RS-232


RS-232

RS232 (Recommended Standard 232, también conocido como Electronic Industries Alliance RS-232C) es una interfaz que designa una norma para el intercambio de una serie de datos binarios entre un DTE (Equipo terminal de datos) y un DCE (Data Communication Equipment, Equipo de Comunicación de datos), aunque existen otras en las que también se utiliza la interfaz RS-232.

Conector RS-232 (DE-9 hembra).

En particular, existen ocasiones en que interesa conectar otro tipo de equipamientos, como pueden ser computadores. Evidentemente, en el caso de interconexión entre los mismos, se requerirá la conexión de un DTE (Data Terminal Equipment) con otro DTE. Para ello se utiliza una conexión entre los dos DTE sin usar módem, por ello se llama: null módem ó módem nulo.

El RS-232 consiste en un conector tipo DB-25 (de 25 pines), aunque es normal encontrar la versión de 9 pines (DE-9), más barato e incluso más extendido para cierto tipo de periféricos (como el ratón serie del PC).

Contenido

Conexiones (Desde la perspectiva del DTE)

En la siguiente tabla se muestran las señales RS-232 más comunes según los pines asignados:

Señal DB-25 DE-9 (TIA-574) EIA/TIA 561 Host RJ-50 MMJ
Common Ground G 7 5 4 4,5 6 3,4
Transmitted Data TD 2 3 6 3 8 2
Received Data RD 3 2 5 6 9 5
Data Terminal Ready DTR 20 4 3 2 7 1
Data Set Ready DSR 6 6 1 7 5 6
Request To Send RTS 4 7 8 1 4 -
Clear To Send CTS 5 8 7 8 3 -
Carrier Detect DCD 8 1 2 7 10 -
Ring Indicator RI 22 9 1 - 2 -

Construcción física

La interfaz RS-232 está diseñada para imprimir documentos para distancias cortas, de hasta 15 metros según la norma , y para velocidades de comunicación bajas, de no más de 20 Kilobits/segundo. A pesar de esto, muchas veces se utiliza a mayores velocidades con un resultado aceptable. La interfaz puede trabajar en comunicación asíncrona o síncrona y tipos de canal simplex, half duplex o full duplex. En un canal simplex los datos siempre viajarán en una dirección, por ejemplo desde DCE a DTE. En un canal half duplex, los datos pueden viajar en una u otra dirección, pero sólo durante un determinado periodo de tiempo; luego la línea debe ser conmutada antes que los datos puedan viajar en la otra dirección. En un canal full duplex, los datos pueden viajar en ambos sentidos simultáneamente. Las líneas de handshaking de la RS-232 se usan para resolver los problemas asociados con este modo de operación, tal como en qué dirección los datos deben viajar en un instante determinado.

Si un dispositivo de los que están conectados a una interfaz RS-232 procesa los datos a una velocidad menor de la que los recibe deben de conectarse las líneas handshaking que permiten realizar un control de flujo tal que al dispositivo más lento le de tiempo de procesar la información. Las líneas de "hand shaking" que permiten hacer este control de flujo son las líneas RTS y CTS. Los diseñadores del estándar no concibieron estas líneas para que funcionen de este modo, pero dada su utilidad en cada interfaz posterior se incluye este modo de uso

Los circuitos y sus definiciones

Las UART o U(S)ART (Transmisor y Receptor Síncrono Asíncrono Universal) se diseñaron para convertir las señales que maneja la CPU y transmitirlas al exterior. Las UART deben resolver problemas tales como la conversión de voltajes internos del DCE con respecto al DTE, gobernar las señales de control, y realizar la transformación desde el bus de datos de señales en paralelo a serie y viceversa. Debe ser robusta y deberá tolerar circuitos abiertos, cortocircuitos y escritura simultánea sobre un mismo pin, entre otras consideraciones. Es en la UART en donde se implementa la interfaz.

Generalmente cuando se requiere conectar un microcontrolador (con señales típicamente entre 3.3 y 5 V) con un puerto RS-232 estándar se utiliza un driver de línea, típicamente un MAX232 o compatible, el cual mediante dobladores de voltaje positivos y negativos permite obtener la señal bipolar (típicamente alrededor de +/- 6V) requerida por el estándar.

Para los propósitos de la RS-232 estándar, una conexión es definida por un cable desde un dispositivo al otro. Hay 25 conexiones en la especificación completa, pero es muy probable que se encuentren menos de la mitad de éstas en una interfaz determinada. La causa es simple, una interfaz full duplex puede obtenerse con solamente 3 cables.

Existe una cierta confusión asociada a los nombres de las señales utilizadas, principalmente porque hay tres convenios diferentes de denominación (nombre común, nombre asignado por la EIA, y nombre asignado por el CCITT).

