Rs232 в видеорегистраторе что это
Эволюция от RS232 до USB
В старые времена персональных компьютеров одним из основных доступных соединений был последовательный порт RS232. Помимо параллельного порта, он был основным средством подключения внешнего устройства. Разъем был уменьшен с 25-контактного до 9-контактного (D-sub 9 pin), но порты RS232 оставались на каждом компьютере в течение многих лет. Встроенные в ПК COM порты имеют прямое отображение на память и работают с высоким приоритетом. Данные практически перетекали непосредственно в программное обеспечение, которое осуществляло доступ к последовательному порту, и из него. В 1996 году стандарт универсальной последовательной шины (USB) был введен в качестве замены последовательного разъема и других типов разъемов, которые обычно находились на задней панели компьютеров. USB обеспечивает меньшие размеры разъемов и большую пропускную способность, чем последовательный и параллельный интерфейсы, которые он заменил. Устройства USB имеют высокую пропускную способность, но они используют общую шину данных. Данные упаковываются и передаются в пакетах. Для обработки пакетов и перемещения данных в программу, обращающуюся к USB-устройству, и из нее, необходим программный драйвер. Драйвер программного обеспечения находится между аппаратным обеспечением и компьютерной программой, которую Вы используете, и он должен быть установлен и работать правильно.
Необходимость адаптера
• Благодаря широкому распространению USB большинство компьютеров, продаваемых в настоящее время, не имеют COM порта. Поэтому для подключения устройства RS232 (такого как, например, CR1000) к компьютеру необходимо использовать переходник USB-RS232, такой как адаптер KS-is KS-141. Хотя адаптеры USB RS232 выполняют необходимую функцию, у них есть некоторые ограничения. Например, существует три типа проблем, с которыми Вы можете столкнуться при использовании переходника USB-RS232:
• Проблемы с драйверами
• Аппаратные проблемы
• Проблемы с производительностью
Проблема № 1: Драйвер
Самая частая проблема, с которой наши клиенты сталкиваются при переходе с USB на RS232, - это установка правильного драйвера. Драйвер должен соответствовать микросхеме внутри переходника, а не его производителю. Для чипов USB-RS232 существует два основных производителя: Prolific и FTDI. Поскольку нестандартные микросхемы с плохими драйверами ненадежны, мы рекомендуем использовать переходники USB KS-is RS232:
• KS-141 (на микросхеме FTDI)
• KS-213 (на микросхеме Prolific)
Мы выбрали данные адаптеры, потому что они используют микросхемы с сертифицированным драйвером, доступным в Центре обновления Windows. Совет: протестируйте свои USB-адаптеры в офисе на своем компьютере. Когда Вы находитесь в поле, компьютер не будет иметь подключения к Интернету для автоматической загрузки и установки драйвера. Если драйвер для Вашего адаптера не устанавливается автоматически или не может быть установлен с компакт-диска, Вам необходимо определить микросхему в переходнике и найти драйвер в Интернете. Некоторые производители указывают на своей упаковке, какой чип используется внутри их адаптера. Вы также можете определить чип переходника в диспетчере устройств Windows, выполнив следующие действия:
1. В диспетчере устройств Windows щелкните правой кнопкой мыши на Вашем устройство из списка.
6. В приведенном выше примере быстрый интернет-поиск показал, что это чип FT4232 производства FTDI. После того, как Вы знаете свой тип чипа и производителя, Вы можете найти и скачать правильный драйвер для Вашей версии Microsoft Windows.
Переходники USB-RS232 являются стандартными компонентами компьютерной техники. Как бы нам ни хотелось, чтобы все было так же надежно, как KS-is KS-141, все адаптерные кабели в конечном итоге выходят из строя. Хотя есть две основные компании, которые производят чипы для переходников с USB на RS232, есть много производителей адаптеров, которые предлагают различные уровни качества кабелей. Промышленные модели более высокого качества должны работать дольше, но со временем они изнашиваются, как и любой полевой инструмент. В плохо сконструированном переходнике могут быть компоненты, которые выходят из строя в течение короткого периода времени - возможно, даже к моменту получения адаптера. Мы видели несколько случаев, когда старые переходники больше не могли обрабатывать 115200 бод, но они все еще работали на низких скоростях. Было еще много случаев, когда USB-кабель перестал работать на полпути в полевых условиях. Совет. Если Ваш полевой участок находится далеко от офиса, возьмите с собой два переходника USB-RS232. Потерянное время в поле может быть намного дороже, чем цена покупки второго кабеля.
