Protocolos de Comunicaciones Seriales - Parte Tres: RS-232

En esta serie de artículos, estamos viendo algunos de los diferentes tipos de Protocolos de Comunicación Serial disponibles para transferir datos entre dispositivos. Los artículos cubrirán algunos de los protocolos y estándares más populares en uso hoy en día, y al final de esta serie, haremos un resumen y compararemos las ventajas y desventajas de cada uno. Esperamos que esta información sea valiosa la próxima vez que necesite implementar un bus de comunicación serial en su diseño, ayudándole a seleccionar la opción más apropiada para su circuito.

En este artículo, estaremos viendo el estándar de protocolo legado RS-232.

RS-232, que significa Estándar Recomendado 232, es un estándar de protocolo para dispositivos electrónicos utilizado para transmisiones de datos entre dispositivos electrónicos creado en 1960. En un momento, RS-232 fue el formato de transmisión de datos más comúnmente utilizado y se implementaba principalmente usando una conexión estándar de 9 pines D-sub (DB-9). Este estándar todavía se utiliza a menudo hoy en día en varios dispositivos electrónicos, incluyendo computadoras, automatización y dispositivos médicos.

Cable DB-9 Clásico, Fuente de la Imagen: https://www.digikey.co.uk/product-detail/en/assmann-wsw-components/AK131-2/AE1379-ND/930165

El RS-232 utiliza un voltaje positivo para la transmisión de una señal de nivel lógico bajo (0) y un voltaje negativo para la transmisión de una señal de nivel lógico alto (1).

Ejemplo de señales RS-232

El principio de comunicación de las comunicaciones RS-232 es simple. El dispositivo emisor almacena datos en su búfer y luego envía los datos a través del cable (o traza de PCB), y el receptor entonces almacena estos datos en su búfer. Luego, el receptor puede leer los datos almacenados en el búfer.

Para evitar enviar información cuando no hay un receptor conectado, se utilizan los pines DTR (Data Transmit Ready) y DSR (Data Set Ready). Cuando estos pines están conectados, y el receptor establece el voltaje correcto en estos, entonces el dispositivo emisor sabrá que el receptor está conectado y listo.

Si el emisor transmite los datos demasiado rápido y el receptor no puede leer los datos de su búfer con suficiente rapidez, el búfer se desbordará y los datos se perderán. Se añadieron otros dos pines al emisor y uno al receptor para prevenir esta situación. Desde el lado del emisor, el pin se etiqueta como RTS (Request to Send, Solicitud de Envío) y desde el lado del receptor, se etiqueta como CTS (Clear to Send, Listo para Enviar). El receptor informa al emisor cuando su búfer está lleno al bajar el voltaje de este pin. Esto le indica al emisor que no envíe más información hasta que el receptor esté listo. Esto se conoce como control de flujo por hardware.

También hay dos pines más disponibles para aplicaciones de telefonía que ahora son en gran medida redundantes. Uno es el DCD (Data Carrier Detect, Detección de Portadora de Datos), que le dice a un módem que se está recibiendo una señal analógica, y el otro es el RI (Ring Indicator, Indicador de Llamada) que indica que un teléfono está sonando. Hoy en día, estos prácticamente no se utilizan.

La última conexión es SG o Tierra de Señal, que es la referencia de voltaje de tierra para los dispositivos que se comunican.

Existen dos tipos de dispositivos de comunicación RS-232: DTE (Equipo Terminal de Datos) y DCE (Equipo de Comunicación de Datos). Ejemplos de DTE incluyen una computadora, PLC u otro equipo emisor de comandos. Ejemplos de DCE son un módem, cámara, impresora y equipo de automatización general.

Dos dispositivos DTE o dos dispositivos DCE no pueden transmitir información entre sí. Debe haber un DTE presente que envíe comandos para establecer comunicaciones entre dispositivos y un DCE para ejecutar estos comandos.

RS-232 también puede usarse para comunicar entre computadoras usando módems, como se muestra a continuación:

Alternativamente, se puede utilizar el cableado de Modem Nulo, lo que elimina la necesidad de un módem

Sin embargo, para eliminar la necesidad de los cables DSR y RTS, los paquetes de datos del lado receptor deben enviarse para indicar cuándo los datos pueden ser enviados y cuándo no. Los paquetes se establecen en XON para sugerir que los datos pueden ser enviados y XOFF para sugerir que los datos no pueden ser enviados. Esto se conoce como control de flujo por software.

La principal desventaja de usar RS-232 es que sus comunicaciones son relativamente lentas en comparación con otros protocolos de comunicación serial. Solo puede alcanzar de manera fiable velocidades de hasta 128 kbps en muchas aplicaciones. Otro inconveniente es que la longitud máxima del cable con el que puede trabajar de manera fiable es de solo 15 metros. La resistencia del cable y los bucles de voltaje se convierten en un problema con cables de mayor longitud.

Aunque el RS-232 ya no se utiliza comúnmente en dispositivos nuevos debido a los otros protocolos de comunicación modernos disponibles, a menudo se encuentran dispositivos antiguos. Dicho esto, incluso las placas base de computadoras más actuales y de alta tecnología todavía suelen tener un encabezado de puerto COM, que expone RS-232 si lo necesitas. Todavía hay una cantidad considerable de equipos en el campo de más de 10 años, incluidos dispositivos como impresoras, equipos de automatización industrial, etc., que requieren programación y mantenimiento ya que se utilizan. Para eso, el RS-232 es esencial. Afortunadamente, hay muchos conversores como RS-232 a USB, lo que significa que aún podemos comunicarnos con estos dispositivos fácilmente.

Resumen

Este artículo ha examinado algunas características estándar del protocolo RS-232 heredado y ha discutido algunas de sus ventajas y detalles de implementación. En el próximo artículo, veremos algunos de los protocolos de comunicación serial alternativos disponibles. ¿Te perdiste de algo? Revisa los artículos anteriores de esta serie: Protocolos de Comunicaciones Seriales - Introducción y Protocolos de Comunicaciones Seriales - Parte Dos: UART.

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