Протоколы и интерфейсы СПД. V 24/28, RS-232, RS-449

V.24 — стандарт ITU-T (International Telecommunications Union), определяющий электрический интерфейс между терминальным оборудованием (DTE) и модемом.

V.28 - стандарт, который определяет только электрические характеристики интерфейса, обеспечивающего работу по несимметричным двухполярным линиям обмена на скоростях до 20 Кбит/с. К таким характеристикам относятся уровни используемых сигналов, емкостное сопротивление и т.д. Эта рекомендация не содержит требований к длине кабеля, типу разъемов и расположению их контактов.

RS232-C — стандарт EIA (Electronic Industries Association) на интерфейс для соединения двух оконечных цифровых устройств ООД (DTE) и АПД (DCE). Функционально эквивалентен стандартам ITU-T V.24 и V.28. Определяет электрические характеристики сигналов и типы разъемов (соединительных устройств). Для интерфейса RS232 существуют два типа разъемов — DB-25 и DB-9, имеющих 25 и 9 контактов соответственно.

Интерфейс RS-232C является наиболее популярным низкоскоростным интерфейсом. Первоначально он был разработан для передачи данных между компьютером и модемом со скоростью не выше 9600 бит/с на расстояние до 15 м. Позднее практические реализации этого интерфейса стали работать и на более высоких скоростях – до 115 200 бит/с. Интерфейс поддерживает как асинхронный, так и синхронный режимы работы. Особую популярность этот интерфейс получил после его реализации в персональных компьютерах (его поддерживают СОМ-порты), где он работает, как правило, только в асинхронном режиме и позволяет подключить к компьютеру не только коммуникационное устройство (такое, как модем), но и многие другие периферийные устройства – мышь, принтер, графопостроитель и т. д.

Интерфейс использует 25-контактный разъем или в упрощенном варианте – 9-контактный разъем

 

Для обозначения сигнальных цепей используется нумерация CCITT (Consultative Committee for International Telephony and Telegraphy), которая получила название «серия 100».

ПК (ООД)	Направление	Модем (АПД)
DB9	DB25	Назначение	V.24	Название
Корпус		GND - Защитная земля		<>	GND
		TxD- передаваемые данные ООД		>	TxD
		RxD- принимаемые данные ООД		<	RxD
		SG – сигнальная земля		<>	SG
		RTS – Запрос передачи		>	RTS
		CTS – Готовность к передаче		<	CTS
		DSR – Готовность АПД к работе		<	DSR
		DTR – Готовность терминала		>	DTR
		DCD – сигнал наличия несущей		<	DCD
		RI – индикатор входящего вызова		<	RI

SG – обратный общий провод для всех линий (инф-х и управляющих) – общий вторичный 0. SG не соединен с GND

В RS-232C нет ни одной шины синхронизации, по международному стандарту V.24 – как минимум 3 линии синхронизации.

Недостатки

1. По RS-232C возможен только старт-стопный асинхронный символьный обмен – главные недостаток. Так как нельзя передавать синхронным способом, то имеют место большие накладные расходы (стартовый и стоповый биты).

2. Скорость приема и передачи при дуплексном взаимодействии одинакова, что не всегда удобно

3. Практически нет возможности аппаратного управления обменом (очень мало управляющих линий)

 

1. Форма сигналов RxD, TxD

|E|<=25В, для IBM-PC |E|<=12,6В

2. Форма сигналов для всех остальных: “1” - +3-12,6В, “0” - -3-12,6В, то есть они инверсны по отношению к RxD, TxD

3. Ограничение на скорость нарастания сигнала <=30В/мкс (чем больше, тем больше ЭМИ а значит и перекрестные помехи)

Сопротивление нагрузки 5+-2 кОм

4. Емкость линии <=2500пФ

5. Ограничение на скорость передачи

Скорость [бит/c]	Макс. длина [метры]
19 200
9 600
4 800
2 400

Максимальная скорость согласно стандарту 20000 бит/c. Однако современное оборудование может работать значительно быстрее (до 115200 бит/c)

Первая схема – полный кабель

Вторая – минимально возможное количество проводов, но для работы необходим нестандартный драйвер

Третья – драйвер подойдет и стандартный, но квитированием пользоваться нельзя.

Нуль-модемный интерфейс характерен для прямой связи компьютеров на небольшом расстоянии с помощью интерфейса RS-232C/V.24. В этом случае необходимо применить специальный нуль-модемный кабель, так как каждый компьютер будет ожидать приема данных по линии RxD, что в случае применения модема будет корректно, но в случае прямого соединения компьютеров – нет. Кроме того, нуль-модемный кабель должен имитировать процесс соединения и разрыва через модемы, в котором используется несколько линий (RI, СВ и т. д.). Поэтому для нормальной работы двух непосредственно соединенных компьютеров нуль-модемный кабель должен выполнять следующие соединения(левая схема):

 

Иногда при изготовлении нуль-модемного кабеля ограничиваются только перекрестным соединением линий приемника RxD и передатчика TxD, что для некоторого программного обеспечения бывает достаточно, но в общем случае может привести к некорректной работе программ, рассчитанных на реальные модемы (правая схема).

