Как работает последовательная связь Протокол RS-232
Информация, передаваемая между оборудованием для обработки данных и периферийными устройствами, представлена в форме цифровых данных, которые передаются в последовательном или параллельном режиме. Параллельная связь используется главным образом для соединений между тестовыми приборами или компьютерами и принтерами, а последовательная связь часто используется между компьютерами и другими периферийными устройствами.
Передача протокола RS232 включает в себя отправку данных по одному биту за раз по одной линии связи. Напротив, параллельная связь требует по меньшей мере столько строк, сколько битов в передаваемом слове (для 8-битного слова требуется минимум 8 строк). Последовательная передача RS232 полезна для связи на большие расстояния, тогда как параллельная предназначена для коротких расстояний или когда требуются очень высокие скорости передачи.
Стандарты RS232
Одним из преимуществ протокола RS232 является то, что он пригоден для передачи по телефонным линиям. Последовательные цифровые данные могут быть преобразованы модемом, помещены в стандартную телефонную линию голосового качества и преобразованы обратно в последовательные цифровые данные на приемном конце линии другим модемом.
Официально RS-232 определяется как «Интерфейс между терминальным оборудованием и оборудованием передачи данных с использованием последовательного двоичного обмена данными». Это определение определяет терминальное оборудование данных (DTE) как компьютер, а оборудование передачи данных (DCE) — модем. Модемный кабель имеет контакты между контактами и предназначен для подключения устройства DTE к устройству DCE.
Порт RS232
В дополнение к связи между компьютерным оборудованием по телефонным линиям протокол RS-232 в настоящее время широко используется для соединений между устройствами сбора данных и компьютерными системами. Как и в определении RS232, компьютер является оборудованием для передачи данных (DTE). Однако многие продукты интерфейса не являются оборудованием передачи данных (DCE). Нуль-модемные кабели предназначены для этой ситуации; вместо того, чтобы иметь штыревые соединения модемных кабелей, нуль-модемные кабели имеют различную внутреннюю проводку, позволяющую устройствам DTE взаимодействовать друг с другом.
Варианты кабелей
Кабели RS-232 обычно доступны с 4, 9 или 25-контактной проводкой. 25-контактный кабель Rs232 соединяет каждый контакт; 9-контактные кабели Rs232 не включают в себя многие из редко используемых соединений; 4-контактные кабели RS232 обеспечивают минимальное количество подключений и имеют перемычки для обеспечения «рукопожатия» для тех устройств, которые в этом нуждаются. Эти перемычки соединяют контакты 4, 5 и 8, а также контакты 6 и 20.
Появление IBM PC AT создало новую складку в коммуникациях RS-232. Вместо стандартного 25-контактного разъема этот компьютер и множество новых плат расширения для ПК оснащены 9-контактным последовательным портом. Чтобы подключить этот порт к стандартному 25-контактному порту, можно использовать 9–25-контактный адаптерный кабель или пользователь может создать свой собственный кабель специально для этой цели.
Выбор кабеля RS232
Основные соображения при выборе кабеля RS-232 основаны на подключаемых устройствах. Во-первых, подключаете ли вы два устройства DTE (нуль-модемный кабель) или устройство DTE к устройству DCE (модемный кабель)? Во-вторых, какие разъемы требуются на каждом конце, мужской или женский, и 25 или 9-контактный (стиль AT)? Обычно рекомендуется, чтобы пользователь получил два подключаемых устройства, а затем определил, какой кабель требуется.
Распиновка RS-232
Двоичный 0: +5 до +15 В пост. Тока (называется «пробел» или «вкл»)
Двоичный 1: от -5 до -15 В пост. Тока (называется «отметка» или «выключен»)
Двоичный 0: +3 до +13 В пост.
Двоичный 1: -3 до -13 В пост.
Начальный бит: двоичный 0
Данные: 5, 6, 7 или 8 бит
Четность: нечетное, четное, метка или пробел (не используется с 8-битными данными)
Стоповый бит: двоичный 1, один или два бита
Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нашей группой поддержки. Tenveo будет рад помочь вам решить любые проблемы с RS-232, с которыми вы можете столкнуться.
