- ما هو الاتصال التسلسلي؟
- ما هو RS232؟
- الخصائص الكهربائية
- كيف يعمل RS232؟
- المواصفات الميكانيكية
- ما هو المصافحة؟
- تطبيقات الاتصالات RS232
يعد RS232 Communication Protoco l أحد أقدم بروتوكولات الاتصال المعروفة والمستخدمة في الصناعات والمنتجات التجارية. يشير المصطلح RS232 إلى "المعيار الموصى به 232" وهو نوع من الاتصالات التسلسلية المستخدمة لنقل البيانات بشكل طبيعي على مسافات متوسطة. تم تقديمه في الستينيات ووجد طريقه إلى العديد من التطبيقات مثل طابعات الكمبيوتر وأجهزة أتمتة المصانع وما إلى ذلك. يوجد اليوم العديد من بروتوكولات الاتصال الحديثة مثل RS485 و SPI و I2C و CAN وما إلى ذلك. يمكنك التحقق منها إذا كنت مهتمًا. في هذه المقالة ، سوف نفهم أساسيات بروتوكول RS232 وكيف يعمل.
ما هو الاتصال التسلسلي؟
في الاتصالات السلكية واللاسلكية ، تسمى عملية إرسال البيانات بالتسلسل عبر ناقل الكمبيوتر بالاتصال التسلسلي ، مما يعني أن البيانات سيتم نقلها شيئًا فشيئًا. أثناء الاتصال المتوازي ، يتم إرسال البيانات في بايت (8 بت) أو حرف على عدة خطوط أو حافلات بيانات في وقت واحد. يعتبر الاتصال التسلسلي أبطأ من الاتصال الموازي ولكنه يستخدم لنقل البيانات الطويلة بسبب انخفاض التكلفة والأسباب العملية.
مثال لفهم:
الاتصال التسلسلي - تقوم بإطلاق النار على هدف باستخدام رشاشات ، حيث تصل الرصاصة واحدة تلو الأخرى إلى الهدف.
الاتصال الموازي - تقوم بإطلاق النار على هدف باستخدام بندقية ، حيث يصل عدد من الرصاصات في نفس الوقت.
طرق نقل البيانات في الاتصال التسلسلي:
- نقل البيانات غير المتزامن - الوضع الذي لا تتم فيه مزامنة أجزاء البيانات بواسطة نبضة الساعة. نبض الساعة هو إشارة تستخدم لمزامنة العملية في نظام إلكتروني.
- نقل البيانات المتزامن - الوضع الذي تتم فيه مزامنة أجزاء البيانات بواسطة نبضة الساعة.
خصائص الاتصال التسلسلي:
- يستخدم معدل الباود لقياس سرعة الإرسال. يوصف بأنه عدد البتات التي تمر في ثانية واحدة. على سبيل المثال ، إذا كان معدل البث بالباود هو 200 ، يتم تمرير 200 بت لكل ثانية. في خطوط الهاتف ، ستكون معدلات الباود 14400 و 28800 و 33600.
- تُستخدم بتات الإيقاف لحزمة واحدة لإيقاف الإرسال الذي يُشار إليه بالحرف "T". بعض القيم النموذجية هي 1 و 1.5 و 2 بت.
- بت التكافؤ هو أبسط شكل للتحقق من الأخطاء. هناك أربعة أنواع ، أي فردي ، محدد ومتباعد. على سبيل المثال ، إذا كان 011 رقمًا ، فإن بت التكافؤ = 0 ، أي التكافؤ الزوجي والتكافؤ = 1 ، أي التكافؤ الفردي.
ما هو RS232؟
RS232C "المعيار الموصى به 232C" هو الإصدار الأخير من معيار 25 سنًا بينما RS232D المكون من 22 سنًا. في الكمبيوتر الشخصي الجديد من النوع D وهو من 9 دبابيس.
RS232 هو بروتوكول قياسي يستخدم للاتصال التسلسلي ، ويستخدم لتوصيل الكمبيوتر والأجهزة الطرفية للسماح بتبادل البيانات التسلسلية بينهما. حيث يحصل على الجهد للمسار المستخدم في تبادل البيانات بين الأجهزة. يتم استخدامه في الاتصالات التسلسلية حتى 50 قدمًا بمعدل 1.492 كيلو بت في الثانية. كما يعرف EIA، يتم استخدام RS232 لربط بيانات معدات نقل (DTE) و بيانات معدات الاتصالات (DCE).