Вывод
Новые конструкции регистраторов данных, такие как, например, CR6, предназначенных для считывания, обработки и передачи сигналов электрических датчиков, имеют встроенное USB-соединение. Однако многие устройства будут иметь интерфейс RS232 на долгие годы, и нам для работы с ними нужно будет продолжать использовать переходники USB-RS232.
В статье представлен обзор стандарта RS-232 — особенности и назначение интерфейса, схемы преобразователей в TTL, RS-422, RS-485, как получить 5В от порта RS-232.
Последовательный интерфейс RS-232 — обзор стандарта
Это широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных, определяемый стандартом EIA RS-232-C и рекомендациями V.24 CCITT. Изначально он создавался для связи компьютера с терминалом. В настоящее время используется в самых различных сферах.
Интерфейс RS-232-C соединяет два устройства. Линия передачи первого устройства соединяется с линией приема второго и наоборот (полный дуплекс) Для управления соединенными устройствами используется программное подтверждение (введение в поток передаваемых данных соответствующих управляющих символов). Возможна организация аппаратного подтверждения путем организации дополнительных RS-232 линий для обеспечения функций определения статуса и управления.
| Стандарт | EIA RS-232-C, CCITT V.24 |
| Скорость передачи | 115 Кбит/с (максимум) |
| Расстояние передачи | 15 м (максимум) |
| Характер сигнала | несимметричный по напряжению |
| Количество драйверов | 1 |
| Количество приемников | 1 |
| Схема соединения | полный дуплекс, от точки к точке |
Порядок обмена по интерфейсу RS-232C:
| Наименование | Направление | Описание | Контакт (25-контактный разъем) | Контакт (9-контактный разъем) |
| DCD | IN | Carrier Detect (Определение несущей) | 8 | 1 |
| RXD | IN | Receive Data (Принимаемые данные) | 3 | 2 |
| TXD | OUT | Transmit Data (Передаваемые данные) | 2 | 3 |
| DTR | OUT | Data Terminal Ready (Готовность терминала) | 20 | 4 |
| GND | — | System Ground (Корпус системы) | 7 | 5 |
| DSR | IN | Data Set Ready (Готовность данных) | 6 | 6 |
| RTS | OUT | Request to Send (Запрос на отправку) | 4 | 7 |
| CTS | IN | Clear to Send (Готовность приема) | 5 | 8 |
| RI | IN | Ring Indicator (Индикатор) | 22 | 9 |
Интерфейс RS-232C предназначен для подключения к компьютеру стандартных внешних устройств (принтера, сканера, модема, мыши и др.), а также для связи компьютеров между собой. Основными преимуществами использования RS-232C по сравнению с Centronics являются:
- возможность передачи на значительно большие расстояния;
- гораздо более простой соединительный кабель.
Назначение сигналов следующее:
-
FG — защитное заземление (экран).
Для двухпроводной линии связи в случае только передачи из компьютера во внешнее устройство используются сигналы SG и TxD. Все 10 сигналов интерфейса задействуются только при соединении компьютера с модемом.
Формат передаваемых данных показан на рисунке ниже. Собственно, данные (5, 6, 7 или 8 бит) сопровождаются стартовым битом, битом четности и одним или двумя стоповыми битами. Получив стартовый бит, приемник выбирает из линии биты данных через определенные интервалы времени. Очень важно, чтобы тактовые частоты приемника и передатчика были одинаковыми, допустимое расхождение — не более 10 %). Скорость передачи по RS-232C может выбираться из ряда: 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с.
Все сигналы RS-232C передаются специально выбранными уровнями, обеспечивающими высокую помехоустойчивость связи (рисунок ниже). Отметим, что данные передаются в инверсном коде (логической единице соответствует низкий уровень, логическому нулю — высокий уровень).
