Portul serial-RS232

Portul serial-RS232

Parametrii comunicatiei seriale

-Viteza de transmisie (numita si debit binar) este masurata in biti/s:

[biti/s] ; unde T este perioada de timp necesara pentru transmiterea unui bit.

Tipuri de comunicatie seriala

Din punctul de vedere al directiei de transfer, exista urmatoarele tipuri de comunicatie seriala:

Simplex;

Semiduplex;

-Duplex.

In cazul comunicatiei simplex, datele sunt transferate intotdeauna in aceeasi directie, de la

echipamentul transmitator la cel receptor. La comunicatia semiduplex, fiecare echipament terminal de

date functioneaza alternativ ca transmitator, iar apoi ca receptor. Pentru o asemenea conexiune, este

suficienta o singura linie de transmisie (doua fire de legatura). Intr-o comunicatie duplex (numita si

duplex integral), datele se transfera simultan in ambele directii. Primele conexiuni duplex necesitau

doua linii de transmisie (patru fire de legatura), dar conexiunile actuale necesita o singura linie.

Din punctul de vedere al sincronizarii dintre transmitator si receptor, exista doua tipuri de

comunicatie seriala:

-ASINCRONA

-SINCRONA

Comunicatia asincrona

Pentru a asigura sincronizarea dintre transmitator si receptor, fiecare caracter transmis este

precedat de un bit de START, avand valoarea logica 0, si este urmat de cel putin un bit de STOP, cu

valoarea logica 1. Bitii de START si de STOP incadreaza deci fiecare caracter transmis, caracterul

transmis intre cei doi biti reprezentand un cadru de date. Un asemenea cadru reprezinta informatia

digitala de baza intr-un sistem de comunicatie seriala. In cazul comunicatiei asincrone, intervalul de

timp intre transmisia a doua caractere succesive este variabil, pe durata acestui interval linia de

comunicatie fiind in starea 1 logic ("mark"). Acest mod de comunicatie este numit si start-stop

Sincronizarea la nivel de bit se realizeaza cu ajutorul semnalelor de ceas locale cu aceeasi

frecventa. Atunci cand un receptor detecteaza inceputul unui caracter indicat prin bitul de START,

porneste un oscilator de ceas local, care permite esantionarea corecta a bitilor individuali ai

caracterului. Esantionarea bitilor se realizeaza aproximativ la jumatatea intervalului corespunzator

fiecarui bit.

In figura de mai jos se ilustreaza transmisia caracterului cu codul ASCII 61h. Dupa bitul de start avand durata T corespunzatoare unui bit, transmisia caracterului incepe cu bitul cel mai putin

semnificativ b . Dupa transmisia bitului cel mai semnificativ b , se transmite un bit de paritate p, in

exemplul ilustrat paritatea fiind impara. Acest bit de paritate este optional, iar in cazul in care se

adauga la caracterul transmis, paritatea poate fi selectata ca fiind para sau impara. Exista si

posibilitatea ca bitul de paritate sa fie intotdeauna 0 sau 1, indiferent de paritatea efectiva a

caracterului. La sfarsitul caracterului, in exemplul ilustrat se transmit doi biti de STOP s si s , dupa

care linia ramane in starea 1 logic un timp variabil. Acest timp corespunde unui interval de pauza.

*comunicatie asincrona

In cazul comunicatiei asincrone, sincronizarea la nivel de bit este asigurata numai pe durata

transmisiei efective a fiecarui caracter. O asemenea comunicatie este orientata pe caractere individuale

si are dezavantajul ca necesita informatii suplimentare in proportie de cel putin 25% pentru

identificarea fiecarui character.

Comunicatia sincrona

In cazul comunicatiei sincrone, un cadru nu contine un singur caracter, ci un bloc de caractere

sau un mesaj. Sincronizarea la nivel de bit trebuie asigurata permanent, nu numai in timpul transmisiei

propriu-zise, ci si in intervalele de pauza. De aceea, timpul este divizat in mod continuu in intervale

elementare la transmitator, intervale care trebuie regasite apoi la receptor. Aceasta pune anumite

probleme. Daca ceasul local al receptorului are o frecventa care difera intr-o anumita masura de

frecventa transmitatorului, vor apare erori la recunoasterea caracterelor, din cauza lungimii blocurilor

de caractere.

Pentru a se evita aceste erori, ceasul receptorului trebuie resincronizat frecvent cu cel al

transmitatorului. Aceasta se poate realiza daca se asigura ca exista suficiente tranzitii de la 1 la 0 si de

la 0 la 1 in mesajul transmis. Daca datele de transmis constau din siruri lungi de 1 sau de 0, trebuie

inserate tranzitii suficiente pentru resincronizarea ceasurilor.

