Исторически все промышленные сети являются продуктом эволюции порта RS-232, который предназначался для подключения на двухпроводном шнуре одного периферийного устройства к персональной ЭВМ. Стандарт RS-232 (RS – recommended standard рекомендованный стандарт,), описывает интеpфейс междy аппаpатypой пpиема и пеpедачи данных. Стандарт был разработан достаточно давно, в 60-х годах 20-го века. В настоящее время действует редакция стандарта, принятая в 1991 году ассоциациями электронной и телекоммуникационной промышленности, под названием EIA/TIA-232-E.
Интерфейс RS-232 обеспечивает соединение двух устройств, одно из которых называется DTE (Data Terminal Equipment) — ООД (Оконечное Оборудование Данных), второе — DCE (Data Communications Equipment) — ОПД (Оборудование Передачи Данных). Как правило, DTE (ООД) — это компьютер, а DCE (ОПД) — это модем, хотя RS-232 может использоваться и для подключения к компьютеру периферийных устройств (мышь, принтер), и для соединения с другим компьютером или контроллером. Для соединения строго соответствующих стандарту устройств DTE и DCE нужен кабель "контакт в контакт". Для соединения двух DTE-устройств используют так называемые нуль-модемные кабели, в которых провода "перекрещиваются" в соответствии с назначением сигналов. Изначально стандарт описывал применение 25-контактного соединителя, типа DB25. DTE-устройство должно оснащаться вилкой (male - "папа"), DCE-устройство — розеткой (female - "мама"). Позднее, с появлением IBM PC, стали использовать усеченный вариант интерфейса и 9-контактные соединители DB9, наиболее распространенные в настоящее время.
Полный набор цепей используется только для подключения к ПЭВМ внешнего модема. В остальных случаях, например при подключении к ПЭВМ промышленного контроллера, используется ограниченный набор цепей, зависящий от аппаратной и программной реализации стыка в контроллере. Для соединения многих устройств достаточно минимального набора цепей интерфейса RS-232: RD (приёмник), TD (передатчик) и Signal Ground (общий провод, нулевой провод, заземление). Важно отметить, что интерфейс не обеспечивает гальванической развязки устройств.
Логической единице соответствует диапазон напряжения от –12 до –3 В (на приёмнике); логическому нулю — от +3 (на приёмнике) до +12 В. Диапазон от –3 до +3 В — зона нечувствительности. Разность потенциалов между схемными землями (SG) соединяемых устройств должна быть менее 2 В, при более высокой разности потенциалов возможно неверное восприятие сигналов.
Прием сигналов RS-232.
Стандарт определяет максимальную длину кабеля в 50 футов (примерно 15 метров) при скорости 9600 бит/с. На практике устойчивая работа может быть достигнута и при большей длине кабеля. Утверждают, что можно удвоить указанную цифру при использовании неэкранированного кабеля и упятерить ее для экранированного кабеля, а при понижении скорости вдвое предельная длина может быть увеличена примерно вдвое. Тем не менее, нельзя ручаться за это утверждение, из-за различного уровня внешних электромагнитных помех в каждом конкретном случае.
RS-232 называют последовательным интерфейсом, поскольку поток данных передается по одному проводу бит за битом. В отсутствие передачи данных линия находится в состоянии логической единицы. Скорость передачи данных стандартом не нормируется, но обычно выбирают из ряда 110, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 бит в секунду. В основном используется асинхронный режим работы, при котором данные передаются фреймами. Каждый фрейм состоит из стартового бита, битов данных, бита контроля четности (может отсутствовать), стопового бита. Биты байта данных передаются "хвостом вперёд", начиная с младшего бита. Стартовый бит всегда идет уровнем логического нуля, стоповый — единицей. Состояние бита чётности определяется настройкой передатчика. Бит дополняет число единичных битов данных до нечетности (parity odd), четности (parity even), может не использоваться (parity none), быть всегда единицей (mark) или нулем (space).
Формат асинхронной передачи RS-232.
Асинхронная передача данных - передача данных, при которой интервалы времени между направляемыми блоками данных не являются постоянными. Для выделения в потоке данных блоков в начале и конце каждого из них записываются старт/стопные биты. При асинхронной передаче передатчик и приемник данных работают не зависимо друг от друга.
Синхронная передача данных - передача данных, базирующаяся на согласовании таймеров передающего и принимающего устройств. При этом биты передаются кадрами. Для начала синхронизации и периодической проверки ее точности используются специальные символы. Передача прекращается по окончании блока и начинается при поступлении нового блока.
