RS-232C, RS-422A e RS-485 sono standard di comunicazione dell'EIA (Electronic Industries Association). Tra gli standard di interfaccia di comunicazione seriale, RS-232C è stato ampiamente utilizzato in varie applicazioni e persino come dotazione standard dei computer. Si usa per collegarsi ai server seriali o ai dispositivi DTU. Di solito, anche i sensori e gli attuatori includono queste interfacce, molte delle quali possono essere controllate attraverso la comunicazione seriale.
I principali standard di interfaccia di comunicazione seriale ampiamente utilizzati
RS232
RS422
RS485
RS232
RS232 è l'acronimo di Recommended Standard Number 232, Universal Interface for TIA/EIA-232-F. L'interfaccia RS232 è stata per molti anni lo standard per l'interconnessione di apparecchiature terminali a circuito dati (DCE) con apparecchiature terminali dati (DTE). Sul mercato esistono varie forme di interfacce RS232. Tuttavia, a causa dei loro diversi design e configurazioni, sono facilmente convertibili in altre forme. Esempi di questa interfaccia sono RS 232'C', RS 232'D', RS 232 V.10, RS 232 V.28.
La RS232 è presente in quasi tutti i personal computer, come mostra l'immagine:
L'RS232 è uno standard completo che comprende non solo le caratteristiche elettriche, ma anche quelle fisiche e meccaniche. Come l'hardware di collegamento, i pin e i nomi dei segnali. Interfaccia punto-punto, la RS232 è in grado di mantenere distanze adeguate a velocità fino a 20Kbps. Sebbene non sia specificamente indicato nelle specifiche, è possibile raggiungere velocità superiori a 115,2 Kbps, purché il collegamento sia breve e si utilizzi una messa a terra adeguata. La lunghezza dei cavi è in genere di 30 piedi, ma è possibile superare i 200 piedi utilizzando cavi a bassa capacità.
Il bus RS232 è un bus sbilanciato che consente la comunicazione full-duplex tra due coppie di ricevitori/trasmettitori chiamate apparecchiature terminali di dati (DTE) e apparecchiature di comunicazione dati (DCE). Ogni ricevitore ha un segnale di trasmissione che è collegato al segnale di ricezione sull'altra estremità. Pertanto, c'è una differenza di cucitura tra le due parti. Di solito il personal computer è DTE e la periferica collegata è DCE.
Ogni trasmettitore invia i dati modificando la tensione sulla linea. Le tensioni superiori a 3V sono zeri binari, mentre le tensioni inferiori a -3V sono zeri binari. Tra queste tensioni, il valore è indefinito. Per convertire i livelli logici (0 e 5 V) in questi livelli e viceversa, è possibile utilizzare un circuito integrato di conversione RS-232 come il 1488, il 1489 o l'onnipresente MAX232.
La tipica comunicazione RS232 consiste in bit di avvio, bit di dati, bit di parità (se presenti) e bit di stop. Quando si comunica con un PC, il formato tipico è 8 bit di dati, nessuna parità e 1 bit di stop (8N1). Sono comuni anche sette bit di dati, parità e un bit di stop (7E1). Come mostrato nella figura, il bit di avvio è solitamente zero, mentre il bit di stop è solitamente 1. Le specifiche ufficiali non descrivono alcun protocollo di comunicazione, incluso l'uso dei bit di avvio/arresto.
RS422
RS422 è TIA/EIA-422-B, RS485 è TIA/EIA-485-A, entrambe sono interfacce bilanciate a doppino, con velocità fino a 10 Mbps e distanze fino a 1,2 chilometri. Essendo bus differenziali, ogni bus utilizza segnali da 1,5 V a 6 V per trasmettere i dati. (Nota: con un bus differenziale e bilanciato, l'immunità ai disturbi è migliorata rispetto a un analogo bus single-ended sbilanciato come l'RS232).
Lo standard RS422 è stato introdotto per ovviare alle carenze dell'RS-232C. Questi svantaggi includono velocità ridotte e trasmissione a breve distanza. La temporizzazione del clock e il suo scopo sono definiti in questo standard. Esempi di questo standard sono i connettori D Sub 9 pin e D Sub 25 pin.
L'interfaccia RS422 è un'interfaccia multipunto che consente la comunicazione unidirezionale da un trasmettitore a più ricevitori su una coppia di fili, fino a 10 carichi unitari (UL). Se il dispositivo che riceve i dati vuole comunicare con il trasmettitore, il progettista deve utilizzare un bus dedicato separato tra ciascun ricevitore e trasmettitore. (Pertanto, l'RS422 è raramente utilizzato tra più di due nodi.
RS485
L'interfaccia RS485 è una comunicazione bidirezionale su una coppia di fili tra diversi ricetrasmettitori. Secondo le specifiche, il bus può contenere fino a 32 ricetrasmettitori UL. Molti produttori producono ricetrasmettitori UL frazionari, aumentando il numero massimo di dispositivi a oltre 100.
Lo standard RS485 è stato introdotto per ovviare alle carenze dell'RS422. Il difetto dell'RS422 è che il circuito del driver non può essere disattivato. L'RS 485 utilizza tre logiche di stato per disattivare ciascun trasmettitore individualmente.
Le interfacce RS422 e RS485 utilizzano in genere lo stesso formato bit di inizio/dati/bit di stop della RS232. Esistono infatti diversi convertitori in grado di passare da RS-232 a RS-485 e viceversa. Ma ricordate che la RS232 è un'interfaccia full-duplex, mentre la RS485 è half-duplex.
Alcuni produttori di microcontrollori offrono UART integrate con funzionalità speciali RS485.
Vantaggi della comunicazione seriale rispetto a quella parallela
Mito: Le porte/bus seriali sono più lente delle porte/bus paralleli perché solo una piccola parte di i dati vengono trasferiti per unità di tempo. Anche la velocità di clock della porta/bus seriale può essere più veloce di quella della porta/bus parallela e consentire una maggiore velocità del flusso di dati. I fattori che rendono la comunicazione seriale migliore di quella parallela sono:
Non è richiesto alcun clock: Se si utilizza una comunicazione seriale di tipo asincrono e senza clock, non vi è alcun problema di skew del clock tra i canali.
Meno spazio richiesto: Le configurazioni di comunicazione seriale richiedono meno spazio perché il numero di cavi necessari in una connessione seriale è ridotto. La disponibilità di questo spazio aggiuntivo consente un buon isolamento tra i canali di dati e i componenti di comunicazione adiacenti.
Non c'è diafonia: Nello spazio vicino ci sono pochi conduttori. Pertanto, le possibilità di diafonia sono minime.
Costo ridotto: I collegamenti seriali sono meno costosi di quelli paralleli.
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