Version vom 27. Mai 2006, 13:23 Uhr

Serielle Schnittstelle (RS-232)

Das RS-232 Übertragungverfahren wurde ursprünglich zur Datenübertragung über Telefonleitung entwickelt. Dabei wurde definiert, daß 8-Bit Datenbytes übertragen werden. Zusätzlich wird am anfang ein Startbit gesendet, das den Anfang eines Bytes Kennzeichnet. Am Ende eines Bytes wird dann noch zusätzlich ein Stopbit gesendet. D.h. es werden pro Datenbyte 10 Bit gesendet. Der Pegel des Startbits und des Stopbits ist definiert und dient zur sicheren Erkennung der dazwischen liegenden Nutzbits. Zur Übertragung von Nutzdaten hatte man sich auf den ASCII Code (American Standard Code of Information Interchange) festgelegt um die Information unabhängig vom Typ des Datenendgeräts einheitlich zu gestalten. Die Schnittstelle ist zur Bedienung von Modems (Modulator/Demodulator) ausgelegt und enthält etliche Signale speziell für diesen Zweck. Anwendungen wie z.B. Werkstatttester im KFZ Bereich oder Microcontroller die ebenfalls die Übertragungsart RS-232 verwenden brauchen diese modemspezifischen Signale nicht, sonder kommen mit RD, TD und GND aus. Die Signale werden hier im Detail erklärt.

Begriffe zur RS-232 Verbindung

DCE

Data Communications Equipment. Auf deutsch DÜE (Datenübertragungseinrichtung). Ein anderes Wort für Modem, d.h. das Gerät, das die Daten so umsetzt, daß sie über eine Telefonleitung übertragen werden können. Daten-Übertragungs-Einrichtungen (also Modems und Pegelwandler) sind Geräte, die Signale senden und/oder empfangen und sie ohne Verarbeitung an andere Geräte weiterleiten. DCE sind daran erkennbar, dass der Stecker als Buchse ausgeführt ist.

DTE

Data Terminal Equipment. Auf deutsch manchmal auch als DEE (Datenendeinrichtung) bezeichnet. Das kann einfach ein Computerterminal einer Mainframeanlage sein (daher kommt auch die Bezeichnung!), ein Drucker, Plotter oder PC etc. etc. Daten-End-Einrichtungen sind Geräte, die Signale senden und/oder empfangen ohne sie weiterzuleiten. DTE sind daran erkennbar, das der Stecker als Stiftleiste ausgeführt ist. Daran läßt sich beim PC der Stecker auch immer von Druckeranschluß LPT unterscheiden, der immer eine Buchse ist.

Null Modem

Dieser Ausdruck bezeichnet eine RS-232 Kabelverbindung zwischen zwei geräten, die dieses Übertragungsprotokoll benutzen, ohne dabei Modems zu verwenden. Z.B. kann das der Fall sein, wenn ein serieller Drucker mit einem PC verbunden wird. Die Kabellänge ist hierbei in der Regel auf 10 Meter begrenzt. Es gibt im Handel jedoch Verstärker, die man zwischenschalten kann und die eine wesentlich längere Kabelverbindung zulassen. Da wie schon erwähnt keine Modems verwendet werden, ist es notwendig auf jeder Seite die modemspezifischen Signale in gewisser Weise miteinander zu verbinden um den Schnittstellen einen Modembetrieb vorzutäuschen. Das Nullmodem ist im Detail weiter unten beschrieben. Ein Null Modem Kabel braucht man, um zwei DTE Geräte zu verbinden. Das ist ein Kabel mit zwei Buchsen, in dem die Sende/Empfangsleitungen "ausgekreuzt" sind. Umgekehrt: Ein Null-Modem Kabel erkennt man daran, daß beide Stecker Buchsen sind.

Signalerklärung der RS-232 Schnittstelle

RD/RX

Empfangsdaten. Auf dieser Leitung werden die Datenbits vom Datenterminal (DTE) empfangen.

TD/TX

Sendedaten. Auf dieser Leitung werden Daten vom Datenterminal (DTE) gesendet.