Как подключить кучу старого RS232 оборудования по USB без регистрации и sms (STM32 + USB-HID)
Как обычно я предлагаю заняться странным — попробовать подключить несколько старых RS232 устройств, через один USB порт с помощью синей изоленты и смекалки. Статья не будет большой, скорее это описание что где взять и зачем вообще все это делать.
Зачем?
Нужно это бывает когда некий специальный аппаратный комплекс, состоящий из отдельных устройств и который выполняет какую-то единый функционал, вдруг начинают модифицировать. Разумеется что можно попробовать найти комплекс оборудования по новее, но в реальной жизнь на это идут очень редко. Начинают модифицировать то что есть. Иногда вдумчиво, но чаще как получится.
Как правило «мозгами» такого комплекса является компьютер у которого 100500 выходов RS232. Из примеров могу привести место кассира в супермаркете, банкоматы и тому подобное. С первым случаем столкнулся я.
Эти компьютеры не блещут мощностью, но отличаются космической стоимостью. Естественно он перестает отвечать требованиям современных технологий и многим приходит в голову идея заменить их на обычный ПК и получить приличную мощность по адекватной цене, однако быстро выясняется что RS232 на новых ПК вымер как класс. Теперь этот интерфейс стал сугубо специализированным. Соответственно надо или самостоятельно прикручивать кучу RS232 или искать уже готовое спец решение.
Разумеется что можно заменить само оборудование, но если вы посмотрите сколько стоит стационарный лазерный сканер приличной фирмы и помножите эту цену на их количество то передумаете.
Люди не посвященный в тему сразу радостно покупают пучок китайских USBtoRS232 переходников, а дальше все идет очень печально. Лучше этого не делать. Вторым вариантом является покупка специализированной платы расширения с кучей RS232. Этот вариант уже лучше и имеет право на жизнь, но тоже имеет свои недостатки. Например стоимость и проблемы с дровами если используется не Windows или не та версия. Так же не маловажным фактором является доступность в будущем, так как что-то выходит из строя и парк может расширятся в будущем. Потом оказывается что конкретная модель уже не выпускается или не постановляется в конкретную местность и т.д. В общем привязывать себя к конкретному устройству это всегда опасно, особенно если можно этого не делать.
Пробуем что-то сделать
Может показаться странным что примитивные RS232 устройства так сложно и дорого подключить по нормальному если по сути там обычно простые протоколы и примитивный физический уровень. А все потому что обычно подобные аппаратные комплексы используются в коммерческих доходных сферах и покупка оборудования по таким ценам оправдана, а само оборудование уже перешло в разряд специального. Спец оборудование = спец цена вопроса.
Однако все это не мешает попробовать собрать свой бюджетный велосипед. Бонусом получим возможность менять поведение такого своеобразного RS232 мультиплексора и полностью обойдем проблему написания USB драйверов. HID профиль поддерживается почти везде.
Однажды я прочел отличную статью автора RaJa До этого я интересовался USB, но до практики не доходило. В наличии у меня было несколько дешевых отладочных плат, китайских клонов Blue Pill на микроконтроллере Stm32f103c8t6. Сама история и идея создания этой платы очень интересная, стоит поинтересоваться.
Этот микроконтроллер отличается тем что имеет три UART и аппаратную поддержку USB. Это то что может быть нам интересно в разрезе нашей задумки, а вообще микроконтроллер на этой плате, работает на частоте 72Mhz и по характеристикам порвет любое Arduino схожего формфактора. Но самое главное преимущество это повсеместная распространенность этой платы. Я не знаю более простых и дешевых способов пощупать «железный» USB.
Добавив три дешевых преобразователя RS232toUART MAX2323 и немного «рассыпухи» можно собрать своеобразный конвертер интерфейса 3хRS232 USB.
В моем случае нужно было подключить три RS232 устройства к Raspberry Pi 3. Если использовать обычные RS232 USB переходники то в итоге сталкиваешься с тем что в системе куча одинаковых устройств к которым не понятно что подключено и все это дико глючит, а выглядит еще более печально.
