Bus RS-232. Ing. Gianfranco Miele April 28, 2011

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1 Ing. Gianfranco Miele April 28, 2011

2 Alcune definizioni Comunicazione seriale Bit trasmessi in sequenza Basta una sola linea Più lenta ed economica Comunicazione asincrona Ogni sequenza di bit trasporta informazioni sufficienti alla sua decodifica (start,stop,...) Comunicazione punto-punto Comunicazione parallela Bit trasmessi su più linee Più veloce e costosa Comunicazione sincrona Sono previste linee per la trasmissione di un segnale di temporizzazione Comunicazione multipunto

3 Alcune definizioni Simplex Half duplex Full duplex A B A B B A A B

4 Standard RS-232 Definito dalla Electronic Industries Association (EIA) nel 1969 Nasce per l'interconnessione di un calcolatore (DTE, Data Terminal Equipment) ed un modem (DCE, Data Communication Equipment)

5 Controllo strumentazione RS-232 Instrument Serial Port RS-232 Cable Non richiede hardware aggiuntivo Usa una singola linea Collegamento PC-PC o PC-Strumento

6 Connettori I dispositivi che dispongono di porte RS232 si distinguono in due categorie: - DTE: PC, terminali - DCE: modem, stampanti,... Esistono connettori a 9 pin (DB-9) ed a 25 pin (DB-25) Il connettore femmina dovrebbe, di norma, essere associato a DCE (Data Communication Equipment), cioè la periferica, il connettore maschio a DTE (Data Terminal Equipment), il computer.

7 Il segnale elettrico Il protocollo indica che si possono utilizzare tensioni che vanno da ±5 V a ±15 V, ma la tensione classica usata è di ±12 V, per cui l ampiezza del segnale è caratterizzata da un valore "alto" pari a circa +12 V, ed un valore "basso" pari a 12 V. Da notare che, nello standard EIA RS-232 un segnale alto rappresenta lo 0 logico ("mark") ed uno basso un 1 ("space"). È quindi una codifica a logica negativa, ossia rovesciata rispetto al comune pensare. Per incrementare l'immunità ai disturbi elettrici l'interfaccia elettrica ha una soglia di commutazione di ±3 V, cioè per passare da uno stato ad un altro non è sufficiente arrivare allo zero, ma dovrà essere superata la soglia dei 3 V di segno opposto.

8 La frame RS-232 La tensione di riposo (IDLE) della linea è negativa (= MARK) 1 bit di START: segna l'inizio del frame con la transizione MARK > SPACE 7 o 8 bit di dati: codifica binaria con MARK=1 e SPACE=0, bit meno significativo (LSB) trasmesso per primo 1 bit di parità: per il controllo degli errori di trasmissione Parità pari: vale 0 se il numero di 1 nei bit dati è pari, 1 viceversa Parità dispari: vale 0 se il numero di 1 nei bit dati è dispari, 1 viceversa Nessuna parità: bit di parità assente 1, 1.5 o 2 bit di stop: riportano la tensione della linea a IDLE Tensioni: MARK tra -12V e -3V e SPACE tra +3V e +12V

9 Start bit Bit parità Bus RS-232 La frame RS V Space - 12V IDLE 7 bit dati 2 bit di stop Mark

10 Parametri di comunicazione Numero della porta (0 per COM1:, 1 per COM2:,... ) Baud rate: velocità di comunicazione in bit/s (compresi i bit di start, stop e parità). Valori tipici: 1200, 2400, 4800, 9600 Data bits: scelta tra 7 o 8 bit dati Stop bits: scelta tra 1, 1.5 e 2 bit di stop Parity: pari ( even ), dispari ( odd ) o nessuna Flow control: controllo della comunicazione. Handshake hardware: si usano ulteriori linee (RST e CTS) per fissare inizio e fine di una sequenza di dati Handshake software: si racchiude il messaggio trasmesso tra due caratteri di controllo XON e XOFF

11 Descrizione del segnale Esempio per una comunicazione a 9600 bps e 8N2 Tutte le transizioni appaiono in corrispondenza di multipli di 104 μs (pari ad 1/9600 s, cioè ciascun bit dura esattamente l'inverso del baud rate). La linea si trova inizialmente nello stato di riposo, alta (nessun dato in transito); la prima transizione da alto a basso indica l inizio della trasmissione (inizia il "bit di start", lungo esattamente 104 μs), a cui segue il bit meno significativo (LSB), dopo altri 104 μs, e così via, per otto volte, fino al bit più significativo (MSB). Da notare che il byte è trasmesso "al contrario", cioè va letto da destra verso sinistra. Segue infine un periodo di riposo della linea di almeno 208 μs, cioè due bit di stop e quindi (eventualmente) inizia un nuovo pacchetto di bit.

12 RS-232 DB9 pinout DB-9M Function Abbreviation Pin #1 Data Carrier Detect CD Pin #2 Receive Data RD or RX or RXD Pin #3 Transmitted Data TD or TX or TXD Pin #4 Data Terminal Ready DTR Pin #5 Signal Ground GND Pin #6 Data Set Ready DSR Pin #7 Request To Send RTS Pin #8 Clear To Send CTS Pin #9 Ring Indicator RI

13 Collegamento DTE-CTE PC (DTE) Rx Tx Com Rx Tx Com Modem (DCE) Linea telefonica Nota: Per un DCE Il connettore Rx è di output Il connettore Tx è di input

14 Collegamento DTE-DTE (null modem) Rx Rx PC (DTE) Tx Com Tx Com PC (DTE) Il cavo deve essere di tipo null-modem Alcuni strumenti, come il Fluke 45, richiedono questo tipo di collegamento (cioè sono dei DTE)

15 Comunicazione seriale via labview Inizializzazione Scrittura verso la porta

16 Comunicazione seriale via labview Lettura dalla porta # caratteri nel buffer di lettura

17 Esempio controllo di un multimetro Configurazione Stringa inviata alla seriale: *RST;VDC\n\r Query VAL?\n\r Lettura del risultato di misura Stringa letta dalla seriale: E+0 VDC\r\n

18 Esempio I/O su RS-232

19 Attesa dell invio dati Non si possono leggere dati che non siano ancora stati inviati Prima soluzione: attendere il riempimento del buffer (deve essere noto il numero di byte da leggere) Query (Richiesta di dati di misura) Attesa dei dati Lettura dei dati

20 Attesa dell invio dati Seconda soluzione: attendere per un intervallo di tempo sufficiente