استاندارد RS-232 توسط سازمان صنایع الکترونیک (EIA) در سال ۱۹۶۲ به وجود آمد. RS-232c  در سال ۱۹۶۹ معرفی گشت و ویرایش چهارم این استاندارد در سال۱۹۸۷ با نام RS-232D ارائه شد. ورژن بعدی با نام EIA/TIA-232-E در سال ۱۹۹۱ و آخرین ورژن آن تا به حال RS-232F است که در سال ۱۹۹۷ معرفی شد.

EIA-232 / TIA-232  دیگر نام های این استاندارد هستند.

اگر بخواهیم RS-232 را با مدل هفت لایه‌ای OSI  مطابقت دهیم، در لایه هفتم یعنی لایه فیزیکی جای خواهد گرفت.و مشخصات لایه های بالا از جمله کدگذاری کاراکتر و همچنین قالب بندی کاراکتر (مثل بیت شروع و پایان یا بیت توازن) در قالب این استاندارد قرار نمی گیرد و معمولا به وسیله ی نرم افزار تعیین و تفسیر می شوند.

OSI Layers

نرخ تبادل اطلاعات:

استاندارد اولیه RS-232 سقف ماکزیمم نرخ بیت را ۲۰٫۰۰۰bps  تعریف کرده است در حالی که بسیاری از تجهیزات جانبی مثل مودم ها به نرخ هایی بالاتر مانند ۳۸٫۴۰۰ ، ۵۷٫۶۰۰ و ۱۱۵٫۲۰۰ نیاز دارند. این نیاز با ارائه RS-232E به خوبی پوشش داده شد.

سطوح سیگنال RS23:

در این استاندارد سطح ولتاژ ۳+ تا ۱۲+ نمایانگر وضعیت Space یا صفر منطقی و بازه ی ۳- تا ۱۲- ولت نمایشگر وضعیت Mark یا یک منطقی می باشد. این در حالی است که تجهیزات استاندار TTL با سطوح بین ۰ و ۵ ولت کار می کنند. برای تبدیل ولتاژ RS232 و TTL به یکدیگر باید از مبدل های ولتاژ استفاده کرد

 ۱۲ ولت، ولتاژ نامی در حالت بی باری  و جریان نامی بین ۷ تا ۱۰ میلی آمپر در حالت اتصال کوتاه است. استاندارد RS232 برای وسایل استاندارد با مقاومت بین ۳ تا ۷ کیلو اهم طراحی شده است و بنابراین با افزایش جریان، ولتاژ پورت شدیدا افت می کند و معمولا به ازای هر میلی آمپر جریان اضافی، ۱ الی ۲ ولت فشار کم می شود و در نهایت روی حدود ۰٫۷ ولت متوقف می شود. لازم به ذکر است که این پورت بر خلاف پورت موازی در مقابل اتصال کوتاه محافظت شده است و همان طور که گفته شد در این حالت جریانی بین ۷ تا ۱۰ میلی آمپر می دهد یا می کشد.

LevelTransmitter
capable
Receiver
capable
Space state+۵ … +۱۵+۳ … +۲۵
Mark state-۵ … -۱۵-۳ … -۲۵
Undefined-۳ … +۳

 

RS-232 و طول کابل:

در استاندارد RS-232 به جای تعیین حداکثر طول کابل، حداکثر ظرفیت خازنی معادل کابل مشخص شده.این مقدار برابر ۲۵۰۰pF می‌باشد.بنابراین کابل‌هایی با خاصیت خازنی کمتر، طول مجاز بیشتری راخواهند داشت.برای مثال کابل CAT5e (کابل رایج در شبکه‌های کامپیوتری) ظرفیت خازنی در حدود ۵۰PF در هر متر را دارد.پس حداکثر طول این کابل می‌تواند ۵۰ متر باشذ.

البته این بدین معنی نیست که کابلی به طول ۵۰ متر حتما مناسب خواهد بود.در انتخاب نوع کابل شرایط محیطی مانند مقدار نویز هم باید لحاظ شود.

در محیط‌های واقعی که نویز نیز بر روی کابل تاثیر گذار است، طول کابل توسط نرخ تبادل اطلاعات محدود می‌شود.هرچه نرخ تبادل اطلاعات بیشتر شود،طول کابل هم کاسته خواهد شد.

جدول زیر حداکثر طول کابل را برای باود ریت های مختلف نشان می‌دهد.

باود ریتحداکثر طول کابل(متر)
۱۹۲۰۰۱۵٫۲۴
۹۶۰۰۱۵۲٫۴
۴۸۰۰۳۰٫۴۸
۲۴۰۰۹۱۴٫۴

باود ریت (Baud rate) چیست؟

به تعداد پالس‌هایی که در واحد زمان از یک رسانه می‌گذرد، باود ریت گفته‌می‌شود.

اگر هر بیت را یک پالس در نظر بگیریم،واحد باودریت، بیت‌ در ثانیه خواهد بود.