Интерфейс RS-449/V.10/V.11 поддерживает более высокую скорость обмена данными и большую удаленность DCE от DTE. Этот интерфейс имеет две отдельные спецификации электрических сигналов. Спецификация RS-423/V.10 (аналогичные параметры имеет спецификация Х.26) поддерживает скорость обмена до 100 000 бит/с на расстоянии до 10 м и скорость до 10 000 бит/с на расстоянии до 100 м. Спецификация RS-422/V.ll(X.27) поддерживает скорость до 10 Мбит/с на расстоянии до 10 м и скорость до 1 Мбит/с на расстоянии до 100 м. Как и RS-232C, интерфейс RS-449 поддерживает асинхронный и синхронный режимы обмена между DTE и DCE. Для соединения используется 37-контактный разъем.

 

Интерфейсы RS-422A, RS-423A и RS-449 (V.36)

Более новыми стандартами, по сравнению с RS-232, позволяющими обеспечить высокоскоростную работу на больших расстояниях, являются стандарты EIA RS-422A, RS-423A и RS-449. Соответствующими рекомендациями ITU-T для этих стандартов являются V.10 и Х.26 — для RS-423, и V.11 и Х.27 — для RS-422. В табл. 3.4 приведены соотношения скорости передачи и допустимой длины кабеля для этих стандартов.

Таблица 3.4. Соотношение скорости передачи и допустимой длины кабеля для стандартов RS-422A и RS-423A

Скорость передачи, Кбит/с	Длина кабеля,м
RS-423A (V.10 и Х.26)	RS-422A (V.11 и Х.27)

Стандарт RS-423A

Стандарт RS-423A определяет электрические характеристики несимметричного цифрового интерфейса. "Несимметричность" означает, что данный стандарт подобно RS-232 для каждой линии интерфейса использует только один провод. При этом для всех линий используется единый общий провод.

Как и RS-422A, этот стандарт не определяет сигналы, конфигурацию выводов или типы разъемов. Он содержит только описание электрических характеристик интерфейса. Стандарт RS-422A предусматривает максимальную скорость передачи 100 Кбит/с.

Стандарт RS-422A

Стандарт RS-422A определяет электрические характеристики симметричного цифрового интерфейса. Он предусматривает работу на более высоких скоростях (до 10 Мбит/с) и больших расстояниях (до 1000 м) в интерфейсе DTE—DCE. Для его практической реализации, в отличие от RS-232, требуется два физических провода на каждый сигнал. Реализация симметричных цепей обеспечивает наилучшие выходные характеристики.

Подобно V.28, данный стандарт является простым описанием электрических характеристик интерфейса и не определяет параметры сигналов, типы разъемов и протоколы управления передачей данных. Для линий интерфейсов RS-422A и RS-423A могут быть использованы различные проводники (или пары проводников) одного и того же кабеля.

Стандарт RS-422A был разработан совместно с RS-423A и позволяет размещать линии этих интерфейсов в одном кабеле. Он не совместим с RS-232, и взаимодействие между RS-422A и RS-232 может быть обеспечено только при помощи специального интерфейсного конвертера.

Стандарт RS-449

Стандарт RS-449, в отличие от RS-422A и RS-423A, содержит информацию о параметрах сигналов, типах разъемов, расположении контактов и т.п. В этом отношении RS-449 является дополнением к стандартам RS-422A и RS-423A. Стандарту RS-449 соответствует международный стандарт V.36.

Комбинация RS-449, RS-422A и (или) RS-423A первоначально предназначалась для возможной замены RS-232. Однако этого не произошло, хотя данные стандарты нашли достаточно широкое применение в качестве высокоскоростного интерфейса DTE—DCE.

Стандарт RS-449 определяет 30 сигналов интерфейса. Большинство этих сигналов имеют эквивалентные в RS-232. Кроме того, добавлен ряд новых сигналов. Обозначения большинства сигналов были изменены во избежание путаницы.

Десять сигналов RS-449 определены как линии 1-й категории. Эта группа сигналов включает в себя все основные сигналы данных и синхронизации, такие как "Передаваемые данные", "Принимаемые данные", "Синхронизация терминала". Скорость передачи сигналов 1 -и категории существенно зависит от длины кабеля. Для линий этой категории на скоростях до 20 Кбит/с могут использоваться стандарты RS-422A либо RS-423A; на скоростях выше 20 Кбит/с (до 2Мбит/с) - только RS-422A.

Оставшиеся 20 линий классифицируются как линии 2-й категории и используются стандартом RS-423A. Ко 2-й категории относятся такие управляющие линии, как "Качество сигнала", "Выбор скорости передачи" и др.

Стандарт RS-449 определяет тип разъема и, в отличие RS-232, распределение контактов разъема. Используемые разъемы имеют 37 контактов для прямого канала и 9 контактов для обратного канала.