Если вы немного капнете в сторону какие микросхемы USB to UART доступны повсеместно, то обнаружите что там полно подделок. Думаю не стоит объяснять как это все потом себя ведет с оригинальными драйверами. И никто не сможет гарантировать вам что даже брендовые переходники вдруг не закупят левую партию микросхем. Удешевление производства оно происходит повсеместно.
В итоге придумалась примерно такая простая схема коммутации ее даже можно изобразить в стиле Arduino:
Я отломал резистор который подтягивает D+ к питанию и сделал эту подтяжку управляемой с помощью транзистора. Она отвечает за опознание устройства на USB шине.
Распиновка разъемов RS232 в программе (Fritzing) где я набрасывал схему странноватая, но думаю никому не составит труда найти ее в интернете, контакты задействованы как обычно 2,3 и 5. А еще удобнее будет использовать платы конвертера UART to RS232 котором уже присутствует разъем RS232.
Low Level
Код для микроконтроллера я писал и отлаживал с помощью IDE EmBitz (если честно то я был удивлен как легко завелась эта IDE, особенно после танцев с бубном вокруг CooCox. ). За основу взял проект из статьи выше. Это первый пример который у меня заработал сразу после заливки.
Я добавил работу с тремя UART и изменил структуру HID репортов так чтобы обмен с ПК шел всегда по 64 байта с контрольной суммой (crc8).
Попытался организовать автопереподключение устройства если соединение по USB не прошло корректно. Не претендую на супер алгоритм, должен признать что не являюсь специалистом по USB. Отдельный транзистор, отображенный на схеме, управляемый отдельным пином B5 подтягивает одну из сигнальных линий USB к питанию что имитирует включение устройства и хост проводит инициализацию устройства. Если попытка не удачная то происходит переподключение.
Было замечено что в Linux (Raspbian) процент не успешных подключений значительно меньше чем в Win 10, возможно этот результат получился из-за моих локальных технических условий.
Общий алгоритм похож на примитивный маршрутизатор, принимая пакет по USB мы смотрим какому UART оно предназначено и пересылаем туда, в обратную сторону аналогично. Есть немного обработки самих пакетов но это относится к конкретному RS232 оборудованию которое я подключал. Это были: экран покупателя Datecs dpd-201, стационарный лазерный сканер штрихкодов Datalogic Magellan 8300 и весы Digi DS890.
На фото выше тестовый образец устройства содержит еще DC-DC шим преобразователь питания на микросхеме MP2307.
Это нужно для того чтобы питать устройство от напряжения 10-24В (входное) и иметь возможность подключить дисплей покупателя который питается от такого же напряжения. После DC-DC шим преобразователя поулчаем 3.3В для всех остальных модулей. Для этого дисплея так же установлен «телефонный» разъем вместо RS232, не хотелось перепаивать стоковый штекер.
High level
Вторая часть софта это примеры и тесты собранные в сумбурный проект на Java написанный IDE IDEA. Предполагается что работа с устройством интегрируется в софт высокого уровня используя различные обертки по работе с USB стеком в зависимости от языка на кортом этот софт пишется. Сейчас сложно найти такой ЯП чтобы под него не существовало таких оберток. Отдельно для староверов отмечу что java и usb совместимы если готовить правельно, это доказано практикой и используется в коммерческом проекте.
В процессе тестирования выяснилось что работа в Linux и Windows с USB HID несколько отличается, работа отлаживалась через две библиотеки usb4java и hid4java. Работа через последнюю используется в Linux (Raspberry Pi 3).
Разница заключается в том что в Windows можно обратится напрямую к USB устройству даже если оно зарегистрировано как HID и писать\читать его конечные точки (endpoint). В Linux же приходится работать с hid устройством. То есть устанавливается стандартный драйвер hid и всё, работайте только с ним пожалуйста. Работа таким образом происходит немного медленнее чем напрямую, но напрямую тоже возможно если убедить систему не ставить драйвера. Это реально.
Как и обещал не растягиваю статью и не привожу подробное описание кода, те пару человек кому интересно могут посмотреть проекты и поиграться в живую, а остальным думаю будет полезнее принять к сведению что есть такое решение и прибегнуть к более глубокому изучению в случае необходимости.
