Protocoles de communications sérielles - Troisième partie : RS-232

Dans cette série d'articles, nous examinons certains des différents types de protocoles de communication série disponibles pour le transfert de données entre appareils. Les articles couvriront quelques-uns des protocoles et normes les plus populaires utilisés aujourd'hui, et à la fin de cette série, nous ferons un récapitulatif et comparerons les avantages et inconvénients de chacun. Nous espérons que ces informations vous seront utiles la prochaine fois que vous aurez besoin d'implémenter un bus de communication série dans votre conception, vous aidant à sélectionner l'option la plus appropriée pour votre circuit.

Dans cet article, nous examinerons la norme de protocole héritée RS-232.

RS-232, qui signifie Recommended Standard 232, est une norme de protocole pour appareils électroniques utilisée pour les transmissions de données entre dispositifs électroniques créée en 1960. À une époque, RS-232 était le format de transmission de données le plus couramment utilisé et était principalement mis en œuvre à l'aide d'une connexion standard à 9 broches D-sub (DB-9). Cette norme est encore souvent utilisée aujourd'hui dans divers dispositifs électroniques, y compris les ordinateurs, l'automatisation et les dispositifs médicaux.

Câble DB-9 classique, Source de l'image : https://www.digikey.co.uk/product-detail/en/assmann-wsw-components/AK131-2/AE1379-ND/930165

Le RS-232 utilise une tension positive pour la transmission d'un signal de niveau logique bas (0) et une tension négative pour la transmission d'un signal de niveau logique élevé (1).

Exemple de signaux RS-232

Le principe de communication des communications RS-232 est simple. Le dispositif émetteur stocke les données dans son tampon puis envoie les données à travers le câble (ou la trace de PCB), et le récepteur stocke ensuite ces données dans son tampon. Le récepteur peut alors lire les données en mémoire tampon.

Pour éviter d'envoyer des informations lorsqu'aucun récepteur n'est connecté, les broches DTR (Data Transmit Ready) et DSR (Data Set Ready) sont utilisées. Lorsque ces broches sont connectées, et que la tension correcte est réglée sur celles-ci par le récepteur, alors le dispositif émetteur saura que le récepteur est connecté et prêt.

Si l'émetteur transmet les données trop rapidement et que le récepteur ne peut pas lire les données de son tampon assez vite, le tampon va déborder, et les données seront perdues. Deux autres broches ont été ajoutées à l'émetteur et une au récepteur pour éviter cette situation. Du côté de l'émetteur, la broche est étiquetée RTS (Request to Send, Demande d'envoi), et du côté du récepteur, elle est étiquetée CTS (Clear to Send, Autorisation d'envoi). Le récepteur informe l'émetteur que son tampon est plein en tirant la tension de cette broche vers le bas. Cela indique à l'émetteur de ne pas envoyer plus d'informations jusqu'à ce que le récepteur soit prêt. Cela est connu sous le nom de contrôle de flux matériel.

Il y a aussi deux autres broches disponibles pour les applications de téléphonie qui sont maintenant largement redondantes. L'une est la DCD (Data Carrier Detect, Détection de Porteuse de Données), qui indique à un modem qu'un signal analogique est reçu, et l'autre est la RI (Ring Indicator, Indicateur de Sonnerie) qui indique qu'un téléphone sonne. Elles sont pratiquement inutilisées aujourd'hui.

La dernière connexion est SG ou Signal Ground, qui est la référence de tension de masse pour les appareils communiquant.

Il existe deux types de dispositifs de communication RS-232 : les DTE (Data Terminal Equipment) et les DCE (Data Communication Equipment). Parmi les exemples de DTE, on trouve un ordinateur, un automate programmable (PLC) ou tout autre équipement envoyant des commandes. Les exemples de DCE incluent un modem, une caméra, une imprimante et l'équipement d'automatisation général.

Deux dispositifs DTE ou deux dispositifs DCE ne peuvent pas transmettre d'informations l'un à l'autre. Il doit y avoir un DTE présent qui envoie des commandes pour établir la communication entre les dispositifs et un DCE pour exécuter ces commandes.

Le RS-232 peut également être utilisé pour communiquer entre ordinateurs en utilisant des modems, comme illustré ci-dessous :

Alternativement, un câblage de modem nul peut être utilisé, ce qui élimine le besoin d'un modem

Toutefois, pour éliminer le besoin des fils DSR et RTS, des paquets de données du côté récepteur doivent être envoyés pour indiquer quand les données peuvent être envoyées et quand elles ne le peuvent pas. Les paquets sont réglés sur XON pour suggérer que les données peuvent être envoyées et XOFF pour suggérer qu'elles ne peuvent pas l'être. Cela est connu sous le nom de contrôle de flux logiciel.

L'inconvénient principal de l'utilisation du RS-232 est que ses communications sont relativement lentes comparées à d'autres protocoles de communication série. Il ne peut atteindre de manière fiable que des vitesses allant jusqu'à 128 kbps dans de nombreuses applications. L'autre inconvénient est que la longueur maximale de câble sur laquelle il peut fonctionner de manière fiable n'est que de 15 mètres. La résistance des fils et les boucles de tension deviennent un problème sur des câbles de plus longue distance.

Bien que le RS-232 ne soit désormais pas couramment utilisé dans les nouveaux appareils en raison des autres protocoles de communication modernes disponibles, on trouve souvent des appareils plus anciens. Cela dit, même les cartes mères d'ordinateurs les plus actuelles et de haute technologie ont généralement encore un connecteur de port COM, qui expose le RS-232 si vous en avez besoin. Il y a encore une quantité considérable d'équipements sur le terrain de plus de 10 ans, y compris des dispositifs tels que des imprimantes, des équipements d'automatisation industrielle, etc., nécessitant programmation et maintenance car ils sont utilisés. Pour cela, le RS-232 est essentiel. Heureusement, il existe de nombreux convertisseurs tels que RS-232 vers USB, ce qui signifie que nous pouvons encore communiquer facilement avec ces appareils.

Résumé

Cet article a examiné certaines caractéristiques standards du protocole RS-232 hérité et a discuté de certains de ses avantages et détails d'implémentation. Dans le prochain article, nous examinerons certains des protocoles de communication série alternatifs disponibles. Vous avez manqué quelque chose ? Consultez les articles précédents de cette série : Protocoles de communications série - Introduction et Protocoles de communications série - Deuxième partie : UART.

Voulez-vous en savoir plus sur comment Altium Designer® peut vous aider avec votre prochain design de PCB ? Parlez à un expert chez Altium.