En la siguiente tabla se muestran los tres nombres junto al número de pin del conector al que está asignado (los nombres de señal están desde el punto de vista del DTE (por ejemplo para Transmit Data los datos son enviados por el DTE, pero recibidos por el DCE):

PIN EIA CCITT E/S Función DTE-DCE
1 CG AA 101 Chassis Ground
2 TD BA 103 Salida Transmit Data
3 RD AA 104 Entrada Receive Data
4 RTS CA 105 Salida Request To Send
5 CTS CB 106 Entrada Clear To Send
6 DSR CC 107 Entrada Data Set Ready
7 SG AB 102 --- Signal Ground
8 DCD CF 109 Entrada Data Carrier Detect
9* Entrada Pos. Test Voltage
10* Entrada Neg. Test Voltage
11 (no tiene uso)
12+ SCDC SCF 122 Entrada Sec. Data Car. Detect
13+ SCTS SCB 121 Entrada Sec. Clear To Send
14+ SBA 118 Salida Sec. Transmit Data
15# TC DB 114 Entrada Transmit Clock
16+ SRD SBB 119 Entrada Sec. Receive Data
17# RC DD 115 Entrada Receive Clock
18 (no tiene uso)
19+ SRTS SCA 120 Salida Sec. Request To Send
20 DTR CD 108,2 Salida Data Terminal Ready
21* SQ CG 110 Entrada Signal Quality
22 RI CE 125 Entrada Ring Indicator
23* DSR CH 111 Salida Data Rate Selector
CI 112 Salida Data Rate Selector
24* XTC DA 113 Salida Ext. Transmit Clock
25* Salida Busy


En la tabla, el carácter que sigue a los de número de pin:

  • Raramente se usa (*).
  • Usado únicamente si se implementa el canal secundario (+).
  • Usado únicamente sobre interfaces sincrónicas(#).

También, la dirección de la flecha indica cuál dispositivo, (DTE o DCE) origina cada señal, a excepción de las líneas de tierra (---).

Sobre los circuitos, todos los voltajes están con respecto a la señal de tierra.

Las convenciones que se usan son las siguientes:

Voltaje Señal Nivel Lógico Control
+3 a +15 Espacio 0 On
-3 a –15 Marca 1 Off

Los valores de voltaje se invierte con respecto a los valores lógicos. Por ejemplo, el valor lógico positivo corresponde al voltaje negativo. También un 0 lógico corresponde a la señal de valor verdadero ó activada. Por ejemplo si la línea DTR está al valor 0 lógico, se encuentra en la gama de voltaje que va desde +3 a +15 V, entonces DTR está listo (ready).

El canal secundario a veces se usa para proveer un camino de retorno de información más lento, de unos 5 a 10 bits por segundo, para funciones como el envío de caracteres ACK o NAK, en principio sobre un canal half duplex. Si el módem usado acepta esta característica, es posible para el receptor aceptar o rechazar un mensaje sin tener que esperar el tiempo de conmutación, un proceso que usualmente toma entre 100 y 200 milisegundos.

Características eléctricas de cada circuito

Los siguientes criterios son los que se aplican a las características eléctricas de cada una de las líneas:

  1. La magnitud de un voltaje en circuito abierto no excederá los 25 V.
  2. El conductor será apto para soportar un corto con cualquier otra línea en el cable sin daño a sí mismo o a otro equipamiento, y la corriente de cortocircuito no excederá los 0,5 A.
  3. Las señales se considerarán en el estado de MARCA, (nivel lógico “1”), cuando el voltaje sea más negativo que - 3 V con respecto a la línea de Signal Ground. Las señales se considerarán en el estado de ESPACIO, (nivel lógico ”0”), cuando el voltaje sea más positivo que +3 V con respecto a la línea Signal Ground. La gama de voltajes entre -3 V y +3 V se define como la región de transición, donde la condición de señal no está definida.
  4. La impedancia de carga tendrá una resistencia a DC de menos de 7000 Ω al medir con un voltaje aplicado de entre 3 a 25 V pero mayor de 3000 Ω cuando se mida con un voltaje de menos de 25 V.
  5. Cuando la resistencia de carga del terminal encuentra los requerimientos de la regla 4 anteriormente dicha, y el voltaje del terminal de circuito abierto está a 0 V, la magnitud del potencial de ese circuito con respecto a Signal Ground estará en el rango de 5 a 15 V.
  6. El driver de la interfaz mantendrá un voltaje entre -5 a –15 V relativos a la Signal Ground para representar una condición de MARCA. El mismo driver mantendrá un voltaje de entre 5 V a 15 V relativos a Signal Ground para simbolizar una señal de ESPACIO. Obsérvese que esta regla junto con la Regla 3, permite 2 V de margen de ruido. En la práctica, se utilizan –12 y 12 V respectivamente.
  7. El driver cambiará el voltaje de salida hasta que no se excedan 30 V/µs, pero el tiempo requerido a la señal para pasar de –3 V a +3 V de la región de transición no podrá exceder 1 ms, o el 4% del tiempo de un bit.
  8. La desviación de capacitancia del terminal no excederá los 2500 pF, incluyendo la capacitancia del cable. Obsérvese que cuando se está usando un cable normal con una capacitancia de 40 a 50 pF/Pie de longitud, esto limita la longitud de cable a un máximo de 50 Pies, (15 m). Una capacitancia del cable inferior permitiría recorridos de cable más largos.
  9. La impedancia del driver del circuito estando apagado deberá ser mayor que 300 Ω.

Existen en el mercado dos circuitos integrados disponibles, (los chips 1488 y 1489) los cuales implementan dos drivers y receptores TTL, (4 por chip), para una RS-232 de forma compatible con las reglas anteriores.

Véase también


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