Giao tiếp RS232 là gì? Tất tần tật về RS232

Khái niệm RS232, chuẩn giao tiếp RS232,.. là một khái niệm rất quen thuộc trong các ngành công nghiệp. Theo nghiên cứu thì các cổng RS232 đang là cổng giao tiếp được sử dụng phổ biến nhất. Vậy bạn có tò mò RS232 là gì không? Hãy cùng Vimi tìm hiểu về nó nhé!

1. RS232 là gì?

RS232 là một hình thức truyền dữ liệu nối tiếp. Hình thức truyền dữ liệu này được đánh giá là chuẩn giao tiếp nối tiếp dùng định dạng không đồng bộ, kết nối được nhiều nhất là 2 thiết bị. Chiều dài lớn nhất mà hình thức kết nối này cho phép là 12,5m đến 25.4m với tốc độ 20kbit/s đôi khi tốc độ có thể lên tới 115kbit/s với một số thiết bị đặc biệt. 

Có hai phiên bản RS232 được lưu hành trong thời gian tương đối dài RS232B và RS232C. Nhưng cho đến nay thì phiên bản RS232B cũ thì ít được dùng còn RS232C hiện vẫn được dùng và tồn tại thường được gọi là tên ngắn gọn là chuẩn RS232.

Các máy tính thường có 1 hoặc 2 cổng nối tiếp theo chuẩn RS232 được gọi là cổng Com. Chúng được dùng ghép nối cho chuột modem, thiết bị đo lường.. Trên main máy tính có loại 9 chân hoặc lại 25 chân tùy vào đời máy và main của máy tính. Việc thiết kế giao tiếp với cổng RS232 cũng tương đối dễ dàng, đặc biệt khi chọn chế độ hoạt động là không đồng bộ và tốc độ truyền dữ liệu thấp.

RS232 được phát triển bới Electronic Industry Association and the Telecommunications Induѕtrу Aѕѕociation (EIA/TIA). Thường được gọi tắt là RS232 thay EIA/TIA-232-E. Phiên bản đầu tiên của EIA/TIA-232-E ra đời vào năm 1962. Trước đây đã từng có 2 phiên bản của RS232 là RS232B và RS232C nhưng hiện nay chỉ RS232C được sử dụng phổ biến.

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cổng RS232 là gì?

2.1 Cấu tạo

Cổng RS232 hay cổng com có hai loại đó là loại 9 chân (DB9) và loại 25 chân (DB25). Trong đó thì cổng DB9 được sử dụng phổ biến nhất.

Cấu tạo của DB9 gồm 4 chân bên trên và 5 chân bên dưới. Chức năng của từng chân trong DB9 gồm

Chân 1: Là chân có nhiệm vụ phát tín hiệu mạng dữ liệu Data Carrier Detect (DCD)

Chân 2: Đóng vai trò tiếp nhận dễ liệu Receive date (RxD)

Chân 3: là chân truyền dữ liệu Transmit date (TxD)

Chân 4: Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng được kích hoạt bởi bộ phận khi muốn truyền dữ liệu  Data Terminal Ready (DTR)

Chân 5: Mass của tín hiệu hay Signal Ground (SG)

Chân 6: Dữ liệu sẵn sàng, được kích hoạt  bởi bộ truyền khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu Data  set ready (DSR)

Chân 7: Yêu cầu gửi, bộ truyền đặt đường này lên mức hoạt động khi sẵn sàng truyền dữ liệu Request to send (RTS)

Chân 8: 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 Clear To Send (CTS) 

Chân 9: Báo chuông cho biết là bộ nhận đang nhận tín hiệu rung chuông, Ring Indicate (RI)

2.2 Nguyên lý hoạt động

RS232 hoạt động theo nguyên tắc giao tiếp 2 chiều trao đổi dữ liệu với nhau. Hai thiết bị được kết nối với nhau gồm thiết bị đầu cuối (DTE) xử lý dữ liệu số và thiết bị truyền dữ liệu (DCE) 

Bộ phận DTE, RTS tạo yêu cầu gửi dữ liệu. Sau đó bộ phận  DCE và CTS sẽ xóa đường dẫn nhận dữ liệu. Đường dẫn sau khi bị xóa, nó sẽ đưa tín hiệu cho RTS của nguồn DTE gửi dữ liệu. Các bit được truyền từ DTE sang DCE

Sau đó nguồn DCE đưa ra yêu cầu tạo bởi nguồn RTS và CTS ở bộ phận STE, xóa đường dẫn dữ liệu và đưa ra tín hiệu để gửi dữ liệu.

Vậy tại sao PLC phải sử dụng cổng kết nối RS232?

Để giao tiếp được chúng cần có một sợi dây để truyền tín hiệu giữa các thiết bị với nhau.

Hầu hết các PLC sẽ là DTE (Thiết bị đầu cuối xử lý dữ liệu số) và các thiết bị ngoại vi sử dụng sẽ là DCE (Thiết bị Truyền thông dữ liệu) mọi thứ sẽ giao tiếp được với nhau

Ví dụ: Máy tính được kết nối với máy in, mặc dù USB đã trở thành tiêu chuẩn nhưng RS232 vẫn được sử dụng rộng rãi cho các máy tính cũ. Giao thức và cáp RS232 cho phép máy tính đưa ra lệnh cho máy in thông qua những tín hiệu điện áp. Sau đó máy in giải mã các tín hiệu đó và hoàn thành việc in.

3. Đặc điểm của RS232 là gì?

RS232 từng là cổng kết nối được sử dụng nhiều nhất vì những đặc điểm của nó. Cùng điểm qua một vài đặc điểm của cổng giao tiếp này nhé!

