Параметры физического уровня протокола RS-232

Рассмотрим параметры физического уровня протокола, которые определяют скорость обмена, метод кодирования информации и схему передачи[3].

В протоколе RS-232 принято двухуровневое кодирование сигнала. Все сигналы передаются специально выбранными уровнями, обеспечивающими высокую помехоустойчивость связи (рисунок 1). Отметим, что данные передаются в инверсном коде (логической единице соответствует низкий уровень, логическому нулю - высокий уровень).

Рисунок 1. Уровни сигналов RS-232

Такое кодирование позволяет достичь максимальной скорость передачи данных 115200 бит/с при длине соединительного провода 15 метров.

Формат передаваемых данных показан на рисунке 2. 5, 6, 7 или 8 бит данных сопровождаются стартовым битом, битом четности и одним или двумя стоповыми битами. Получив стартовый бит, приемник выбирает из линии биты данных через определенные интервалы времени.

Рисунок 2. Формат данных RS-232

Важно, чтобы тактовые частоты приемника и передатчика были одинаковыми, допустимое расхождение составляет 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[4].

Отметим, что подключение микроконтроллера к персональному компьютеру по протоколу RS-232 напрямую не возможно, так как сигнал передается уровнями -3..-15 В (логическая «1») и +3..+15 В (логический «0»). Для преобразования уровней RS-232 в стандартные логические уровни TTL обычно используют специальные микросхемы преобразователей. Схема одного из возможных конвертеров уровней представлена на рисунке 3.

Рисунок 3. Схема конвертера уровней RS-232-TTL

Основу предлагаемого конвертера составляет широко распространенная микросхема преобразователей уровней MAX232A фирмы Maxim, которая имеет множество аналогов других производителей (Analog Devices, LG и другие). Данная микросхема рассчитана на напряжение питания 5В и имеет встроенные удвоитель и инвертор напряжений на переключаемых конденсаторах для получения напряжения ±10 В, необходимых для работы с сигналами стандарта RS-232. Для работы микросхемы требуется 4 внешних конденсатора (C1, C2, C3, C4) емкостью 0.1 мкФ, которые используются в преобразователе напряжения.

Использование такого конвертера удобно не только для организации обмена информацией между персональным компьютером и готовым внешним устройством, но и на этапе отладки проектируемого модуля, что позволяет во многих случаях обойтись без внутрисхемного отладчика[5].

Схема разводки стандартного 9-ти штырькового разъема для подключения устройств через последовательный порт компьютера представлена на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема разводки разъема

Назначение каждого из выводов сведено в таблице 1.

Таблица 1

Несмотря на то, что стандарт связи RS-232 был разработан более 35 лет назад, его до сих пор с успехом применяют в устройствах автоматики, в компьютерной технике и других приложения. Учитывая это, многие производители современных микроконтроллеров в набор средств периферии своих продуктов включают универсальный асинхронно-синхронный приемопередатчик.