Questo articolo approfondisce i fondamenti della comunicazione seriale, concentrandosi sui protocolli RS232 e RS485 ampiamente utilizzati. Esplora le differenze tra questi standard in termini di modalità operative, distanze di trasmissione e livelli di tensione. Scopri come il trasferimento di dati seriali viene applicato in vari settori, tra cui sistemi industriali e dispositivi embedded, e impara a conoscere gli strumenti software moderni per emulare, accedere e monitorare le porte seriali. Ideale per i professionisti della comunicazione seriale, questa guida fornisce inoltre approfondimenti sulla gestione remota dei dispositivi RS232 e RS485 e sull'analisi dell'attività delle porte.
Tabella dei contenuti:
L'interfaccia RS232 o TIA/EIA-232 è un protocollo di trasferimento dati progettato per controllare una comunicazione seriale. Viene usato per organizzare i dati passanti da un pezzo dell' Equipaggiamento del Terminale dei Dati (DTE), come un terminale o trasmettitore, ad un ricevitore od altro tipo di Equipaggiamento delle Comunicazioni dei Dati (DCE).
La distanza tra i dispositivi, impatta direttamente la velocità di comunicazione. La comunicazione seriale può essere stabilita sia in modalità full-duplex che half-duplex. La Full-duplex permette ai dati di essere inviati e ricevuti simultaneamente, usando diversi fili per la trasmissione e ricezione. In un'implementazione half-duplex, una singola linea viene usata sia per la trasmissione che ricezione dei dati, risultando un'operazione limitata. L'Half-duplex può essere impostata o in trasmissione o ricezione dati, ma non in entrambe i modi allo stesso tempo.
L'interfaccia seriale ampiamente usata nell'industria è il protocollo RS485 o EIA-485. Ha un maggiore vantaggio rispetto alle interfacce RS232. Nonostante l'uso della topologia multi punto, si possono connettere più ricevitori e trasmettitori. La trasmissione dei dati viene eseguita usando diversi segnali per una maggiore consistenza.
Sono possibili due tipi di comunicazione RS485:
L' RS232 ed RS485 sono due standards di trasmissione elettrica inesistente prima dell'introduzione dei personal computers. Sono impiegati in interfacce che abilitano una comunicazione seriale tra computers e dispositivi periferici. Mentre servono allo scopo di permettere una trasmissione seriale dei dati, i protocolli RS232 ed RS485 hanno alcune differenze. Vediamo quali.
- Modalità operativa
- Distanza di comunicazione
- Livelli di voltaggio
- Numero di contatti in uso, ecc.
Per cui, diamo un'occhiata da vicino a queste differenze.
Il numero di fili - un cavo RS232 tipicamente è compreso di 9 fili diversi, sebbene in alcuni connettori ne vengono usati 25. Ogni filo serve ad uno scopo distinto nella trasmissione dei dati. Solo i cavi RS485 hanno tre fili, 2 per la trasmissione dati e uno per la massa a terra.
La trasmissione a due vie - RS232 è full-duplex, significa che trasmette i dati in entrambe le direzioni: sia in invio che ricezione. Per ottenere la comunicazione duplex con RS485 devi avere un altro gruppo di fili. L' RS485 nativo è half-duplex, significa che trasmette i dati solo in una direzione per volta.
Il voltaggio - RS485 usa tensioni tra i +5V e -5V. Il voltaggio consigliato per l' RS232 è +12V to -12V, mentre i segnali degradano fino ai 3V, questi possono essere ancora compresi. Gamma - Ci sono differenze significative nella lunghezza dei cavi da usare con i protocolli RS232 e RS485. I cavi RS232 sono generalmente ristretti a 50 piedi (15 m ) in lunghezza. I cavi per l' RS485 si possono estendere fino a 4.000 piedi (1.200 m).
Le differenze in questi due protocolli possono favorire una soluzione rispetto ad un'altra in certe applicazioni. L'esistenza dei convertitori da RS232 ad RS485 permette che ai due protocolli di coesistere nell'uso. Questi convertitori lavorano di solito in due direzioni, permettendo connessioni sia da RS232 ad RS485 che da RS485 ad RS232.