CHS GND

Gehäusemasse (chassis ground). Das Datenterminal und das Modem müssen eine gemeinsame Masseverbindung haben um Masseschleifen etc zu verhindern.

DSR

Data Set Ready. Dieses Signal wird vom Modem ausgegeben und bedeutet, daß das Modem aktiv und betriebsbereit ist, um mit dem Datenterminal zu kommunizieren.

DTR

Data Terminal Ready. Dieses Signal wird vom Datenterminal an das Modem ausgegeben nd bedeutet, daß das Datenterminal aktiv und betriebsbereit ist, um mit dem Modem zu kommunizieren.

DCD/CD

Data Carrier Detect oder Carrier Detect. Dieses Signal zeigt an, daß die Modems der beiden Seiten über die Telefonleitung miteinander verbunden sind und Daten über diese Verbindung austauschen können.

RTS

Request To Send. Dieses Signal wird vom Datenterminal ausgegeben und bedeutet, daß das Terminal Daten übertragen möchte.

CTS

Clear To Send. Ist das Antwortsignal des Modems an das Datenterminal auf ein RTS hin und zeigt an, daß das Modem bereit ist die Daten vom Terminal aufzunehmen und auf die Leitung umzusetzen.

SIG GND

Signalmasse (signal ground). Diese Masse dient als Referenzpotential für alle Signale. Je nach Gerät kann das ein von der Gehäusemasse getrenntes Potential sein, oder auch mit ihr verbunden sein.

RI

Ring Indicator. Ein Signal vom Modem zum Datenterminal, das anzeigt, daß der Telefonanschluß von einem externen Teilnehmer angewählt wurde d.h. daß das Telefon klingelt. Je nach Anwendung wird nach einer bestimmten Anzahl von Klingelimpulsen "abgehoben" (ist im Modem einstellbar).

Anschlußbelegungen

Die Pin-Nummern sind bei vielen Steckern/Buchsen auch klein neben die Kontakte ins Plastik eingepresst.

Übertragungsverfahren

Wie sich erkennen lässt, sind die Datenleitungen invertiert, das heißt in diesem Fall, dass eine logische 0 durch eine Spannung von +3V bis +12V repräsentiert wird. Eine logische 1 hingegen durch eine Spannung von -3V bis -12V. Wenn keine Daten übertragen werden (Ruhezustand), dann liegen an der Datenleitung -3V bis -12V an. Jede Datenübertragung beginnt mit einem Sartbit, welches dazu dient Sender und Empfänger zu synchronisieren. Der Pegel der Datenleitung wechselt also von logisch 1, dem Ruhezustand, auf logisch 0.

Anschließend werden fünf bis neun Bits übertragen, in der Regel jedoch, wie bereits erwähnt, acht. Die Bits werden "so wie sie sind" übermittelt, das heißt es werden keinerlei Synchronisierungsinformationen mitgeschickt.

Anschließend kann das Paritätsbit (Paritybit) folgen, welches dazu dient mögliche Übertragungsfehler zu entdecken. Man unterscheidet hierbei:

• Even-parität
• Odd-parität

Ist als Parität "even" gewählt, dann wird genau dann das Paritätsbit gesetzt, wenn die Anzahl der übertragenen Einsen in den Nutzdaten ungerade ist. Andernfalls ist es nicht gesetzt.

Wählt man jedoch "odd" als Parität, dann wird das Paritätsbit gesetzt, wenn die Anzahl der übertragenen Einsen in den Nutzdaten gerade ist.

Nach dem Paritätsbit folgen ein oder zwei Stoppbits, das bzw. die auch zur Synchronisierung dienen. Ein Stoppbit wird durch einen Pegel von -3 bis -12V dargestellt, also einer logischen 1. Nach dem (den) Stoppbit(s) folgt eine Ruhephase, deren Länge nicht bestimmt ist. Folglich darf nach einem Stoppbit sofort wieder das Startbit folgen, es darf aber auch unendlich lange gewartet werden, bis das nächste Startbit geschickt wird.

Siehe auch

• UART
• RS485

--Techno 12:44, 19. Dez 2005 (CET)

--vish 09:22, 22. Dez 2005 (CET)