Для подключения произвольного УС к компьютеру через RS-232C обычно используют трех- или четырехпроводную линию связи, но можно задействовать и другие сигналы интерфейса.
Обмен по RS-232C осуществляется с помощью обращений по специально выделенным для этого портам:
- COM1 (адреса 3F8h. 3FFh, прерывание IRQ4);
- COM2 (адреса 2F8h. 2FFh, прерывание IRQ3);
- COM3 (адреса 3F8h. 3EFh, прерывание IRQ10);
- COM4 (адреса 2E8h. 2EFh, прерывание IRQ11).
Распиновки кабелей RS-232
Рассмотрим стандартные и не очень распиновки кабелей.
Условные обозначения:
Применяется для соединения таких устройств как компьютер и модем.
Соединение прямое:
DTE 9 F DTE 9 F (Null-modem 9)
Применяется для соединения таких устройств как компьютер и компьютер.
DTE 25 F DCE 9 M
Применяется для соединения таких устройств как компьютер (25-пиновый разъем) и 9-пиновая мышь (или модем).
DTE 9 F DCE 25 M
Применяется для соединения таких устройств как компьютер (9-пиновый разъем) и 25-пиновая мышь (или модем).
DTE 25 F DCE 25 M
Применяется для соединения таких устройств как компьютер (25-пиновый разъем) и 25-пиновая мышь (или модем).
Соединение прямое:
DTE 25 F DTE 25 F (Null-modem Универсальный 25)
Применяется для соединения таких устройств как компьютер (25-пиновый разъем) и компьютер (25-пиновый разъем).
Заглушка на COM-порт 9 pin F
Применяется для тестирования коммуникационных приложений.
Заглушка на COM-порт 25 pin F
Применяется для тестирования коммуникационных приложений.
Как получить 5 вольт от порта RS-232?
Список необходимых деталей:
- Линейный регулятор — L78L05.
- 2 выпрямительных диода (D1, D2) — 1N4004.
- Электролитический конденсатор (C1) — 22 мкФ.
- Конденсатор (C2) — 0.001 мкФ.
- 2 резистора (R1, R2) — 43 Ом.
Преобразователи интерфейса RS-232
Конвертер RS-232 в TTL
При разработке различного рода электронных устройств с использованием микроконтроллеров очень часто оказывается полезной возможность подключения их к персональному компьютеру через последовательный порт. Однако напрямую это сделать невозможно, поскольку по стандарту RS-232 сигнал передается уровнями -3. -15 В (логическая ) и +3..+15В (логический ).
Для преобразования уровней RS-232 в стандартные логические уровни TTL обычно используют специальные микросхемы преобразователей. Однако далеко не всегда имеет смысл закладывать преобразователь уровней в схему проектируемого устройства, поскольку часто бывает так, что связь с компьютером нужна только на этапе изготовления и отладки устройства, а для конечного изделия в ней нет никакой необходимости.
Необходимые детали:
- ИС RS-232 интерфейса (U1) — MAX232A.
- Линейный регулятор (U2) — LM78L05A.
- Диод (D1).
- Конденсатор (С1-С5) — 5х0.1 мкФ.
- Электролитический конденсатор (С6) — 4.7 мкФ.
- Разьем (Cn1) — TTL.
- Разьем (Cn2) — RS-232.
Кроме того, с целью упрощения использования данного преобразователя в нем предусмотрена схема питания прямо от последовательного порта, что избавляет от необходимости использования внешних источников питания.
- Рекомендуем узнать, как выполнить уникальный моддинг системного блока ПК в корпусе из оргстекла
Использование описанного выше преобразователя RS-232 в TTL оказывается удобным в тех случаях, когда в процессе эксплуатации устройства не требуется наличие возможности связи с компьютером, но она нужна на этапе отладки или изготовления устройства. Типичным примером этого может служить, например, устройство с flash или EEPROM памятью, требующей начальной инициализации. Кроме того, часто бывает очень удобно в процессе разработки выводить в последовательный порт различного рода отладочную информацию, что иногда позволяет обойтись без аппаратных эмуляторов.
