産業や商用製品で使用されている最も古いが人気のある通信プロトコルの1つは、RS232通信プロトコルです。RS232という用語は「RecommendedStandard232」の略で、通常中距離でデータを送信するために使用されるシリアル通信の一種です。1960年代に導入され、コンピュータープリンター、ファクトリーオートメーションデバイスなどの多くのアプリケーションに採用されています。現在、RS485、SPI、I2C、CANなどの最新の通信プロトコルが多数あります。興味があればチェックしてください。 。この記事では、RS232プロトコルの基本とその仕組みを理解します。
シリアル通信とは何ですか？
電気通信では、コンピュータバスを介してデータを順次送信するプロセスをシリアル通信と呼びます。これは、データがビットごとに送信されることを意味します。パラレル通信では、データは一度に複数のデータラインまたはバス上でバイト（8ビット）または文字で送信されます。シリアル通信はパラレル通信よりも低速ですが、コストが低く実用的な理由から、長いデータ転送に使用されます。
理解する例：
シリアル通信–機関銃を使用してターゲットを撃ち、弾丸が1つずつターゲットに到達します。
パラレル通信-ショットガンを使用してターゲットを撃ちます。ショットガンでは、同時に多数の弾丸が到達します。
シリアル通信におけるデータ転送のモード：
- 非同期データ転送–データのビットがクロックパルスによって同期されないモード。クロックパルスは、電子システムの動作の同期に使用される信号です。
- 同期データ転送–データのビットがクロックパルスによって同期されるモード。
シリアル通信の特徴：
- ボーレートは、伝送速度を測定するために使用されます。これは、1秒間に通過するビット数として表されます。たとえば、ボーレートが200の場合、1秒あたり200ビットが渡されます。電話回線では、ボーレートは14400、28800、33600になります。
- ストップビットは、「T」で示される送信を停止するための単一のパケットに使用されます。いくつかの典型的な値は1、1.5、2ビットです。
- パリティビットは、エラーをチェックする最も簡単な形式です。奇数、マーク、間隔の4種類があります。たとえば、011が数値の場合、パリティビット= 0、つまり偶数パリティとパリティ= 1、つまり奇数パリティです。
RS232とは何ですか？
RS232C「推奨標準232C」 は標準25ピンの最近のバージョンですが、RS232Dは22ピンです。9ピンの新しいPCのオスDタイプ。
RS232は、シリアル通信に使用される標準プロトコルであり、コンピュータとその周辺機器を接続して、それらの間でシリアルデータ交換を可能にするために使用されます。デバイス間のデータ交換に使用されるパスの電圧を取得するとき。これは、1.492kbpsのレートで最大50フィートのシリアル通信で使用されます。 EIAで定義されているように、RS232は、データ伝送装置（DTE）とデータ通信装置（DCE）を接続するために使用されます。
プリンタとコンピュータ間でデータを転送するためにRS232に関連して使用されるUniversalAsynchronous Data Receiver&Transmitter（UART）。マイクロコントローラはそのような種類の電圧レベルを処理できません。コネクタはRS232信号間に接続されています。これらのコネクタは、シリアルポートとしてDB-9コネクタと呼ばれ、2つのタイプのオスコネクタ（DTE）とメスコネクタ（DCE）があります。
電気的仕様
以下に示すRS232の電気的仕様について説明します。
- 電圧レベル： RS232はアースおよび5Vレベルとしても使用されます。バイナリ0は、最大+ 5V〜 + 15Vdcの電圧で動作します。これは「オン」または間隔（高電圧レベル）と呼ばれますが、バイナリ1は最大-5V〜-15Vdcの電圧で動作します。これは「オフ」またはマーキング（低電圧レベル）と呼ばれます。
- 受信信号電圧レベル：バイナリ0は最大+ 3V〜 + 13 Vdcの受信信号電圧で動作し、バイナリ1は最大-3V〜-13Vdcの電圧で動作します。
- ラインインピーダンス：ワイヤのインピーダンスは最大3オームから7オームで、ケーブルの最大長は15メートルですが、単位長さあたりの静電容量に関する新しい最大長です。
- 動作電圧：動作電圧は最大250vACになります。
- 定格電流：定格電流は最大3アンペアになります。
- 耐誘電性電圧： 1000VAC以上
- スルーレート：信号レベルの変化率は、スルーレートと呼ばれます。スルーレートは最大30V /マイクロ秒で、最大ビットレートは20kbpsになります。
RS232はどのように機能しますか？
RS232は、相互にデータを交換する双方向通信で動作します。相互に接続された2つのデバイスがあります。（DTE）データ伝送装置と（DCE）データ通信装置で、TXD、RXD、RTS&CTSなどのピンがあります。これで、DTEソースから、RTSがデータ を送信 する 要求を 生成します。次に、反対側のDCEであるCTSから、データを受信するためのパスがクリアされます。パスをクリアした後、DTEソースのRTSに信号を送信して信号を送信します。次に、ビットはDTEからDCEに送信されます。今再びDCEからソースは、要求をすることによって生成することができるRTSとCTSのDTEのソースデータを受信するためのパスをクリアし、データを送信するための信号を与えます。これは、データ送信が行われるプロセス全体です。
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TXD |
送信機 |
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RXD |
受信者 |
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RTS |