توپولوژی شبکه:

یکی از معایب استاندارد RS232 بر خلاف RS422 و RS485 این است که تنها برای ارتباط نظیر به نظیر (Peer to Peer) طراحی شده است و امکان شبکه شدن با دیگر ادوات را ندارد. این استاندارد برای فواصل تا حدود ۱۵ متر مناسب می باشد و برای فواصل بیشتر می توان از روش  Loop 20mA استفاده کرد. (مثل پروگرامر PLC های زیمنس) اما روش مناسب دیگر در محیط های صنعتی استفاده از RS485 می باشد که در فواصل زیاد تا فرکانس ۱MHz نیز کار می کند. بنابراین RS232 برای ارتباطات کم دامنه مثل اتصال دو PC ،PC با یک دستگاه یا دو دستگاه با یکدیگر استفاده می شود.

 DTE و DCE  چیست؟

DTE سرنام Data Terminal Equipment است و DCE مخفف Data Communications Equipment. معمولا کامپیوتر یک DTE می باشد و دستگاه های دیگر یک DCE و شما می توانید در ادامه ی توضیحات DTE را یک کامپیوتر و DCE را یک دستگاه دیگر فرض کنید. در این استاندارد DTE از یک کانکتور ۹ پین Female (یا ۲۵ پین) و DCE از یک کانکتور ۹ پین Male (یا ۲۵ پین) استفاده می کند. بنابراین می توان یک DCE را مستقیما به یک DTE کرد اما در حالتهای غیر از این باید از کابل های Null Modem استفاده کرد.

قالب اطلاعات ارسالی:

مطالب مربوط به قالب بندی کاراکتر و فریم اطلاعاتی در چارچوب این استاندارد قرار نمی گیرد و توسط نرم افزار تعیین می شود. به طوری که در یک قاب اطلاعاتی که توسط بیت شروع و بیت پایان محصور شده است معمولا ۷ یا ۸ بیت دیتا قرار می گیرد و یک بیت توازن نیز تعریف می شود. بیت شروع متناظر با صفر منطقی است و بیت پایان (که ممکن است ۱ یا ۲ بیت باشد) توسط یک شناسایی می شود. مثلا در نمودار زمانی زیر قاب اطلاعاتی شامل ۱۰ بیت است که هفت بیت آن شامل دیتا یک بیت آغازین و یک بیت پایانی و یک بیت توازن (زوج) قبل از بیت پایان می باشد.

RS-232 Frame

یک فریم دیتا بدون بیت توازن

یک فریم RS-232 با بیت توازن

یک فریم دیتا با بیت توازن

بیت شروع (Start bit):
خطوط داده همیشه دارای یکی از حالتهای روشن یا خاموش هستند ودر زمان بیکار  بودن خط به طور یکنواخت روشن است و به محض ورود داده خاموش یا صفر خواهد شد که این بیت بیت شروع نامیده شده وبیتهایی که بعد از بیت شروع فرستاده می شوند بیتهای داده خواهند بود.

بیت توازن (parity):
پریتی قراردادی است که بین فرستنده و گیرنده به منظور بررسی کردن خطا و تشخیص آن استفاده می شود،پریتی ممکن است فرد یا زوج باشد .به منظور تشخیص پریتی بعد از اینکه گیرنده شروع به گرفتن داده ها کرد باید تعداد بیت ها را بشمارد که نتیجه آن بیت پریتی را می‌سازد که باید با بیت پریتی که توسط فرستنده فرستاده شده است  باید برابر باشند.
به منظور ایجاد قوانین پریتی قبل از ارتباط باید فرستنده و گیرنده با هم توافق کنند که از پریتی زوج یا فرد استفاده کنند.زمانی که یک دستگاه از بیت پریتی فرد استفاده می کند باید تعدادبیت های داده به همراه بیت پریتی فرد باشد و اگر پریتی زوج است باید تعداد یک ها با بیت پریتی زوج باشد .
پریتی  Mark و Space :
این دو پریتی (Mark وSpace ) جهت برسی شدن خطا مورد استفاده قرار نمی گیرند.MARK یعنی اینکه دستگاه برای همیشه بیت پریتی را به یک تبدیل نماید و Space  برای صفر کردن همیشگی پریتی می باشد.

بیت پایان (Stop bit):
از این بیت بیشتر به منظور هم زمان کردن فرستنده و گیرنده استفاده می شود، فاصله زمانی بین بیت های شروع و پایان به سرعت انتقال داده باود  و تعدادبیت های پریتی وداده بستگی دارد و ثابت می باشد. بیت پایان همیشه روشن است واگر زمانی گیرنده به هنگام دریافت پایان، مقدار صفر را دریافت نمود باید بداند که خطایی رخ داده است.تعداد بیتهای پایان قابل تنظیم است و در اغلب دستگاها می تواند مقادیر ۱،۱٫۵، و ۲ را داشته باشد. به طور معمول برای داده های ۸ بیتی مقدار یک انتخاب می شود و در صورت انتخاب مقدار ۲ خطایی رخ نمی دهد فقط طول پیام افزایش یافته است.از بیت ۱٫۵ خیلی کم مورد استفاده قرار می گیرد و زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که از این مقدار برای بیت پایان ضرورت دارد که تعداد بیت های داده کمتر از ۷ بیت باشد که در این صورت کاراکترهای اسکی قابل خواندن نخواهد بود بنابراین از این بیت خیلی به ندرت استفاده می شود.

