Chuẩn truyền thông nối tiếp RS-232

1. RS-232 là gì?

RS232 là một chuẩn truyền thông được phát triển bởi “Electronic Industry Association” và “Telecommunications Industry Association” viết tắt là EIA/TIA. Đây là chuẩn truyền thông đã từng có thời gian rất phổ biến với tên gọi chính thức là EIA/TIA-232-E, tuy nhiên nó thường được gọi tắt là RS232 hoặc RS-232. Chuẩn này chỉ đề cập đến việc truyền dữ liệu nối tiếp giữa một host (DTE-Data Terminal Equipment) và một ngoại vi (DCE-Data Circuit-Terminating Equipment).

2. Lịch sử hình thành RS-232

Phiên bản đầu tiên của RS232 được phát hành vào năm 1962 và các mức logic được định nghĩa khác với logic TTL. Ở ngõ ra của một mạch điều khiển, mức cao (tương ứng với logic 0) là một điện áp từ +5 đến +15 V, còn mức thấp (tương ứng với logic 1) là một điện áp từ -5 đến -15 V. Tại ngõ vào của một bộ thu, mức cao được định nghĩa là từ +3 đến +15 V (gọi là space), và mức thấp được định nghĩa là từ -3 đến -15 V (gọi là mark).

Chuẩn truyền thông này có 2 phiên bản được sử dụng trong thời gian dài là đó là RS232B và RS232C. Tuy nhiên, hiện nay chúng ta chỉ thấy xuất hiện phiên bản RS232C và thường được gọi với tên ngắn là RS232. Trong phần cứng máy tính, thường có 1 hoặc 2 cổng RS232C và được gọi là cổng COM. Cổng COM này thường được chia thành 2 loại là 9 chân hoặc 25 chân tùy theo đời máy, hay main máy tính (loại 9 chân phổ biến hơn). Ngày nay thì cổng COM không còn xuất hiện trên các máy tính do xuất hiện nhiều cổng giao tiếp, kết nối hiện đại hơn

3. Đặc điểm của RS232

• Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao
• Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang hoạt động
• Cấp điện áp nguồn nuôi qua cổng nối tiếp
• Mức logic 1 có điện áp nằm trong khoảng -3V đến -12V, mức logic 0 từ +-3V đến 12V.
• Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF.
• Trở kháng tải phải lớn hơn 3000 Ω nhưng phải nhỏ hơn 7000 Ω
• Độ dài của cáp nối giữa 2 thiết bị sử dụng chuẩn RS232 không vượt qua 15m.
• Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn hay dùng: 9600, 19200, 38400…. đến 115200 bps

4. Chức năng chân RS232

Như đã nêu ở trên, RS232 phân ra 2 số chân chính là 9 chân (DB9) và 25 chân (DB25). Ttuy nhiên thì loại DB25 không thấy xuất hiện nữa, cho nên chúng ta sẽ tập chung và tìm hiểu loại DB9. Các tín hiệu RS-232 được định nghĩa tại DTE, theo bảng sau (chỉ nói đến các tín hiệu của đầu nối 9 chân)

• Chân 1 : Data Carrier Detect (DCD) : Phát tín hiệu mang dữ liệu
• Chân 2: Receive Data (RxD) : Nhận dữ liệu
• Chân 3 : Transmit Data (TxD) : Truyền dữ liệu
• Chân 4 : Data Termial Ready (DTR) : Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng được kích hoạt bởi bộ phận khi muốn truyền dữ liệu
• Chân 5 : Singal Ground ( SG) : Mass của tín hiệu
• Chân 6 : Data Set Ready (DSR) : Dữ liệu sẵn sàng, được kích hoạt bởi bộ truyền khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu
• Chân 7 : Request to Send : yêu cầu gửi, bộ truyền đặt đường này lên mức hoạt động khi sẵn sàng truyền dữ liệu
• Chân 8 : Clear To Send (CTS) : Xóa để gửi, bộ nhận đặt đường này lên mức kích hoạt động để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận tín hiệu
• Chân 9 : Ring Indicate (RI) : Báo chuông cho biết là bộ nhận đang nhận tín hiệu rung chuông

5. Truyền dữ liệu theo chuẩn RS232

Dữ liệu truyền qua cổng nối tiếp RS232 được thực hiện không đồng bộ. Vì vậy nên tại một thời điểm chỉ có một bit được truyền (1 kí tự). Bộ truyền gửi một bit bắt đầu (bit start) để thông báo cho bộ nhận biết một kí tự sẽ được gửi đến trong lần truyền bit tiếp theo. Bit này luôn bắt đầu bằng mức 0. Tiếp theo đó là các bit dữ liệu (bits data) được gửi dưới dạng mã ASCII (có thể là 5,6,7 hay 8 bit dữ liệu). Sau đó là một bit kiểm tra bit chẵn, lẻ (Parity bit) và cuối cùng là bit dừng (bit stop) có thể là 1, 1,5 hay 2 bit dừng.

6. Tốc độ truyền dữ liệu "Baudrate"

Đây là một tham số đặc trưng của RS232. Tham số này chính là đặc trưng cho quá trình truyền dữ liệu qua cổng nối tiếp RS232 là tốc độ truyền nhận dữ liệu hay còn gọi là tốc độ bit. Tốc độ bit được định nghĩa là số bit truyền được trong một đơn vị thời gian (giây). Tốc độ bit này phải được thiết lập giống nhau ở cả hai bên truyền và bên nhận.

Một số tốc độ Baud thường dùng: 4800, 9600, 19200, 28800, 38400, 56000, 115200 … Trong thiết bị thường sử dụng tốc độ là 19200 bps

Khi sử dụng chuẩn nối tiếp RS232 thì yêu cầu sử dụng chuẩn là thời gian chuyển mức logic không vượt quá 4% thời gian truyền 1 bit. Do vậy, nếu tốc độ bit càng cao thì thời gian truyền 1 bit càng nhỏ thì thời gian chuyển mức logic càng phải nhỏ. Điều này làm giới hạn tốc Baud và khoảng cách truyền.

7. Bit chẵn lẻ (Parity bit)

Đây là bit kiểm tra lỗi trên đường truyền. Thực chất của quá trình kiểm tra lỗi khi truyền dữ liệu là bổ sung thêm dữ liệu được truyền để tìm ra hoặc sửa một số lỗi trong quá trình truyền. Do đó trong chuẩn RS232 sử dụng một kỹ thuật kiểm tra chẵn lẻ.

Một bit chẵn lẻ được bổ sung vào dữ liệu được truyền để cho thấy số lượng các bit “1” được gửi trong một khung truyền là chẵn hay lẻ.

Một Parity bit chỉ có thể tìm ra một số lẻ các lỗi chả hạn như 1,3,,5,7,9… Nếu như một bit chẵn được mắc lỗi thì Parity bit sẽ trùng giá trị với trường hợp không mắc lỗi vì thế không phát hiện ra lỗi. Do đó trong kỹ thuật mã hóa lỗi này không được sử dụng trong trường hợp có khả năng một vài bit bị mắc lỗi.

---------------------------------------------------

HỢP PHÁT - Chuyên gia quan trắc và tự động hoá