Преобразователь интерфейса RS232–RS422
Конвертер собран на SMD элементах и помещается в корпусе разьёма Sub-D9.
Все резисторы — 0.25 Вт, конденсаторы 16В. Корпус COM-порта соединен с -5В. Питание 5В взято с RJ-45.
Печатную плату можно скачать ниже:
Файлы для скачивания: rs232rs422.rar
Схема преобразователя интерфейсов RS232–RS485
Интерфейс RS485 довольно широко распространен в сфере подключения промышленного оборудования. По своему принципу работы он напоминает популярный интерфейс последовательной передачи данных RS232, однако RS485 более надежный и позволяет передавать информацию на куда большие расстояния, чем это может сделать RS232.
К сожалению, персональные компьютеры и большинство микроконтроллеров изначально не поддерживают интерфейс RS485, зато поддерживают RS232. Для того, чтобы соединить эти два мира в одно информационное пространство, следует собрать преобразователь этих интерфейсов. Представленная в данном материале схема позволяет сделать своими руками простой конвертер интерфейсов RS232-RS485, который позволит подключить компьютер или другое устройство к другим устройствам с RS485.
Схема основана на популярных микросхемах MAX232 и MAX485. Разъем DB-9 соединяет плату с последовательным портом с помощью кабеля. Разъемы J1 и J2 предоставляют доступ к линиям ввода/вывода MAX232, а разъем CN1 позволяет получить доступ к линиям ввода/вывода MAX485. С помощью джампера J4 к плате можно подвести внешнее питание до 12 В, которое будет преобразовано стабилизатором в 5 В. Если вы подаете питание через разъем J1, то убедитесь, что J4 разомкнут. Светодиод D2 обеспечивает визуальную индикацию питания платы, а диод D1 защищает от подключения питания не правильной полярности.
Кабель RS485 подключается к разъему CN2 через сопротивления R3, R1 и R4, обеспечивающие необходимый импеданс. Вывод A разъёма CN1 представляет собой вывод контроля приема/передачи. Подтяжка этого вывода к земле позволит RS485 работать в режиме приёма, а подтяжка к напряжению питания Vcc в режиме передачи.
Для подключения MAX232 к MAX485 соедините вывод C разъема J1 с выводом DI разъема CN1 и соедините вывод B разъема J1 с выводом RO разъема CN1.
Ниже представлены схема расположения компонентов на печатной плате и сама печатная плата.
Как мы видим, плата имеет довольно компактные размеры, всего 63.50 мм по длине и 42.55 по ширине. Это дает возможность размещать преобразователь интерфейсов в довольно узких местах оборудования. Расположение компонентов не слишком плотное, но и не слишком разряженное. Все разъемы расположены для подключения кабелей по бокам, что обеспечивает удобство пользования данным конвертером интерфейсов. В целом такая плата довольно легко паяется и монтаж элементов не представляет собой большой сложности.
RS-232C, EIA RS-232 или просто RS-232 относится к тому же стандарту, определенному Ассоциацией электронной промышленности в 1969 году для последовательного канала передачи данных.
DTE и DCE
DTE расшифровывается как терминальное оборудование. Компьютер - это DTE. DCE обозначает оборудование для передачи данных. Модем это DCE.
DTE обычно поставляется с разъемом "мама", а DCE - с разъемом "мама". Однако это не всегда так. Для проверки используйте простой способ, приведенный ниже:
измерьте контакт 3 и контакт 5 разъема DB-9 с помощью вольтметра, если вы получаете напряжение от -3 В до -15 В, то это устройство DTE. Если напряжение на контакте 2В, то это устройство DCE.
Примечание. Результат для коннектора DB-25 меняется на противоположный (см. Таблицу преобразования DB-9 в DB-25 ниже).
Разъем DB-9 Male, вид спереди. Обратный или задний вид разъема Male (штекерный) для Female (розеточный) разъема.