جهاز إرسال وجهاز استقبال البيانات غير المتزامن العالمي (UART) المستخدم بالاتصال مع RS232 لنقل البيانات بين الطابعة والكمبيوتر. لا تستطيع وحدات التحكم الدقيقة التعامل مع مثل هذا النوع من مستويات الجهد ، والموصلات متصلة بين إشارات RS232. تُعرف هذه الموصلات باسم موصل DB-9 كمنفذ تسلسلي وهي من نوعين موصل ذكر (DTE) وموصل أنثى (DCE).
الخصائص الكهربائية
دعونا نناقش المواصفات الكهربائية لـ RS232 الواردة أدناه:
- مستويات الجهد: RS232 تستخدم أيضًا كمستوى أرضي و 5 فولت. ثنائي 0 يعمل بجهد يصل إلى + 5 فولت إلى + 15 فولت تيار مستمر. يطلق عليه "تشغيل" أو تباعد (مستوى الجهد العالي) بينما يعمل الثنائي 1 بجهد يصل إلى -5 فولت إلى -15 فولت تيار مستمر. يطلق عليه "OFF" أو وضع علامة (مستوى الجهد المنخفض).
- مستوى جهد الإشارة المستقبلة: يعمل الثنائي 0 على جهد الإشارة المستقبلة حتى + 3 فولت إلى +13 فولت تيار مستمر والثنائي 1 يعمل بجهد يصل إلى -3 فولت إلى -13 فولت تيار مستمر.
- معاوقة الخط: تصل مقاومة الأسلاك إلى 3 أوم إلى 7 أوم ويبلغ الحد الأقصى لطول الكابل 15 مترًا ، لكن الطول الأقصى الجديد من حيث السعة لكل وحدة طول.
- جهد التشغيل: سيكون جهد التشغيل 250 فولت تيار متردد كحد أقصى.
- التصنيف الحالي: التصنيف الحالي سيكون 3 أمبير كحد أقصى.
- جهد تحمل عازل: 1000 فولت تيار متردد دقيقة.
- معدل الدوران: يُطلق على معدل تغيير مستويات الإشارة اسم معدل الدوران. مع معدل نقل كبير يصل إلى 30 فولت / ميكروثانية وسيكون الحد الأقصى لمعدل البت 20 كيلو بايت في الثانية.
كيف يعمل RS232؟
يعمل RS232 على الاتصال ثنائي الاتجاه الذي يقوم بتبادل البيانات مع بعضها البعض. هناك جهازان متصلان ببعضهما البعض ، معدات نقل البيانات (DTE) ومعدات اتصال البيانات (DCE) التي تحتوي على دبابيس مثل TXD و RXD و RTS & CTS. الآن ، من مصدر DTE ، ينشئ RTS طلب إرسال البيانات. ثم من الجانب الآخر DCE ، و CTS، يمهد الطريق لاستقبال البيانات. بعد تطهير طريق، وسوف تعطي إشارة إلى RTS من DTE مصدر لإرسال إشارة. ثم يتم نقل البتات من DTE إلى DCE. الآن مرة أخرى من DCEمصدر، طلب يمكن توليدها عن طريق RTS و CTS من DTE مصادر يمهد الطريق لاستقبال البيانات ويعطي إشارة لإرسال البيانات. هذه هي العملية الكاملة التي يتم من خلالها نقل البيانات.
TXD |
الارسال |
RXD |
المتلقي |
RTS |
طلب للارسال |
CTS |
واضح أن ترسل |
GND |
أرض |
على سبيل المثال: تم ضبط الإشارات على المنطق 1 ، أي -12V. يبدأ نقل البيانات من البتة التالية ولإبلاغ ذلك ، يرسل DTE بت البداية إلى DCE. دائمًا ما يكون بت البداية "0" ، أي +12 V & التالية من 5 إلى 9 أحرف هي بتات بيانات. إذا استخدمنا بت التكافؤ ، فيمكن إرسال بيانات 8 بت بينما إذا لم يتم استخدام التكافؤ ، فسيتم إرسال 9 بتات. يتم إرسال بتات التوقف بواسطة جهاز الإرسال الذي تبلغ قيمته 1 أو 1.5 أو 2 بت بعد إرسال البيانات.
المواصفات الميكانيكية
بالنسبة للمواصفات الميكانيكية ، علينا دراسة نوعين من الموصلات وهما DB-25 و DB-9. في DB-25 ، يوجد 25 دبوسًا متاحًا تُستخدم للعديد من التطبيقات ، لكن بعض التطبيقات لا تستخدم الدبابيس الخمسة والعشرين بأكملها. لذلك ، تم تصميم الموصل ذو 9 أسنان لتوفير الراحة للأجهزة والمعدات.