Заключение
Представленное устройство это лишь одни из примеров как довольно легко можно приобщится к процессу создания нативных USB устройств и перестать наконец использовать переходники.
Не забываем плюсовать RaJa автора статью в которых на пальцах объясняется как пощупать железный USB и сохранить желание разбираться дальше.
Как использовать протокол RS232 на ноутбуке
Протокол RS232, также известный как интерфейс UART (Универсальный Асинхронный Приёмопередатчик), является стандартом связи между компьютером и внешними устройствами. Он широко используется для подключения различных периферийных устройств, таких как принтеры, сканеры, модемы, а также микроконтроллеры и другие встраиваемые системы.
Если вы хотите использовать устройство, обладающее интерфейсом RS232, с ноутбуком, то вам потребуется специальный адаптер. Этот адаптер обеспечивает соединение между RS232 портом устройства и портом USB на вашем ноутбуке. После подключения адаптера, ваш ноутбук сможет взаимодействовать с подключенными устройствами через протокол RS232.
Прежде чем подключать адаптер, убедитесь, что на вашем ноутбуке установлены драйвера для работы с RS232. Обычно эти драйвера поставляются вместе с адаптером или могут быть загружены с официального веб-сайта производителя. После установки драйверов подключите адаптер к ноутбуку с помощью USB-порта.
Протокол RS232: основные принципы работы и возможности подключения
Протокол RS232 (расширенный стандарт передачи данных) — это один из самых используемых протоколов для последовательной передачи данных между компьютерами и другими устройствами. Он был разработан компанией EIA (Electronic Industries Association) для использования в современных компьютерах и периферийных устройствах.
Основной принцип работы протокола RS232 связан с передачей данных в последовательном формате по одной линии связи. Это означает, что данные передаются одним битом за раз. Каждый символ, передаваемый через RS232, представлен с помощью комбинации из 8 бит (байт). Протокол RS232 обеспечивает одновременную передачу данных как в одном, так и в двух направлениях.
Для подключения устройств, использующих протокол RS232, к ноутбуку необходимо наличие специального порта RS232 или использование адаптера интерфейса USB-RS232. Порт RS232 имеет вид 9-контактного разъема (DB9). Адаптер USB-RS232 обеспечивает преобразование данных из формата USB в формат RS232 и наоборот.
Подключение устройства по протоколу RS232 к ноутбуку можно осуществить следующими шагами:
- Проверьте наличие порта RS232 или адаптера USB-RS232 на вашем ноутбуке.
- Убедитесь, что у вас есть соответствующий кабель для подключения устройства к порту RS232 или к адаптеру USB-RS232. Кабель должен иметь разъемы для подключения к устройству и порту RS232 или адаптеру USB-RS232.
- Подключите один конец кабеля к устройству, а другой — к порту RS232 или адаптеру USB-RS232 на ноутбуке. Убедитесь, что кабель правильно вставлен, так как неправильное подключение может привести к неработоспособности.
- Убедитесь, что устройство подключено и включено.
- Установите драйверы, если это необходимо. Некоторые устройства требуют установки драйверов для правильной работы.
- Запустите программу или приложение, которое будет использовать устройство по протоколу RS232. Программа должна быть сконфигурирована для работы с соответствующими параметрами RS232, такими как скорость передачи данных (baud rate), контроль четности (parity control) и длина стоп-бита (stop bit length).
Протокол RS232 имеет широкий спектр применений. Он может использоваться для подключения и управления различными устройствами, такими как модемы, принтеры, сканеры штрих-кода, весы, GPS-навигаторы и другие периферийные устройства.
Основные принципы работы и возможности подключения по протоколу RS232 являются важными для понимания и использования этого протокола в современных вычислительных системах.
Обзор протокола RS232 и его роль в связи с компьютером
Протокол RS232 (Recommended Standard 232) является одним из самых распространенных способов передачи данных между компьютерами и периферийными устройствами. RS232 определяет определенные стандарты для физического соединения и коммуникационных сигналов, которые обеспечивают надежную и стабильную передачу данных.
