EIA-232
Modèle:Vorlage:IPStack thumb|EIA-232 Stecker, neunpolig framed|Pinbelegung des EIA-232 Steckers (9-pol.)
Die EIA-232-Schnittstelle (ehemals RS-232,1969 von der EIA als Recommended Standard 232 eingeführt) ist eine Spannungsschnittstelle (im Gegensatz zur Stromschnittstelle z.B. Current-Loop oder 20mA-Schnittstelle). D.h. die verschiedenen Spannungspegel stellen die Information dar.
Sie entspricht einer V.24/V.28/ISO-2110-Schnittstelle hinsichtlich Signalsemantik, Elektrik und Steckerbelegung.
Eine EIA-232 Verbindung stellt eine serielle Datenübertragung dar, das heißt die Bits werden nacheinander auf einer Leitung übertragen, im Gegensatz zur parallelen Datenübertragung, bei der mehrere Bits gleichzeitig auf mehreren verschiedenen Leitungen übertragen werden.
Der Spannungsbereich für die logische Eins geht von -3 Volt bis -15 Volt und die logische Null wird durch Spannungen zwischen +3 und +15 Volt abgebildet. Die Abbildung der logischen Null als positive Spannung und der logischen Eins als negative Spannung nennt man negative Logik.
Da die Spannung mit der Länge einer Leitung (wegen des größer werdenden elektrischen Widerstandes) immer kleiner wird, ist die Leitungslänge begrenzt (auf ca. 25-100m, je nach Kabel- und Steckverbinderqualität). Ein weiterer begrenzender Faktor ist die Laufzeit des Signals. Da eine RS-232 Schnittstelle am Ende der Leitung nicht mit den Wellenwiderstand abgeschlossen ist, gibt es unweigerlich eine Leitungsreflektion. Mit zunehmender Übertragungsrate und Kabellänge stören die Reflexionen immer mehr die Datenübertragung.
Als Steckverbindung wurden nach der ursprünglichen Norm 25-polige Stecker und Buchsen (Sub-D) benutzt. Da viele der 25 Leitungen reine Drucker- bzw. Terminal-Steuerleitungen aus der elektromechanischen Ära sind, die für die meisten Verbindungen mit moderneren Peripheriegeräten nicht benötigt werden, haben sich heute 9-polige Sub-D-Stecker und Buchsen etabliert, die beim ersten IBM PC ursprünglich als reine Notlösung zum Platzsparen eingeführt worden waren; damals ging es darum, die Buchse zusammen mit einer ebenfalls verkleinerten Centronics-Schnittstelle auf einer Steckkarte unterzubringen.
Die wichtigsten Signalleitungen, ihre Namen und Bedeutungen (am 25-pol. und 9-pol. Anschluss)
| Abkürzung | Name | Beschreibung | Pin-Nr. 25-pol. | Pin-Nr. 9-pol. | Input/Output (vom PC aus gesehen) |
|---|---|---|---|---|---|
| Common Ground | Gemeinsame Abschirmmasse (nicht Datenmasse) | Pin 1 | - | - | |
| TxD | Transmit Data | Leitung für ausgehende (gesendete) Daten. | Pin 2 | Pin 3 | O |
| RxD | Receive Data | Leitung für den Empfang von Daten. | Pin 3 | Pin 2 | I |
| RTS | Request to Send | "Sendewunsch"; wenn diese Leitung auf logisch Eins steht, möchte der PC Daten senden | Pin 4 | Pin 7 | O |
| CTS | Clear to Send | Wenn diese Leitung auf logisch Eins steht, kann das Gerät Daten entgegennehmen | Pin 5 | Pin 8 | I |
| DSR | Dataset Ready | Ein angeschlossenes Gerät signalisiert dem Computer, dass es einsatzbereit (nicht notwendigerweise empfangsbereit) ist, wenn eine logische Eins auf dieser Leitung anliegt. | Pin 6 | Pin 6 | I |
| GND | Ground | Signalmasse. Die Signalspannungen werden gegen diese Leitung gemessen. | Pin 7 | Pin 5 | - |
| DCD | Data Carrier Detected | Ein Gerät signalisiert dem Computer, dass es einlaufende Daten auf der Leitung erkennt | Pin 8 | Pin 1 | I |
| DTR | Data Terminal Ready | Über diese Leitung signalisiert der PC dem Gerät, dass er betriebsbereit ist. Damit kann ein Gerät eingeschaltet oder zurückgesetzt werden. (Üblicherweise schaltet ein Gerät z.B. Modem diese Leitung auf DSR durch, wenn es einsatzbereit ist) | Pin 20 | Pin 4 | O |
| RI | Ring Indicator | Das Gerät zeigt dem PC an, dass ein Anruf ankommt ("ring" ist engl. für "klingeln"; besonders bei Modems) | Pin 22 | Pin 9 | I |
Da es keine Taktleitung gibt, die die Übertragung synchronisiert, muss auf beiden Seiten der Übertragungs-Strecke dieselbe Übertragungsgeschwindigkeit (in Baud) eingestellt sein, damit die Übertragung klappt.