送信リクエスト |
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CTS |
送信するためのクリア |
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GND |
接地 |
例：ロジック1に設定された信号、つまり-12V。データ送信は次のビットから開始され、これを通知するために、DTEは開始ビットをDCEに送信します。スタートビットは常に「0」です。つまり、+ 12 Vで、次の5〜9文字はデータビットです。パリティビットを使用する場合は8ビットのデータを送信できますが、パリティを使用しない場合は9ビットが送信されます。ストップビットは、データ送信後に値が1、1.5、または2ビットの送信機によって送信されます。
機械的仕様
機械的仕様については、DB-25とDB-9の2種類のコネクタについて検討する必要があります。DB-25には、多くのアプリケーションで使用される25ピンがありますが、一部のアプリケーションでは25ピン全体を使用していませんでした。そのため、9ピンコネクタはデバイスと機器の利便性のために作られています。
ここでは、マイクロコントローラとコネクタ間の接続に使用されるDB-9ピンコネクタについて説明します。これらには、オスコネクタ（DTE）とメスコネクタ（DCE）の2つのタイプがあります。上段に5本、下段に4本のピンがあります。DE-9またはDタイプコネクタと呼ばれることがよくあります。
DB-9コネクタのピン構造：
ピンの説明DB-9コネクタ：
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PIN番号 |
ピン名 |
ピンの説明 |
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1 |
CD（キャリア検出） |
DCEからの着信信号 |
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2 |
RD（データの受信） |
DTEから着信データを受信します |
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3 |
TD（データ送信） |
発信データをDCEに送信する |
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4 |
DTR（データターミナルレディ） |
発信ハンドシェイク信号 |
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5 |
GND（信号グランド） |
共通基準電圧 |
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6 |
DSR（データセット準備完了） |
着信ハンドシェイク信号 |
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7 |
RTS（送信要求） |
流れを制御するための発信信号 |
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8 |
CTS（送信可） |
フローを制御するための着信信号 |
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9 |
RI（リングインジケーター） |
DCEからの着信信号 |
ハンドシェイクとは何ですか？
ハンドシェイクは、実際にデータを転送する前に、DTEからDCEに信号を転送して接続を確立するために使用されるプロセスです。送信機と受信機の間のメッセージングは、ハンドシェイクによって行うことができます。
次の名前のハンドシェイクプロセスには3つのタイプがあります：-
ハンドシェイクなし：
ハンドシェイクがない場合、DCEはすでに受信したデータを読み取り、DTEは次のデータを送信します。受信したすべてのデータは、受信者のバッファと呼ばれるメモリ位置に保存されます。このバッファは1ビットしか格納できないため、レシーバは次のビットが到着する前にメモリバッファを読み取る必要があります。受信機がバッファに格納されたビットを読み取ることができず、次のビットが到着した場合、格納されたビットは失われます。
下の図に示すように、受信機は5番目のビットが到着するまで4番目のビットを読み取ることができず、この結果、4番目のビットを5番目のビットと4番目のビットでオーバーライドすると失われます。
ハードウェアハンドシェイク：
- 特定のシリアルポート、つまりRTSとCTSを使用してデータフローを制御します。
- このプロセスでは、送信機は受信機にデータを受信する準備ができていることを尋ね、受信機はバッファが空であることを確認します。空の場合は、データを受信する準備ができていることを送信機に通知します。
- 受信機は送信機に信号を送り、すでに受信したデータを読み取ることができない間はデータを送信しません。
- その作業プロセスは、ハンドシェイクで説明したものと同じです。
ソフトウェアハンドシェイク：
- このプロセスには、X-ONとX-OFFの2つの形式があります。ここで、「X」は送信機です。
- X-ONは、データ送信を再開する部分です。
- X-OFFは、データ送信を一時停止する部分です。
- データフローを制御し、送信中の損失を防ぐために使用されます。
RS232通信のアプリケーション
- RS232シリアル通信は、マウス、プリンタ、モデムなどの周辺機器を接続するために旧世代のPCで使用されています。
- 現在、RS232は高度なUSBに置き換えられています。
- はるかに安価なため、PLCマシン、CNCマシン、サーボコントローラにも使用されています。
- 一部のマイクロコントローラーボード、レシートプリンター、POSシステム（PoS）などで現在も使用されています。