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2013年1月31日 (木)

RS-232Cのはなし2

RS-232Cとは

パソコンで古くから使われているシリアル通信の規格です。
かつて電話線モデムでパソコン通信をしたりしましたが、このモデムと繋いだりするのがRS-232Cの代表的な使い方でした。シリアル通信で信号を送るのに最低以下の信号線が必要ですね。
1) 送信信号( TXD )Serialbit
2) 受信信号( RXD )
3) 接地 ( GND )
基本的には
TXD -- RXD
RXD -- TXD
GND --- GND
との接続になりますが、シリアル通信ですのでタイミングが分からないと始めがわかりません。
それでシリアル信号の始めにスタートビットというものを設けてあります。
RS-232Cの信号規格では 無信号時のレベルを マーク(1)といって -10Vを定義しています。スタートビット(S)はデーターとしてはマークの反対のスペース(0)で +10Vになります。これはモデムが2つの周波数をマークとスペースで変えて音声帯域で送っていたからで、いまだにFAXなどは最初にピーと高い音がしばらく続き(マークの音)その後ヒョロヒョロとデーターのやりとりが始まるのに似ています。
次にデータービットがD0から順にD7まで送られますが、このデータービット数も英語環境では 7Bitだったりします。そしてストップビット(ST)が必ずマーク(1)で終わるので、次のスタートビットが分かる訳です。
このストップビットの間にエラー検出のためのパリティビットが挿入される場合があります。またストップビットも設定で 1.5Bit / 2Bit などの場合もあります。これは受信側の処理が間に合わない場合などストップビットを長くして余裕を待たせる場合に対応しています。
またシリアルスピードはビットレート(ボーレート)と呼ばれて Bit Per Second で表示されていますので、昔は300ボーなどというとデーター 8Bit スタート 1Bit ストップ 1Bitとすると1文字送るのに 10Bit かかるので、1秒間に 30文字しか送れなかったですね。
規格では最大 64KBps となっていますが、最近では 9,600Bps が最小でPICなどの組み込みシリアル機能でも57.6kBpsなんかが普通に使われていますね。
 かつてマルチチップのCPU構成だったころは UART というシリアル通信専用の ICが使われており、そのICにボーレートの何倍かの周波数を加えたり、CPUのクロックを与えて、内部で分周したりする設定が結構大変でした。
駆動する電圧は最大で±15V最低で±5Vが規格で、スレッショルドが±3Vになっています。通常のチップでは+5Vなので、RS-232C規格の電圧に変換するために MAX232などのようなICを使うことになります。
トランジスタを使った簡易的な電圧変換回路は以前の記事にあります。
ハード的には
IBM-PCなどからシリアル通信規格が一般的になって D-SUB25Pin コネクタがフル仕様、D-SUB 9Pinコネクタが簡易型として2つのコネクタが使われていますが、現在ではRS-232Cというと D-SUB9Pinがポピュラーです。
しかしながら、25Pinはメス型コネクタ、9Pinはオスなので、接続する際のコネクタのピン接続やケーブルの選定などいつもトラブルの元です。
Rs232c
 右図は9ピンの信号名と結線例ですが、基本的にPC側はオスのコネクタで、こちらが基本としています。 まず PC同士を繋ぐにはどちらもオスなのでメスどおしのコネクタを持ったクロスケーブルを使います。
 下の図はモデムを繋いだ場合で、モデムにはメスのコネクタがついていますので、ケーブルは PCの端子をそのまま延長するPC側にはメス、モデム側にはオスのコネクタを持つストレートケーブルを使います。
 このとき、モデム接続は CD (キャリア検出)、やRI(呼び出し検出)などの信号が電話回線運用には必要ですが、PC間接続などでは使わないので上側の接続では省かれる場合が多いです。
 また高速に制御する必要の無い場合など、CTS(クリアートゥーセンド 送信可)やRTS(リクエストトゥーセンド 送信要求)などを省いたり、DTR(データーターミナルレディ)やDSR(データーセットレディ)も使わないで、結局 TXD,RXD,GND の3線で通信を行う場合があります。その際 PCによっては DTR-DSR や RTS-CTS を自分自身のコネクタで繋げる必要のある場合があります。
 このように「単にオスメス違いならジェンダー(極性)変換コネクタを使ったらどうかな?」と思ってやっても動かないことが多々ありますので、接続には注意しましょう。
 

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