Bus RS-232
Ing. Gianfranco Miele ([email protected])
http://www.docente.unicas.it/gianfranco_miele
April 28, 2011
Bus RS-232
28 aprile 2011
Alcune definizioni
Comunicazione seriale
• Bit trasmessi in sequenza
• Basta una sola linea
• Più lenta ed economica
Comunicazione parallela
• Bit trasmessi su più linee
• Più veloce e costosa
Comunicazione asincrona
Ogni sequenza di bit trasporta
informazioni sufficienti alla
sua decodifica (start,stop,...)
Comunicazione sincrona
Sono previste linee per la
trasmissione di un segnale di
temporizzazione
Comunicazione punto-punto
Comunicazione multipunto
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Alcune definizioni
Simplex
A
B
Half duplex
A
B
B
A
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Full duplex
A
B
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Standard RS-232
Definito dalla Electronic Industries Association (EIA) nel 1969
Nasce per l'interconnessione di un calcolatore (DTE, Data
Terminal Equipment) ed un modem (DCE, Data Communication
Equipment)
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Controllo strumentazione
RS-232 Instrument
Serial Port
RS-232 Cable
•
Non richiede hardware aggiuntivo
•
Usa una singola linea
•
Collegamento PC-PC o PC-Strumento
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Connettori
I dispositivi che dispongono di porte RS232 si distinguono in due
categorie:
- DTE: PC, terminali
- DCE: modem, stampanti, ...
Esistono connettori a 9 pin (DB-9) ed a 25 pin (DB-25)
Il connettore femmina dovrebbe, di norma, essere associato a DCE
(Data Communication Equipment), cioè la periferica, il connettore
maschio a DTE (Data Terminal Equipment), il computer.
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Il segnale elettrico
Il protocollo indica che si possono utilizzare tensioni che vanno da ±5 V a
±15 V, ma la tensione classica usata è di ±12 V, per cui l’ampiezza del
segnale è caratterizzata da un valore "alto" pari a circa +12 V, ed un valore
"basso" pari a –12 V.
Da notare che, nello standard EIA RS-232 un segnale alto rappresenta lo 0
logico ("mark") ed uno basso un 1 ("space"). È quindi una codifica a logica
negativa, ossia rovesciata rispetto al comune pensare.
Per incrementare l'immunità ai disturbi elettrici l'interfaccia elettrica ha una
soglia di commutazione di ±3 V, cioè per passare da uno stato ad un altro
non è sufficiente arrivare allo zero, ma dovrà essere superata la soglia dei
3 V di segno opposto.
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La frame RS-232
La tensione di riposo (IDLE) della linea è negativa (= MARK)
•
1 bit di START: segna l'inizio del frame con la transizione MARK > SPACE
7 o 8 bit di dati: codifica binaria con MARK=1 e SPACE=0, bit meno
significativo (LSB) trasmesso per primo
•
•
1 bit di parità: per il controllo degli errori di trasmissione
• Parità pari: vale 0 se il numero di 1 nei bit dati è pari, 1 viceversa
• Parità dispari: vale 0 se il numero di 1 nei bit dati è dispari, 1 viceversa
• Nessuna parità: bit di parità assente
•
1, 1.5 o 2 bit di stop: riportano la tensione della linea a IDLE
Tensioni: MARK tra -12V e -3V e SPACE tra +3V e +12V
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La frame RS-232
1
0
1
0
0
1
0
0
1
1
1
1
- 12V
Mark
IDLE
7 bit dati
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Bit
parità
Space
Start
bit
+ 12V
2 bit di
stop
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Parametri di comunicazione
•
Numero della porta (0 per COM1:, 1 per COM2:, ... )
•
Baud rate: velocità di comunicazione in bit/s (compresi i bit di
start, stop e parità). Valori tipici: 1200, 2400, 4800, 9600
•
Data bits: scelta tra 7 o 8 bit dati
•
Stop bits: scelta tra 1, 1.5 e 2 bit di stop
•
Parity: pari (“even”), dispari (“odd”) o nessuna
•
Flow control: controllo della comunicazione.
– Handshake
hardware: si usano ulteriori linee (RST e CTS)
per fissare inizio e fine di una sequenza di dati
– Handshake
software: si racchiude il messaggio trasmesso tra
due caratteri di controllo XON e XOFF
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Descrizione del segnale
Esempio per una comunicazione a 9600 bps e 8N2
Tutte le transizioni appaiono in corrispondenza di multipli di 104
μs (pari ad 1/9600 s, cioè ciascun bit dura esattamente l'inverso
del baud rate).
La linea si trova inizialmente nello stato di riposo, alta (nessun
dato in transito); la prima transizione da alto a basso indica
l’inizio della trasmissione (inizia il "bit di start", lungo
esattamente 104 μs), a cui segue il bit meno significativo (LSB),
dopo altri 104 μs, e così via, per otto volte, fino al bit più
significativo (MSB). Da notare che il byte è trasmesso "al
contrario", cioè va letto da destra verso sinistra. Segue infine un
periodo di riposo della linea di almeno 208 μs, cioè due bit di
stop e quindi (eventualmente) inizia un nuovo pacchetto di bit.
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RS-232 DB9 pinout
DB-9M
Function
Abbreviation
Pin #1
Data Carrier Detect
CD
Pin #2
Receive Data
RD or RX or RXD
Pin #3
Transmitted Data
TD or TX or TXD
Pin #4
Data Terminal Ready
DTR
Pin #5
Signal Ground
GND
Pin #6
Data Set Ready
DSR
Pin #7
Request To Send
RTS
Pin #8
Clear To Send
CTS
Pin #9
Ring Indicator
RI
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Collegamento DTE-CTE
Rx
PC
(DTE)
Tx
Com
Rx
Tx
Com
Modem
Linea
telefonica
(DCE)
Nota: Per un DCE
•
Il connettore Rx è di output
•
Il connettore Tx è di input
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Collegamento DTE-DTE (null modem)
PC
(DTE)
Rx
Rx
Tx
Tx
Com
Com
PC
(DTE)
Il cavo deve essere di tipo “null-modem”
Alcuni strumenti, come il Fluke 45, richiedono questo
tipo di collegamento (cioè sono dei DTE)
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Comunicazione seriale via labview
Inizializzazione
Scrittura verso la porta
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Comunicazione seriale via labview
Lettura dalla porta
# caratteri nel buffer di lettura
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Esempio controllo di un multimetro
Configurazione
Stringa inviata alla seriale:
*RST;VDC\n\r
Query
Lettura del
risultato di misura
VAL?\n\r
Stringa letta dalla seriale:
+1.2345E+0 VDC\r\n
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Esempio I/O su RS-232
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Attesa dell’invio dati
Non si possono leggere dati che non siano ancora stati inviati
Prima soluzione: attendere il riempimento del buffer (deve essere
noto il numero di byte da leggere)
Query
(Richiesta di dati
di misura)
Attesa dei dati
Lettura dei dati
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Attesa dell’invio dati
Seconda soluzione: attendere per un intervallo di tempo
sufficiente
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