Il trasferimento dei dati seriali con l'uso dei protocolli RS232 o RS485 non è più lo standard per quei computer o periferiche di livello consumatore, essendo questi sostituiti dall'USB ed altri protocolli. La trasmissione seriale viene ancora usata in maniera estesa nei sistemi incorporati e di monitoraggio industriale. Sistemi che possono essere usati con dei convertitori su macchine equipaggiate di USB.
RS232 permette un controllo diretto dei dispositivi industriali come i sistemi UPS senza aver bisogno dell'assistenza software. Molti sensori industriali e monitoratori impiegati nell' Internet delle cose industriali, fanno uso della comunicazione seriale. Viene usata ampiamente con attrezzature scientifiche e mediche. Il protocollo RS485 ha trovato ampia applicazione nelle videocamere a circuito chiuso (CCTV - Closed Circuit TV).
Se lavori con interfacce e dispositivi seriali, potresti aver bisogno di alcune strumentazioni software per assisterti nel portare avanti i tuoi compiti. Electronic Team ha sviluppato tre applicazioni che semplificano il lavoro con i dispositivi seriali, estendendone le capacità.
Virtual Serial Port Driver - Questa utilità ti consente di creare un numero illimitato di coppie di porta seriale virtuale che emulano e producono un comportamento simile alle porte COM fisiche.
Lo strumento non usa alcuna porta seriale vera e può essere usato su macchine non aventi porte COM. Le porte vengono ricreate dopo un riavvio del sistema, con la possibilità di un alto trasferimento dei dati tramite le porte seriali virtuali rispetto all'uso di quelle fisiche. Queste sono solo alcune delle funzionalità di questa applicazione specifica per la porta seriale.
Serial to Ethernet Connector - Se devi accedere ai tuoi dispositivi seriali in remoto sulla rete, quest'applicazione è la soluzione perfetta.
È progettato per consentire di condividere un numero illimitato di porte seriali virtuali su una qualsiasi rete TCP/IP o UDP/IP. Puoi creare un qualsiasi numero di porte virtuali e nominarle in qualsiasi modo si voglia, mentre le porte seriali messe in rete possono essere usate con le macchine virtuali. È una soluzione completa al problema del controllo ed accesso remoto ai dispositivi seriali.
RS232 Analyzer - Ecco qui uno strumento con funzioni complete che è stato sviluppato per facilitare il monitoraggio delle porte seriali ed è uno strumento indispensabile per gli sviluppatori delle applicazioni seriali. Ti abilita a tracciare ed analizzare il flusso di dati tra le tue porte seriali su di un registro conveniente e ti consente di vedere i dati in varie modalità di visualizzazione. Puoi monitorare le porte già aperte da altre applicazioni ed emulare l'invio dei dati ai dispositivi seriali. Tra le altre funzioni vi è un'opzione di riproduzione che permette l'invio degli stessi dati più volte e di confrontare in automatico i risultati, evidenziandone le differenze.
Electronic Team un'esperienza estesa nel campo della comunicazione seriale e queste sono applicazioni mature. Se lavori con porte e dispositivi seriali, devi a te stesso del tempo per dare un'occhiata su come beneficiare da questi prodotto.
Gli scenari di comunicazione su distanze brevi, che possono tollerare basse velocità di trasmissione, sono servite al meglio dal protocollo RS232. È semplice ed economico implementare con i componenti disponibili come gli UARTS, i drivers ed i connettori per costruire l'interfaccia. I tassi di velocità dei dati dai 2 ai 3 Mbits/s possono essere raggiunti per linee limitate o per una lunghezza limitata. I circuiti integrati, impiegati per le interfacce RS232 possono fare uso di un alimentatore singolo a 3.3- o 5-V, con l'inclusione di una pompa di caricamento e di un convertitore che fornisce voltaggi positivi e negativi.
RS485 è più indicato per una comunicazione a lungo raggio ed alta velocità, dove è desiderabile una capacità di implemento della rete duplex. Per quanto riguarda le interfacce RS232, i componenti sono pronti all'uso per progettare l'interfaccia. I ricevitori ed i drivers nei circuiti, abilitano più di 32 cadute con tassi di velocità dei dati che possono arrivare ai 40 Mbits/s. È possibile trovare circuiti integrati che supportano il protocollo RS485, con dei convertitori, per fornire doppie tensioni di alimentazione.
