss. Dieser Artikel behandelt die folgenden Themen:
1. Die Geschichte von RS232

2. Die RS232-Schnittstelle

3. Elektrische Signale in RS232

4. Level-Shifting ICs für RS232

5. Datenübertragung in RS232

2. RS-232-Schnittstelle

Vor der F-Version nutzte RS-232 eine 25-polige serielle Schnittstelle, die es in zwei Ausführungen gab: männlich und weiblich. Der männliche Anschluss wird für DTE-Geräte und der weibliche Anschluss für DCE-Geräte verwendet, wie in der Abbildung unten dargestellt

Der 25-polige serielle Anschluss verfügt über zu viele Pins, was die Verwendung umständlich macht. Um den seriellen RS232-Anschluss zu vereinfachen, definiert die F-Version einen 9-poligen seriellen Anschluss, der außerdem sowohl einen Stecker (für DTE) als auch eine Buchse (für DCE) enthält, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Eine SPS gilt als DTE-Gerät und ihr serieller RS-232-Anschluss ist ein Stecker. Beispielsweise verfügt das serielle RS-232-Modul CM1241 für die S7-1200 über einen seriellen Steckeranschluss, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Für die Kommunikation zwischen einem DTE und einem DTC kann eine direkte Verbindung verwendet werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Für die Kommunikation zwischen zwei DTEs (z. B. einer SPS und einem Barcodescanner) sollte eine Querverbindung-verwendet werden. Alle Pins können miteinander verbunden werden, wie in der Abbildung unten gezeigt:

Sie können eine minimale Verbindungsmethode verwenden und nur drei Drähte verwenden, um die TxD- und RxD-Pins beider Geräte zu verbinden und sie gemeinsam zu erden, wie in der Abbildung unten gezeigt:

Diese Art von Verbindung, bei der das DTE eine direkte Verbindung zum DCE herstellt, ohne über das DCE zu gehen, wird auch als „Nullmodem“-Verbindung bezeichnet, und das für diese Art von Verbindung verwendete Kabel wird als „Nullmodem“-Kabel oder Crossover-Kabel bezeichnet.

5. RS-232-Datenübertragung

Das erste Konzept bei der Datenübertragung ist die Baudrate. Wie wir wissen, überträgt die serielle Kommunikation Daten bitweise, wobei die Übertragungseinheit das Bit ist. Daher ist die Baudrate als die Anzahl der pro Zeiteinheit übertragenen Bits definiert. Die international akzeptierte Zeiteinheit ist die Sekunde (s), daher ist die Einheit der Baudrate Bit/s (b/s), auch geschrieben als bps (Bits pro Sekunde).

Es gibt einen bestimmten Bereich von Baudraten (keine willkürlichen Werte); Zu den gängigen Baudraten gehören 9.600, 38.400, 56.000 und 115.200. Es gibt auch viele andere Werte; Die kommunizierenden Parteien müssen sich lediglich auf die gleiche Baudrate einigen.

RS-232 ist ein Punkt-Punkt-zu-Punkt-Kommunikationsprotokoll. Sein Datenrahmen besteht aus vier Teilen: dem Startbit, den Datenbits, dem Paritätsbit und dem Stoppbit.

Startbit: Länge 1, Datenwert entspricht logisch 0, was den Beginn der Datenübertragung anzeigt;

Datenbits: Länge 8 oder 7, die die tatsächlich übertragenen Daten darstellen;

Paritätsbit: Länge 0 (keine Parität) oder 1 (ungerade oder gerade Parität);

Stoppbit: Länge 1, 1,5 oder 2; der Datenwert ist eine logische 1, was das Ende des Datenrahmens anzeigt;

Unter der Annahme, dass eine RS232-Kommunikation mit 7 Datenbits, ungerader Parität und 2 Stoppbits konfiguriert ist, werden der Rahmen und die logischen Werte in der folgenden Abbildung dargestellt