Преобразование DB-9 в DB-25
| DB-9 | DB-25 | Назначение | |
|---|---|---|---|
| 1 | 8 | DCD | Data Carrier Detect |
| 2 | 3 | RxD | Receive Data |
| 3 | 2 | TxD | Transmit Data |
| 4 | 20 | DTR | Data Terminal Ready |
| 5 | 7 | GND | Ground (Signal) |
| 6 | 6 | DSR | Data Set Ready |
| 7 | 4 | RTS | Request to Send |
| 8 | 5 | CTS | Clear to Send |
| 9 | 22 | RI | Ring Indicator |
RS-232 соединения
Прямой кабель используется для соединения DTE (например, компьютера) с DCE (например, модемом), причем все сигналы на одной стороне соединяются с соответствующими сигналами на другой стороне один на один (напрямую). Пересекающийся (нуль-модемный) кабель используется для непосредственного соединения двух DTE без промежуточного модема. Они пересекают передачу и прием сигналов данных между двумя сторонами, и есть много вариантов того, как другие сигналы управления подключены, ниже одни из них:
| Прямое соединение (DB-9) | Нуль-модемное, кроссовое соединение (DB-9) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| (DTE) | (DCE) | (DTE) | (DTE) | ||||||
| 1 | DCD | ------- | DCD | 1 | 1 | DCD | DCD | 1 | |
| 2 | RxD | ------- | TxD | 2 | 2 | RxD | ------- | TxD | 3 |
| 3 | TxD | ------- | RxD | 3 | 3 | TxD | ------- | RxD | 2 |
| 4 | DTR | ------- | DSR | 4 | 4 | DTR | ------- | DSR | 6 |
| 5 | GND | ------- | GND | 5 | 5 | GND | ------- | GND | 5 |
| 6 | DSR | ------- | DTR | 6 | 6 | DSR | ------- | DTR | 4 |
| 7 | RTS | ------- | CTS | 7 | 7 | RTS | ------- | CTS | 8 |
| 8 | CTS | ------- | RTS | 8 | 8 | CTS | ------- | RTS | 7 |
| 9 | RI | ------- | RI | 9 | 9 | RI | RI | 9 | |
Сигналы RS-232
Логическая форма сигнала RS-232 (8N1)
Шаг 2: Узнайте о протоколе
Протокол - это один или несколько наборов аппаратных и программных правил, согласованных всеми сторонами связи для правильного и эффективного обмена данными.
Синхронная и асинхронная передача данных
Развертывание: биты и байты
Внутренняя компьютерная связь состоит из цифровой электроники, представленной только двумя условиями: ВКЛ или ВЫКЛ. Мы представляем их двумя числами: 0 и 1, которые в двоичной системе называются битами. Байт состоит из 8 битов, которые представляют десятичное число от 0 до 255 или шестнадцатеричное число от 0 до FF. Как описано выше, байт является основной единицей асинхронной связи.
Скорость передачи, биты данных, четность и стоповый бит
Скорость передачи - это скорость передачи данных, которая измеряет количество битовых передач в секунду. Например, 19200 бод - это 19200 бит в секунду.
Биты данных являются измерением фактических битов данных в пакете связи. Например, вышеприведенный рисунок показывает восемь (8) битов данных в пакете связи. Пакет связи относится к передаче одного байта, включая биты пуска / останова, биты данных и четность. Если вы передаете стандартный код ASCII (от 0 до 127), достаточно 7 бит данных. Если это расширенный код ASCII (от 128 до 255), то требуется 8 бит данных.
Четность - это простой способ проверки ошибок. Есть четные, нечетные, отметки и пробелы. Вы также можете использовать без паритета. Для четного и нечетного контроля четности последовательный порт устанавливает бит четности (последний бит после бита данных) в значение, чтобы гарантировать, что пакет данных имеет четное или нечетное число старших логических битов. Например, если данные равны 10010010, для четности четности последовательный порт устанавливает бит четности равным 1, чтобы сохранить количество старших логических битов четности. Для нечетной четности бит четности равен 0, поэтому число старших логических битов нечетно. Метка четности просто устанавливает бит четности на высокий логический уровень, а пробел устанавливает бит четности на низкий логический уровень, чтобы принимающая сторона могла определить, повреждены ли данные.
Стоповые биты используются для сигнализации об окончании пакета связи. Это также помогает синхронизировать различные часы на последовательных устройствах.