الآن ، نناقش هنا موصل DB-9 pin الذي يستخدم للاتصال بين المتحكمات الدقيقة والموصل. هذه هي نوعان: ذكر رابط (DTE) و أنثى موصل (DCE). يوجد 5 دبابيس في الصف العلوي و 4 دبابيس في الصف السفلي. غالبًا ما يطلق عليه موصل DE-9 أو D-type.
هيكل دبوس لموصل DB-9:
وصف الدبوس موصل DB-9:
رقم التعريف الشخصي |
اسم الدبوس |
دبوس الوصف |
1 |
قرص مضغوط (كشف الحامل) |
إشارة واردة من DCE |
2 |
RD (استقبال البيانات) |
يتلقى البيانات الواردة من DTE |
3 |
TD (نقل البيانات) |
إرسال البيانات الصادرة إلى DCE |
4 |
DTR (محطة بيانات جاهزة) |
إشارة المصافحة الصادرة |
5 |
GND (أرض إشارة) |
الجهد المرجعي المشترك |
6 |
DSR (مجموعة بيانات جاهزة) |
إشارة المصافحة الواردة |
7 |
RTS (طلب إرسال) |
إشارة صادرة للتحكم في التدفق |
8 |
CTS (مسح للإرسال) |
إشارة واردة للتحكم في التدفق |
9 |
RI (مؤشر الحلقة) |
إشارة واردة من DCE |
ما هو المصافحة؟
المصافحة هي العملية التي تُستخدم لنقل الإشارة من DTE إلى DCE لإجراء الاتصال قبل النقل الفعلي للبيانات. يمكن إجراء المراسلة بين المرسل والمستقبل عن طريق المصافحة.
هناك 3 أنواع من عمليات المصافحة تسمى: -
ممنوع المصافحة:
إذا لم يكن هناك مصافحة ، فإن DCE يقرأ البيانات المستلمة بالفعل بينما ينقل DTE البيانات التالية. يتم تخزين جميع البيانات المستلمة في موقع ذاكرة يُعرف باسم المخزن المؤقت للمستقبل. يمكن لهذا المخزن المؤقت تخزين بت واحد فقط لذلك يجب على المتلقي قراءة مخزن الذاكرة قبل وصول البت التالي. إذا كان جهاز الاستقبال غير قادر على قراءة البتة المخزنة في المخزن المؤقت ووصلت البتة التالية ، فسيتم فقد البتة المخزنة.
كما هو مبين في الرسم البياني أدناه، كان غير قادر على قراءة 4 جهاز استقبال ال قليلا حتى 5 تشرين صول بعض الشيء، وهذا نتيجة تجاوز من 4 تشرين بت بنسبة 5 تشرين بت و 4 تشرين يتم فقدان بعض الشيء.
مصافحة الأجهزة:
- يستخدم منافذ تسلسلية محددة ، مثل RTS & CTS للتحكم في تدفق البيانات.
- في هذه العملية ، يطلب جهاز الإرسال من جهاز الاستقبال أنه جاهز لاستقبال البيانات ، ثم يقوم جهاز الاستقبال بفحص المخزن المؤقت بأنه فارغ ، وإذا كان فارغًا ، فسيعطي إشارة لجهاز الإرسال بأنني جاهز لاستقبال البيانات.
- يعطي جهاز الاستقبال إشارة لجهاز الإرسال بعدم إرسال أي بيانات بينما لا يمكن قراءة البيانات المستلمة بالفعل.
- عملية عملها هي نفسها كما هو موضح أعلاه في المصافحة.
المصافحة البرمجية:
- في هذه العملية ، هناك نوعان ، أي X-ON & X-OFF. هنا ، "X" هي المرسل.
- X-ON هو الجزء الذي يستأنف فيه نقل البيانات.
- X-OFF هو الجزء الذي يوقف فيه نقل البيانات مؤقتًا.
- يتم استخدامه للتحكم في تدفق البيانات ومنع الضياع أثناء الإرسال.
تطبيقات الاتصالات RS232
- يتم استخدام الاتصال التسلسلي RS232 في أجهزة الكمبيوتر من الجيل القديم لتوصيل الأجهزة الطرفية مثل الماوس والطابعات والمودم وما إلى ذلك.
- في الوقت الحاضر ، تم استبدال RS232 بـ USB متقدم.
- يتم استخدامه أيضًا في آلات PLC ، وآلات CNC ، وأجهزة التحكم المؤازرة لأنها أرخص بكثير.
- لا يزال يتم استخدامه من قبل بعض لوحات التحكم الدقيقة وطابعات الإيصالات ونظام نقاط البيع (PoS) وما إلى ذلك.