Asemenea tehnici sunt dificil de implementat, astfel incat se utilizeaza de obicei o tehnica numita comunicatie asincrona sincronizata

(numita in mod simplu comunicatie sincrona).

Acest tip de comunicatie este caracterizat de faptul ca, desi mesajul este transmis intr-un mod

sincron, nu exista o sincronizare in intervalul de timp dintre doua mesaje. Informatia este transmisa

sub forma unor blocuri de caractere sau a unor biti succesivi, fara biti de START si STOP. Pentru

ajustarea oscilatorului local la inceputul unui mesaj, fiecare mesaj este precedat de un numar de

caractere speciale de sincronizare (de exemplu, caracterul SYN, cu valoarea 16h). Pentru mentinerea

sincronizarii, se pot insera caractere de sincronizare suplimentare in mesajul transmis, la anumite

intervale de timp.

La receptor exista trei nivele de sincronizare:

-Sincronizare la nivel de bit, realizata prin bucle cu calare de faza PLL (Phase-Locked Loop

pe baza tranzitiilor existente in semnalul receptionat;

-Sincronizare la nivel de caracter, realizata prin recunoasterea unor caractere de sincronizare;

-Sincronizare la nivel de bloc sau mesaj, care depinde de protocolul de date utilizat.

Standardul RS-232C

Specificatiile electrice ale portului serial utilizat la calculatoarele IBM PC au fost definite in

standardul RS-232C (Reference Standard No. 232, Revision C), elaborat in anul 1969 de catre

Comitetul de Standarde din SUA, cunoscut azi sub numele de Asociatia Industriei Electronice (EIA -

Electronics Industry Association). Standardul a fost elaborat pentru comunicatia digitala intre un

calculator si un terminal aflat la distanta sau intre doua terminale, fara utilizarea unui calculator.

Terminalele erau conectate prin linii telefonice, astfel incat erau necesare modemuri la ambele capete

ale liniei de comunicatie.

Standardul RS-232C a suferit diferite modificari, fiind elaborate mai multe revizii ale acestuia.

Astfel, in anul 1987 a fost elaborata o noua revizie a standardului, numita EIA RS-232D. In anul 1991,

EIA impreuna cu Asociatia Industriei de Telecomunicatii (TIA - Telecommunications Industry

Association) a elaborat revizia E a standardului (EIA/TIA RS-232E). Revizia curenta este EIA

RS-232F, publicata in anul 1997. Totusi, indiferent de revizia acestuia, standardul este numit de cele

mai multe ori RS-232C sau RS-232.

In Europa, versiunea echivalenta standardului RS-232C este V.24, elaborata de organizatia

CCITT (Comit Consultatif International pour Tlphonie et Tlgraphie). Denumirea acestei

organizatii a fost schimbata la inceputul anilor 1990 in International Telecommunications Union

(ITU). Ambele standarde specifica semnalele utilizate pentru comunicatie, nivelele de tensiune,

protocolul utilizat pentru controlul fluxului de date si conectorii interfetei seriale.

Standardul RS-232C defineste atat o comunicatie asincrona, cat si una sincrona. Nu sunt

definite elemente cum sunt codificarea caracterelor (ASCII, Baudot, EBCDIC), incadrarea caracterelor

(numarul de biti/caracter, numarul bitilor de STOP, paritatea) si nici vitezele de comunicatie, desi

standardul este destinat pentru viteze mai mici de 20.000 biti/s. Echipamentele actuale permit insa

viteze superioare de comunicatie, utilizand nivele de tensiune care sunt compatibile cu cele specificate

de standard. Porturile seriale ale calculatoarelor permit de obicei selectia uneia din urmatoarele viteze

de comunicatie: 150, 300, 600, 1.200, 2.400, 4.800, 9.600, 19.200, 38.400, 57.600 si 115.200 biti/s.

O legatura de baza RS-232C necesita doar trei conexiuni: una pentru transmisie, una pentru

receptie si una pentru masa electrica comuna. Cele mai multe legaturi seriale utilizeaza insa si semnale

pentru controlul fluxului de date.

Spre deosebire de alte tipuri de comunicatie seriala, care sunt diferentiale , comunicatia

RS-232C este una obisnuita, utilizand cate un fir pentru fiecare semnal. Desi astfel se simplifica circuitele necesare interfetei, in acelasi timp se reduc si distanta maxima de comunicatie in cazul unei

legaturi directe, fara utilizarea modemurilor. Standardul RS-232C specifica o distanta maxima de 15

m. Se pot obtine distante mai mari daca se utilizeaza viteze de comunicatie mai reduse.

Tensiunile electrice specificate de standardul RS-232C sunt urmatoarele:

Valoarea logica 0 corespunde unei tensiuni pozitive intre +3 V si +25 V;

Valoarea logica 1 corespunde unei tensiuni negative intre -3 V si -25 V.