RS232 использует последовательный способ передачи данных, что означает, что биты данных передаются последовательно, по одному биту за раз. В отличие от параллельной передачи данных, где каждый бит передается одновременно через отдельные провода, RS232 использует один провод для передачи данных и один провод для приема данных. Это позволяет более простым и дешевым устройствам быть использованными для связи.
Протокол RS232 используется для связи с различными устройствами, такими как модемы, принтеры, сканеры штрих-кодов, контроллеры, платы расширения и многие другие. Он широко применяется в различных областях, включая промышленность, автоматизацию, телекоммуникации и компьютерные сети.
Соединение между компьютером и устройством, использующим протокол RS232, обычно осуществляется с помощью специального кабеля, называемого RS232 кабелем. Этот кабель имеет разъемы DB9 или DB25 на одном конце для подключения к порту на компьютере и разъем соответствующего типа на другом конце для подключения к устройству.
Компьютеры обычно имеют порты RS232, которые могут быть использованы для подключения устройств, поддерживающих этот протокол. Однако в большинстве современных ноутбуков порты RS232 отсутствуют, поэтому для подключения устройств по протоколу RS232 к ноутбуку может потребоваться использование специального адаптера USB-RS232.
Протокол RS232 имеет огромное значение для связи с компьютером, поскольку обеспечивает стабильную и надежную передачу данных. Он используется для подключения различных устройств и позволяет им взаимодействовать с компьютером, передавать данные и выполнять команды. Благодаря протоколу RS232 возможно подключение и использование множества периферийных устройств, что делает его неотъемлемой частью современных компьютерных систем.
Вопрос-ответ
Могу ли я подключить устройство с портом RS232 к своему ноутбуку?
Да, вы можете подключить устройство с портом RS232 к своему ноутбуку, но вам понадобится USB-адаптер с RS232 портом.
Какую программу мне нужно использовать для работы с устройством, подключенным через RS232?
Вы можете использовать различные программы для работы с устройствами, подключенными через RS232, в зависимости от ваших потребностей. Некоторые популярные программы включают в себя RealTerm, TeraTerm и PuTTY.
Как подключить устройство с портом RS232 к ноутбуку через USB-адаптер?
Чтобы подключить устройство с портом RS232 к ноутбуку через USB-адаптер, вам нужно вставить USB-адаптер в свободный USB-порт ноутбука, а затем подключить устройство к RS232 порту адаптера.
Мне нужно установить драйверы для USB-адаптера RS232?
Да, перед использованием USB-адаптера RS232 на вашем ноутбуке, вам может понадобиться установить драйверы для адаптера. Обычно драйверы поставляются вместе с адаптером или их можно скачать с веб-сайта производителя.
Как настроить программу для работы с устройством, подключенным через RS232?
Настройка программы зависит от конкретной программы, которую вы используете. Обычно вам нужно выбрать правильный COM-порт, установить скорость передачи данных и другие параметры в соответствии с требованиями вашего устройства.
Как проверить, работает ли подключение к устройству через RS232?
Для проверки работоспособности подключения к устройству через RS232 вы можете отправить команду устройству и проверить ответ. Вы также можете использовать специальные программы для мониторинга портов для отображения входящих и исходящих данных.
Рассмотрим детали последовательного интерфейса RS232
Передача протокола RS 232 включает в себя отправку данных по одному биту за раз по одной линии связи. Напротив, параллельная связь требует по меньшей мере столько строк, сколько битов в передаваемом слове (для 8-битного слова требуется минимум 8 строк). Последовательная передача RS 232 полезна для связи на большие расстояния, тогда как параллельная предназначена для коротких расстояний или, когда требуются очень высокие скорости передачи информации.
Стандарты интерфейса RS 232
Одним из преимуществ протокола RS 232 является то, что он пригоден для передачи по телефонным линиям. Последовательные цифровые данные могут быть преобразованы модемом, помещены в стандартную телефонную линию голосового качества и преобразованы обратно в последовательные цифровые данные на приемном конце линии другим модемом. Официально RS-232 определяется как «Интерфейс между терминальным оборудованием и оборудованием передачи данных с использованием последовательного двоичного обмена данными». Понятие определяет терминальное оборудование данных (DTE) как компьютер, а оборудование передачи данных (DCE) — модем. Модемный кабель имеет контакты между контактами и предназначен для подключения устройства DTE к устройству DCE. Интерфейс RS-232 широко используется для соединений между устройствами сбора данных и компьютерными системами. Устройства RS 232 определяются как DTE (обычно компьютер) или DCE (обычно интерфейсное устройство). При подключении устройства DCE к компьютеру (DTE) требуется прямое соединение. Однако не все интерфейсные устройства или системы сбора данных являются DCE, для них требуется специальный нуль-модемный кабель, который «пересекает» необходимые сигнальные провода.
Порт RS 232
В дополнение к связи между компьютерным оборудованием по телефонным линиям протокол RS-232 в настоящее время широко используется для соединений между устройствами сбора данных и компьютерными системами. Как и в определении RS 232, компьютер является оборудованием для передачи данных (DTE). Однако многие устройства не являются оборудованием передачи данных (DCE). Для этой ситуации предназначены нуль-модемные кабели; вместо того, чтобы иметь прямые соединения модемных кабелей, нуль-модемные кабели имеют отличную от них внутренние соединения, чтобы устройства DTE могли обмениваться данными друг с другом.
Разновидности кабелей для последовательного соединения
Кабели RS-232 обычно доступны с 4, 9 или 25-контактной проводкой. 25-контактный кабель RS 232 соединяет каждый контакт; 9-контактные кабели RS232 не включают в себя многие из редко используемых соединений; 4-контактные кабели RS 232 обеспечивают минимальное количество подключений и имеют перемычки для обеспечения «рукопожатия» для тех устройств, которые в этом нуждаются. Эти перемычки соединяют контакты 4, 5 и 8, а также контакты 6 и 20. Появление IBM PC AT открыло новую эру в коммуникациях RS 232. Вместо стандартного 25-контактного разъема этот компьютер и множество новых плат расширения для ПК оснащены 9-контактным последовательным портом. Чтобы подключить этот порт к стандартному 25-контактному порту, можно использовать 9–25-контактный адаптер.
Выбор кабеля RS 232
Основные соображения при выборе кабеля RS-232 основаны на подключаемых устройствах. Во-первых, подключаете ли Вы два устройства DTE (нуль-модемный кабель) или устройство DTE к устройству DCE (модемный кабель)? Во-вторых, какие разъемы требуются на каждом конце, мужской (Male, типа вилка) или женский (Female, типа розетка), и 25 или 9-контактный (стиль AT)? Обычно рекомендуется, чтобы пользователь получил два подключаемых устройства, а затем определил, какой кабель требуется.
Подключение интерфейса RS 232
Большинство устройств RS-232 будут работать только с 3 сигнальными проводами: Transmit (TX), Receive (RX) и Ground (GND). Чтобы два устройства RS-232 могли обмениваться данными, необходимо подключить TX от одного устройства к RX второго и наоборот. Контакты заземления должны быть соединены вместе. Имейте в виду, что 25-контактный порт RS-232 на ПК транслирует на контакт 2 и получает на контакт 3, а заземление — на контакт 7. 9-контактный порт RS-232 на ПК передает на контакт 3, получает на контакт 2 и Земля — это контакт 5. Вы не можете просто соединить два устройства последовательным кабелем просто потому, что разъемы подходят. Вы должны проверить функции каждого контакта на каждом устройстве, а также проверить, является ли кабель прямым или нуль-модемным.
Распиновка RS-232
Уровни напряжения:
Двоичный 0: +5 до +15В при постоянном токе (называется «пробел» или «вкл»)
Двоичный 1: от -5 до -15В при постоянном токе (называется «отметка» или «выключен»)
Полученный сигнал:
Двоичный 0: +3 до +13В при постоянном токе
Двоичный 1: -3 до -13В при постоянном токе
Формат данных
Начальный бит: двоичный 0
Данные: 5, 6, 7 или 8 бит
Четность: нечетное, четное, метка или пробел (не используется с 8-битными данными)
Стоповый бит: двоичный 1, один или два бита