• Hình thức giao tiếp nối tiếp này có khả năng chống nhiễu tốt ở các cổng nối tiếp cao.
• Cổng giao tiếp nàycó thể tháo lắp các thiết bị ngoại vi dễ dàng ngay cả khi máy còn đang có nguồn điện
• Được thiết kế với mạch điện đơn giản, có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua cổng nối tiếp
• Mức điện áp giới hạn là từ -12V đến +12V, và điện trở kháng trong phạm vi từ 3000-7000 ôm
• Ở mức logic 1 có điện áp từ -3V đến -12V và ở mức logic 0 thì nó có điện áp từ +3V đến 12V.
• Tốc độ truyền nhận của kết nối này là 100kbps và các lối vào có điện dung nhỏ hơn 2500 pF.
• Độ dài của cáp kết nối với các thiết bị ngoại vi không vượt quá 15m đây cũng chính là hạn chế của kiểu kết nối này
• Đến thời điểm hiện tại thì cổng kết nối này được đánh giá là tốc độ truyền dữ liệu chậm. Tốc độ của nó chỉ đạt ở mức 20kilobyte/s.
• So với các cổng truyền thông khác thì khả năng kết nối với các thiết bị kém hơn.
• Giúp phần giảm thiểu nguy cơ bị nhiễu giữa các tín hiệu gần đó, tốc độ thay đổi được giới hạn là 30 V/μs. Tốc độ cũng dưới  hạn tối đa là 20kbps. Hiện tại giới hạn này đã được nâng lên nhiều lần.

DB25 hiện tại không còn được sử dụng nữa hầu hết các main mới ra đều không sử dụng cổng này.

4. Chuyển đổi tín hiệu RS232 

Tín hiệu RS232 đóng vai trò rất lớn cho sự phát triển của công nghệ thông tin như hiện tại. Tín hiệu này cũng góp phần mở ra những giao thức kết nối tốt hơn, nhanh hơn, truyền đi xa hơn

Ví dụ: bản nâng cấp của nó là RS485, USB hay tín hiệu Ethernet.

USb được đánh giá là có tốc độ truyền tải dữ liệu cao lên tới 480Mbps còn vượt trội hơn so với các chuẩn mới.

RS485 là sự đột phá từ RS232, đã được chấp nhận và sử dụng rộng rãi trong dân dụng công nghiệp hay y tế… RS485 có khả năng truyền dữ liệu lên đến 1200 mét với tốc độ baud lên tới 115.200Bd

Ethernet có khả năng truyền thông tin với tốc độ từ 10 đến 100 triệu bít một giây (Mbps), có khả năng xây dựng thành hệ thống điều khiển cỡ lớn.

4.1 Phương pháp truyền dữ liệu RS232 sang RS485

Việc chuyển đổi từ RS232 sang RS485 giúp phần giải quyết bài toán chuyển đổi. Giúp tương thích các thiết bị với nhau. Hay đơn giản hơn là giải quyết hạn chế không thể truyền tín hiệu đi xa của RS232  bằng  cách chuyển đổi tín hiệu sang RS485

Chính vì lý do này nhiều công nghệ nhằm chuyển đổi RS232 sang RS485. Tiêu biểu như bộ chuyển đổi tín hiệu RS232 sang RS485 model K107B của hãng Seneca– Italia.

Thiết bị này không chỉ giúp việc chuyển đổi tín hiệu sang RS485 nhanh chóng mà còn có thể chuyển đổi nhiều tín hiệu với nhau trên cùng 1 dây cáp cho nhiều thiết bị.

Mặt khác, điểm nổi bật của bộ chuyển đổi K107B là chuyển đổi tín hiệu 2 chiều tự động. Nghĩa là truyền từ RS-232 sang RS485 và chiều ngược lại.

4.2 Phương pháp truyền dữ liệu RS232 sang Ethernet

Việc ra đời của các bộ chuyển đổi tín hiệu đã góp lớn cho việc phát triển công nghiệp. Các doanh nghiệp muốn chuyển đổi tín hiệu để phù hợp với thiết bị mà không cần đầu tư những hệ thống đường truyền mới

Bộ chuyển đổi R-Key-LT là một Modbus RTU/ASCII Getway với chuẩn RS232/RS485 và cổng Ethernet tốc độ cao 10-100Mbits. Bộ chuyển đổi này có khả năng chuyển tín hiệu RS232 hay RS485 trên một cổng dùng chung. R-Key-LT giải quyết vấn đề truyền tín hiệu lên Ethernet; sang tín hiệu Modbus TCP-IPhay chính là tín hiệu RS-232. Việc chuyển đổi này giúp việc đưa dữ liệu hệ thống lẹn webserver để lưu trữ, phân tích và vận hành.

4.3. Phương pháp chuyển đổi RS232 to USB 

Để chuyển đổi RS-232 sang USB ta có thể sử dụng các cổng, cáp chuyển đổi RS232 to USB một các nhanh chóng và thuận tiện. Các cổng, cáp này hiện tại cũng đang được bán rất phổ biến trên thị trường

6. Các ứng dụng sử dụng cổng RS232

Ngày nay RS232 được sử dụng ít phổ biến hơn trước nhưng vẫn còn một vài thiết bị sử dụng cổng truyền thông này. Cụ thể như:

Các hệ thống máy tính cũ có thể kết nối với các thiết bị ngoại vi như chuột, máy in, modem,.. 

Chúng còn được được sử dụng trong các máy PLC, máy CNC, bộ điều khiển Servo

Các máy in hóa đơn, bảng vi điều khiển, hệ thống điểm bán hàng,…