Форматы данных (двоичные, шестнадцатеричные, декабрьские, октябрьские и ASCII)
Последовательные устройства используют Binary для связи, который состоит из двух уникальных чисел: 0 и 1.
Двоичный код - это система нумерации Base-2. Один байт данных состоит из 8 двоичных цифр от 0000 0000 до 1111 1111. Шестнадцатеричная система - это система base-16, которая состоит из 16 чисел: от 0 до 9 и букв от A до F (десятичное число 15).
Шестнадцатеричная система нумерации полезна, потому что она может представлять каждый байт в виде двух последовательных шестнадцатеричных цифр, и людям легче читать шестнадцатеричные числа, чем двоичные числа. Большинство производителей используют шестнадцатеричное в своей документации протокола. Преобразовать значение из шестнадцатеричного в двоичное просто. Просто переведите каждую шестнадцатеричную цифру в ее 4-битный двоичный эквивалент. Например. Шестнадцатеричное число F3 равно двоичному числу 1111 0011.
Десятичное число относится к числам в базе 10, которая является системой нумерации, которую мы используем чаще всего в повседневной жизни. Это не так просто, как шестнадцатеричное и восьмеричное в десятичное число, чтобы преобразовать десятичное число, но нам легче понять десятичное число.
Восьмеричное относится к системе нумерации base-8, которая использует только восемь уникальных символов (от 0 до 7). Программисты часто используют формат Octal, потому что люди относительно легко читают и могут быть легко переведены в двоичный формат: каждая цифра Octal представляет 3 двоичные цифры. Например. Восьмеричное число 73 соответствует двоичному числу 111 011.
ASCII (американский стандартный код для обмена информацией) - это кодировка символов, основанная на английском алфавите. Коды ASCII (как читаемые, так и нечитаемые) широко используются в коммуникациях, таких как модемная связь. Буквы от A до Z и цифры от 0 до 9 являются читаемыми кодами ASCII. Некоторые коды ASCII не читаются, такие как управляющие коды: XON и XOFF, которые используются в управлении потоком программного обеспечения.
В компания KS-is возможно купить адаптеры RS232 различных моделей и ценовых сегментов.
Примеры протокольных команд
Команда протокола представляет собой строку данных, отправленную с одного последовательного устройства (например, компьютера) на другое (то есть модем). Вот некоторые примеры:
Пример команды ASCII: ATI1 для запроса информации производителя модема. (Примечание: контрольные коды возврата каретки и перевода строки).
Преобразуйте приведенную выше командную строку в шестнадцатеричное, и она становится: 41 54 49 31 0D 0A
Преобразуйте приведенную выше командную строку в десятичную, и она становится: 065 084 073 049 013 010
Преобразуйте приведенную выше строку команды в восьмеричное, и оно становится: 101 124 111 061 015 012
Преобразуйте приведенную выше командную строку в двоичную, и она становится: 01000001 01010100 01001001 00110001 00001101 00001010
Шаг 3: Управляйте своими устройствами RS232 с помощью 232Analyzer
232Analyzer - это расширенный анализатор протокола последовательного порта, который позволяет вам контролировать / отлаживать, отслеживать / прослушивать последовательные устройства (RS-232 / RS-485 / RS-422 / TTL) прямо с вашего ПК. 232Analyzer является условно-бесплатной версией, БЕСПЛАТНАЯ версия имеет некоторые ограничения, но ее более чем достаточно для тестирования и управления вашими последовательными устройствами. Нажмите здесь, чтобы скачать бесплатную копию.
Выберите COM-порт и настройте форматы связи
Настройки управления потоком
Управляйте своими устройствами RS232 Контроль / мониторинг состояния линии
232Analyzer позволяет вам контролировать / контролировать состояние линий ваших COM-портов. Состояния линии RTS и DTR будут переключаться при нажатии на соответствующий светодиод, вы можете использовать измеритель напряжения для проверки изменений, вы должны получить от + 6 В до + 15 В, когда состояние линии включено, и от -6 В до -15 В, когда состояние линии ВЫКЛ. Другие состояния линии могут контролироваться через виртуальные D, такие как RX, TX, DSR, CTS, DCD и RI.
Команды отправки / получения
Читайте также: