Protocolo de comunicación serial RS232: conceptos básicos, funcionamiento y especificaciones

Uno de los protocolos de comunicación más antiguos y populares que se utiliza en industrias y productos comerciales es el protocolo de comunicación RS232 l. El término RS232 significa "Estándar recomendado 232" y es un tipo de comunicación en serie que se utiliza para la transmisión de datos normalmente en distancias medias. Se introdujo en la década de 1960 y se ha abierto camino en muchas aplicaciones como impresoras de computadora, dispositivos de automatización de fábricas, etc. Hoy en día existen muchos protocolos de comunicación modernos como RS485, SPI, I2C, CAN, etc. Puede consultarlos si está interesado. En este artículo, comprenderemos los conceptos básicos del protocolo RS232 y cómo funciona.

¿Qué es una comunicación en serie?

En telecomunicaciones, el proceso de envío de datos secuencialmente a través de un bus de computadora se denomina comunicación en serie, lo que significa que los datos se transmitirán bit a bit. Mientras está en comunicación en paralelo, los datos se transmiten en un byte (8 bits) o carácter en varias líneas de datos o buses a la vez. La comunicación en serie es más lenta que la comunicación en paralelo, pero se utiliza para transmisiones de datos largas debido a razones prácticas y de menor costo.

Ejemplo para entender:

Comunicación en serie: dispara a un objetivo con ametralladoras, donde las balas llegan una por una al objetivo.

Comunicación paralela: estás disparando a un objetivo con una escopeta, donde llegan muchas balas al mismo tiempo.

Modos de transferencia de datos en comunicación en serie:

Transferencia de datos asincrónica: el modo en el que los bits de datos no se sincronizan mediante un pulso de reloj. El pulso de reloj es una señal que se utiliza para la sincronización del funcionamiento en un sistema electrónico.
Transferencia de datos síncrona: el modo en el que los bits de datos se sincronizan mediante un pulso de reloj.

Características de la comunicación en serie:

La tasa de baudios se utiliza para medir la velocidad de transmisión. Se describe como el número de bits que pasan en un segundo. Por ejemplo, si la velocidad en baudios es de 200, se pasan 200 bits por segundo. En líneas telefónicas, las velocidades en baudios serán 14400, 28800 y 33600.
Los bits de parada se utilizan para un solo paquete para detener la transmisión, que se indica como "T". Algunos valores típicos son 1, 1,5 y 2 bits.
El bit de paridad es la forma más sencilla de comprobar los errores. Hay cuatro tipos, es decir, pares impares, marcados y espaciados. Por ejemplo, si 011 es un número, el bit de paridad = 0, es decir, paridad par y la paridad = 1, es decir, paridad impar.

¿Qué es RS232?

RS232C "Estándar recomendado 232C" es la versión reciente del estándar de 25 pines, mientras que RS232D, que es de 22 pines. En el tipo D macho de la nueva PC que es de 9 pines.

RS232 es un protocolo estándar utilizado para la comunicación en serie, se utiliza para conectar la computadora y sus dispositivos periféricos para permitir el intercambio de datos en serie entre ellos. A medida que obtiene el voltaje para la ruta utilizada para el intercambio de datos entre los dispositivos. Se utiliza en comunicaciones en serie de hasta 50 pies con una velocidad de 1,492 kbps. Como lo define EIA, el RS232 se utiliza para conectar el equipo de transmisión de datos (DTE) y el equipo de comunicación de datos (DCE).

Receptor y transmisor de datos asíncronos universal (UART) utilizado en conexión con RS232 para transferir datos entre la impresora y la computadora. Los microcontroladores no pueden manejar este tipo de niveles de voltaje, los conectores están conectados entre las señales RS232. Estos conectores se conocen como conector DB-9 como puerto serie y son de dos tipos: conector macho (DTE) y conector hembra (DCE).

especificaciones electricas

Analicemos las especificaciones eléctricas de RS232 que se indican a continuación:

Niveles de voltaje: RS232 también se usa como nivel de tierra y 5V. Binary 0 funciona con voltajes de + 5V a + 15Vdc. Se llama 'ENCENDIDO' o espaciado (nivel de alto voltaje) mientras que Binary 1 funciona con voltajes de hasta -5V a -15Vdc. Se llama "APAGADO" o marcado (nivel de voltaje bajo).
Nivel de voltaje de la señal recibida: Binary 0 funciona con los voltajes de señal recibida hasta + 3V a +13 Vdc y Binary 1 trabaja con voltajes de hasta -3V a -13 Vdc.
Impedancias de línea: la impedancia de los cables es de hasta 3 ohmios a 7 ohmios y la longitud máxima del cable es de 15 metros, pero la nueva longitud máxima en términos de capacitancia por unidad de longitud.
Voltaje de operación: El voltaje de operación será 250 V CA máx.
Clasificación actual: La clasificación actual será de 3 amperios como máximo.
Voltaje que soporta dieléctrico: 1000 VCA mín.
Velocidad de respuesta: la velocidad de cambio de los niveles de señal se denomina Velocidad de respuesta. Con su velocidad de respuesta es de hasta 30 V / microsegundo y la velocidad de bits máxima será de 20 kbps.

¿Cómo funciona RS232?

RS232 funciona en la comunicación bidireccional que intercambia datos entre sí. Hay dos dispositivos conectados entre sí, el equipo de transmisión de datos (DTE) y el equipo de comunicación de datos (DCE) que tiene pines como TXD, RXD y RTS y CTS. Ahora, desde la fuente DTE, el RTS genera la solicitud para enviar los datos. Luego, desde el otro lado, el DCE, el CTS, despeja el camino para recibir los datos. Después de despejar una ruta, enviará una señal al RTS de la fuente DTE para enviar la señal. Luego, los bits se transmiten del DTE al DCE. Ahora de nuevo de DCEfuente, la solicitud puede ser generada por RTS y CTS de fuentes DTE despeja la ruta para recibir los datos y da una señal para enviar los datos. Este es todo el proceso a través del cual tiene lugar la transmisión de datos.

TXD	TRANSMISOR
RXD	RECEPTOR
RTS	PETICION PARA ENVIAR
CTS	CLARO PARA ENVIAR
GND	SUELO

Por ejemplo: Las señales configuradas en lógica 1, es decir, -12V. La transmisión de datos comienza desde el siguiente bit y para informar esto, el DTE envía el bit de inicio al DCE. El bit de inicio es siempre '0', es decir, +12 V y los siguientes 5 a 9 caracteres son bits de datos. Si usamos el bit de paridad, entonces se pueden transmitir datos de 8 bits, mientras que si no se usa la paridad, entonces se transmiten 9 bits. Los bits de parada son enviados por el transmisor cuyos valores son 1, 1,5 o 2 bits después de la transmisión de datos.

Especificación mecánica

Para especificaciones mecánicas, tenemos que estudiar sobre dos tipos de conectores que son DB-25 y DB-9. En DB-25, hay 25 pines disponibles que se utilizan para muchas de las aplicaciones, pero algunas de las aplicaciones no utilizaron los 25 pines completos. Por lo tanto, el conector de 9 pines está hecho para la conveniencia de los dispositivos y equipos.

Ahora, aquí estamos discutiendo el conector de clavijas DB-9 que se usa para la conexión entre microcontroladores y conector. Son de dos tipos: conector macho (DTE) y conector hembra (DCE). Hay 5 pines en la fila superior y 4 pines en la fila inferior. A menudo se le llama conector DE-9 o tipo D.

Estructura de pines del conector DB-9:

Pin Descripción Conector DB-9:

PIN No.	Nombre de PIN	Pin Descripción
1	CD (detección de portadora)	Señal entrante del DCE
2	RD (recibir datos)	Recibe datos entrantes de DTE
3	TD (transmisión de datos)	Enviar datos salientes a DCE
4	DTR (terminal de datos listo)	Señal de apretón de manos saliente
5	GND (tierra de señal)	Voltaje de referencia común
6	DSR (conjunto de datos listo)	Señal de saludo entrante
7	RTS (solicitud de envío)	Señal saliente para controlar el flujo
8	CTS (Borrar para enviar)	Señal entrante para controlar el flujo
9	RI (indicador de anillo)	Señal entrante del DCE

¿Qué es el apretón de manos?

El protocolo de enlace es el proceso que se utiliza para transferir la señal del DTE al DCE para realizar la conexión antes de la transferencia real de datos. La mensajería entre el transmisor y el receptor se puede realizar mediante un protocolo de enlace.

Hay 3 tipos de procesos de protocolo de enlace denominados: -

Sin apretón de manos:

Si no hay protocolo de enlace, el DCE lee los datos ya recibidos mientras que el DTE transmite los datos siguientes. Todos los datos recibidos almacenados en una ubicación de memoria conocida como búfer del receptor. Este búfer solo puede almacenar un bit, por lo que el receptor debe leer el búfer de memoria antes de que llegue el siguiente bit. Si el receptor no puede leer el bit almacenado en el búfer y llega el siguiente bit, el bit almacenado se perderá.

Como se muestra en el diagrama siguiente, un receptor no pudo leer la 4 ^º bit hasta el 5 ^º llegada bit y este resultado primordial de 4 ^º poco a 5 ^ésimo bit y 4 ^º se pierde poco.

Apretón de manos de hardware:

Utiliza puertos serie específicos, es decir, RTS y CTS para controlar el flujo de datos.
En este proceso, el transmisor le pregunta al receptor que está listo para recibir datos, luego el receptor verifica que el búfer esté vacío, si está vacío, le dará la señal al transmisor de que estoy listo para recibir datos.
El receptor da la señal al transmisor para que no envíe ningún dato mientras los datos ya recibidos no se puedan leer.
Su proceso de trabajo es el mismo que el descrito anteriormente en el apretón de manos.

Protocolo de enlace de software:

En este proceso, hay dos formas, es decir, X-ON y X-OFF. Aquí, 'X' es el transmisor.
X-ON es la parte en la que reanuda la transmisión de datos.
X-OFF es la parte en la que pausa la transmisión de datos.
Se utiliza para controlar el flujo de datos y evitar pérdidas durante la transmisión.

Aplicaciones de la comunicación RS232

La comunicación en serie RS232 se utiliza en PC de generación anterior para conectar dispositivos periféricos como mouse, impresoras, módem, etc.
Hoy en día, RS232 es reemplazado por USB avanzado.
También se utiliza en máquinas PLC, máquinas CNC y servocontroladores porque es mucho más económico.
Todavía lo utilizan algunas placas de microcontroladores, impresoras de recibos, sistemas de punto de venta (PoS), etc.