Pro übertragenem Datensatz (Byte) wird die Übertragung mittels des Startbits eingeleitet. Serielle Übertragungen funktionieren grundsätzlich aber auch ohne Startbit.
Darauf folgen 5-8 Datenbits (Nutzdaten) mit dem niederwertigsten Bit (LSB) zuerst, wahlweise ein Parity-Bit und schließlich ein oder zwei Stoppbits.
Da alle diese Variationen in den Standards nicht festgelegt sind, müssen bei beiden Geräten, die an der Kommunikation beteiligt sind, die Parameter gleich eingestellt sein, bevor eine erfolgreiche Kommunikation zustande kommen kann.
Heutzutage hat sich für diese Einstellungen ein "üblicher Standard" herauskristallisiert, der von vielen Geräten benutzt wird.
Diese "üblichen" Einstellungen sind: 8 Datenbits, kein Parity, 1 Stoppbit, was oft als 8N1 abgekürzt wird. Die Baudrate variiert stark, je nach Qualität der Leitung und des Geräts. Häufig wird mit 9600 bit/s oder 115200 bit/s übertragen. 115200 bit/s ist die höchste Rate, die noch von fast allen Rechnern unterstützt wird.
Um zwei Rechner über die serielle Schnittstelle zu verbinden, müssen die "hörenden" mit den "sprechenden" Leitungen verbunden werden, d.h. TxD muss mit RxD und CTS mit RTS verbunden werden. Ein solches Kabel nennt man ein Nullmodem-Kabel.
Andere serielle Übertragungsarten sind EIA-422, EIA-485, USB
(wer mags überarbeiten?) Die Geschwindigkeit, mit der übertragen wird, wird als Bit/s oder Baudrate bezeichnet. Genormt sind Geschwindigkeiten, die ein Vielfaches von 60 Bit/s sind und 110bd.
Bei den auf RS232/V24 basierenden Standards sind die Bytes meist 7 oder 8 bit lang. Wahlweise folgt dann ein Prüfbit oder Paritätsbit. Zum Erkennen des Endes eines Bytes wird noch 1 oder 2 Stoppbit gesendet. Zu beachten ist, dass bei der 7-bit-Übertragung nur Zeichen bis Hexadezimal 7F oder ASCII 127 übertragen werden können. Dabei kann es oft zu Problemen abhängig vom Zeichensatz, speziell bei deutschen Umlauten kommen.
Verwendet wird die serielle Datenübertragung je nach Standard in verschiedensten Anwendungen. Vor allem in der Steuerungstechnik für SPS oder bei langen Verbindungsleitungen von Geräten.
Bei einem seriellen, asynchronen Datentransfer werden die einzelnen Bits, aus denen jedes Datenbyte besteht, in folgendem Datenformat nacheinander über eine Leitung übertragen.
Der Ruhezustand der Übertragungsleitung, der auch mit "Mark" bezeichnet wird, entspricht dem Pegel einer logischen "1".
Die zur Übertragung verwendeten Spannungs- bzw. Strompegel sind unterschiedlich (je nach Schnittstellentyp).
Die Übertragung eines Bytes beginnt mit einem vorangestellten Startbit, das als logische "0" gesendet wird. Anschließend werden nacheinander 5 bis 8 Datenbit, beginnend mit dem niederwertigsten (LSB) Bit, ausgegeben. Dem letzten Datenbit kann ein Paritätsbit folgen, das zur Erkennung von Übertragungsfehlern dient. Das Paritätsbit bewirkt, daß bei gerader ("EVEN") Parität immer eine gerade bzw. bei ungerader ("ODD") Parität eine ungerade Anzahl von "1"-Bits übertragen wird. Das Ende des Zeichens wird wahlweise durch 1 oder 2 Stopbit gebildet. Alle Bits werden sequentiell mit Geschwindigkeiten von 50..115200 Baud gesendet. Zur Vermeidung von Datenverlusten muß der Empfänger die Datenübertragung anhalten können, wenn keine weiteren Daten mehr verarbeitet werden können. Dieses sogenannte Handshake kann auf zwei Arten realisiert werden:
Weblinks
- http://www.pci-card.com/schnittstellen.html
- Serielle, asynchrone Kommunikation über die RS232C/V.24-Schnittstelle von der FH Darmstadt (PDF-Datei)
Siehe auch: Hardware-Protokoll,Software-Protokoll