کنترل جریان(Flow  control): این پارامتر شبیه بیتهای توقف است،ولی کنترل جریان با سرعتی سر و کار دارد که در آن کامپیوتر شما داده ها را به مودم می فرستد،اطلاعاتی را که به مودم فرستاده شده تنظیم می کند و وقتی داده ها ار ظرفیت حافظه میانگیر (buffer)داده های مودم فراتر برود جریان ارسال را متوقف میکند.حافظه ی میانگیر داده ها را ذخیره می کند و بر اساس سرعت مودم داده ها را برای ارسال به مودم می دهد.

هندشیکینگ یا دست تکانی چیست؟

هندشیکینگ را “توافق مراوده ارسال” نیز ترجمه کرده اند.

به زبان ساده هندشکینگ عملیاتی است که دو دستگاه قبل از شروع تبادل اطلاعات جهت هماهنگ شدن با یکدیگر انجام می‌دهند.

به طور مثال دستگاه ۱ می‌خواهد به دستگاه ۲ اطلاعاتی ارسال کند. ابتدا دستگاه ۱، دستگاه ۲ را مطلع می‌کند.دستگاه ۲ در صورت آماده بودن با درخواست دستگاه ۱ موافقت می‌کند و دستگاه ۱ با دریافت موافقت دستگاه ۲ اقدام به ارسال اطلاعات می‌کند.

هندشکینگ در RS-232:

RS-232 Handshaking

DTR- آمادگی پایانه داده (Data Terminal Ready):

وقتی که پورت com در pc روشن شود پس از یک سری تست های داخلی، سیگنال  DTR را به بیرون  ارسال می نماید تا آمادگی خود را برای تبادل داده اعلام نماید.اگر مشکلی در پورت وجود داشته باشد این سیگنال فعال نمی گردد. این سیگنال، یک سیگنال فعال پایین(Active Low) بوده و به مودم اطلاع می دهد که آماده است. این پایه یک خروجی  از پورت com در pc و یک ورودی به مودم است.

۲- DSP- آماده دریافت داده یا مجموعه داده آماده ( DataSet Ready):

وقتی  که یک DCE روشن شود و شروع به تست خود کند یک DSR را صادر می نماید تا آمادگی تبادل اطلاعات را اعلام نماید.بنابراین سیگنال مذکور یک خروجی از مودم(DCE) و ورودی به

DTE یعنی PC  است. این هم یک سیگنال فعال پایین(Active Low) است. اگر به هر دلیلی قادر به ارتباط نباشد،این سینگال غیر فعال شده و به PC (پایانه) عدم آمادگی ارسال و دریافت داده را اعلام می نماید.

۳- RTS- تقاضای ارسال (Request To Send) :

وقتی وسیله DTE مانند PC دارای بایتی برای ارسال است، سیگنال RTC را ایجاد می کندتا به مودم داشتن یک بایت داده برای ارسال را اعلام نماید. RTC  یک خروجی فعال پایین از DTE و ورودی به مودم است.

۴-  CTS- خالی برای ارسال (Clear To Send):

در پاسخ به RTS وقتی که مودم برای آمادگی لازم برای ذخیره داده دریافتی را دارد، سیگنال CTS را به DTE  می فرستند تا آمادگی خود برای دریافت در آن لحظه به اطلاع برساند.

۵- DCD- تشخیص عامل، یا تشخیص حامل داده (Data Carrier Detect):

مودم، سیگنال سیگنال DCD را برای اطلاع DTE  ارسال می دارد تا تشخیص حامل معتبر در ارتباط بین خود و دیگر مودم ها را اعلام نماید. بنابراین DCD یک خروجی از مودم و یک ورودی به یک DTE است.

۶- RI-  اعلام زنگ (RING INDICATOR):

این خروجی از مودم و ورودی به DTE ،زنگ زدن تلفن را خبر می دهد.این سیگنال با صدای زنگ به طور همزمان  خاموش و روشن می شود.

عملکرد پایه‌های کانکتور DB9 :

                                                       rs-232 db9

شماره پایهنامجهت
توضیح عملکرد
۱DCDINData Carrier Detect. Raised by DCE when modem synchronized.
۲RDINReceive Data (a.k.a RxD, Rx). Arriving data from DCE.
۳TDOUTTransmit Data (a.k.a TxD, Tx). Sending data from DTE.
۴DTROUTData Terminal Ready. Raised by DTE when powered on. In auto-answer mode raised only when RI arrives from DCE.
۵SGNDGround
۶DSRINData Set Ready. Raised by DCE to indicate ready.
۷RTSOUTRequest To Send. Raised by DTE when it wishes to send. Expects CTS from DCE.
۸CTSINClear To Send. Raised by DCE in response to RTS from DTE.
۹RIINRing Indicator. Set when incoming ring detected – used for auto-answer application. DTE raised DTR to answer.