Serielle Schnittstelle RS232

Einführung:
Bei der Datenkommunikation ist es unerläßlich, zwei Computer miteinander zu verbinden. Hierfür hat der PC Steckverbindungen auf der Rückseite um z.B. ein Modem anzuschließen. Wenn ein Modem mit einem PC verbunden ist, muß die Information übertragbar sein, um erfolgreich zu sein.
Für den Dialog zwischen dem PC und dem Modem wurde ein Protokoll entwickelt, das als HANDSHAKE bezeichnet wird.
Um dieses Protokoll zu verstehen, ist es notwendig zu wissen, wie ein RS232 Interface arbeitet. Dies ist ein allgemein bekannter Vorgang im Zusammenhang mit Rechnern. Er wird für serielle Geräte wie die Maus, das Modem und vieles mehr benutzt. Solche Verbindungen sind auch bekannt als COM-Ports.

 

Beschreibung:
Ein Computer kann Informationen über das serielle I/O Interface austauschen, das auch als RS232 Schnittstelle bezeichnet wird. Die Schnittstelle ist zu erkennen am 25 Pin "D male Stecker" auf der Rückseite des Computers. Über diesen Stecker kann z.B. eine Verbindung zu einem Modem hergestellt werden.

RS232-Interface Stecker

 

Um die Funktionsweise dieser Schnittstelle gut verstehen zu können, müssen wir uns die Funktion und Bedeutung der einzelnen Anschlüsse des Steckers ansehen. Die folgende Tabelle zeigt die Bedeutung der einzelnen Pins (Stifte).In der Tabelle sind alle Stifte aufgeführt, die wichtig für die sogenannte "HANDSHAKE" Verbindung sind.

Pin

Short.

Name

1.

  

Protective ground

2.

TxD

Transmitted Data

3.

RxD

Received Data

4.

RTS

Request To Send

5.

CTS

Clear To Send

6.

DSR

Data Send Ready

7

GND

Ground

8.

DCD

Data Carrier Detect

20.

DTR

Data Terminal Ready

All die anderen nicht aufgeführten Stifte haben ebenfalls eine Funktion, sind aber für das Handshaking ohne Bedeutung.

Datalines (TxD and RxD) pins 2 and 3
Es gibt zwei Datenleitungen, die für den Datentransport zuständig sind:
TxD (Transmitted Data) ist die Ausgangleitung des Computers. Über diese Leitung werden die Daten seriell gesendet.
RxD (Reveived Data) ist die Empfangsleitung des Computers. Über diese Leitung werden die Daten seriell empfangen.

Request To Send (RTS) -Sendeteil einschalten - pin 4
RTS ist ein Ausgangssignal, d.h. es wird ein Signal an das angeschlossene Gerät, in den meisten Fällen ein Modem, gesendet. Dieses Signal hat die Bedeutung eines Anfragesignals für zu sendende Daten.

Clear To Send (CTS) - Sender-Freigabe- pin 5
CTS ist ein Eingangssignal, d.h.es wird auf ein Signal des angeschlossenen Gerätes gewartet. Empfängt das angeschlossene Gerät das RTS-Signal und der Pin wurde für den Empfang freigeschaltet, wird ein Signal zurückgesendet. Dieses ist das CTS-Signal für den Ursprungs-Computer.

Data Terminal Ready (DTR) - DE-Einrichtung betriebsbereit- pin 20
DTR ist ein Ausgangssignal. Es wird also ein Signal an das angeschlossene Gerät gesendet. Die Bedeutung dieses Signals ist, die Bereitschaft zum Datensenden zu signalisieren.

Data Set Ready (DSR) -Betriebsbereitschaft- pin 6
DSR ist ein Eingangssignal. Es wird auf dieser Leitung auf ein Signal des angeschlossenen Gerätes gewartet. Wird ein DTR-Signal empfangen, wird ein Signal zurückgegeben. Dieses Signal wird vom Ursprungs-Computer als DSR-Signal empfangen.

Data Carrier Detect (DCD) - pin 8
Dieses ist ein Eingangssignal. Es wird vom Modem zum Computer gesendet. Hierzu werden die Datenbits mit Hilfe einer Trägerwelle moduliert. Sobald ein "handshake" zwischen dem Computer und dem Modem stattgefunden hat, sendet das Modem eine Trägerwelle zu dem anderen Modem. Sobald hier die Trägerwelle erreicht wurde, wird ein DCD-Signal zum Computer gesendet.

 

HANDSHAKE :
Wie oben bereits gesagt, nennt sich diese Schnittstellen-Prozedur "Handshake". Die folgende Beschreibung zeigt, wie der Handshake zwischen einem Computer und einem Modem funktioniert.

HALB DUPLEX-Verbindung.
Eine Halb-Duplex-Verbindung ist hergestellt, wenn der eine Computer zu einem bestimmten Zeitpunkt nur Daten senden und der andere nur Daten empfangen kann. Man bezeichnet sie auch als wechselseitige Verbindung. 

Die Bedingung dafür daß Computer A Daten sendet, ist der Empfang des CTS-Signal vom Computer B durch das Modem A.

Das Modem sendet nach Erhalt des CTS-Signals, ein Trägersignal über das Netz zum anderen Modem. Empfängt Modem B dieses Signal, sendet es ein CDC-Signal zum Computer B. Dieses setzt das Gerät in den Empfangsstatus.

Bemerkungen:
Computer A kann lediglich Daten senden, weil an ihn die Sendeanforderung ging, aber sein Modem hat soweit noch kein Signal empfangen.
Computer B kann nur Daten empfangen, weil an ihn keine Sendeanforderung erging, aber sein Modem empfing eine Trägerschwingung von Modem A. 

Solch eine Daten-Verbindung zwischen Computer A und Computer B wird als Halb-duplex-Betrieb bezeichnet.

 

Fragen zur Unterrichtseinheit "RS232-Interface":
Wie heißt das Protokoll, welches den Dialog zwischen PC und Modem regelt. 

  1. Um was für eine Schnittstelle handelt es sich bei der RS232 ? 
  2. Woran erkennt man einen RS232-Schnittstellen-Stecker ?. 
  3. Welche Funktionen (RS232-Schnittstellen-Stecker) haben die Pins mit den Nummern 1 bis 8 und Pin 20.
  4. An welchen Pins sind Ausgangsleitungen und an welchen sind Eingangsleitungen angeschlossen. 
  5. Welches Signal wird durch RTS ausgelöst und wodurch wird dieses veranlaßt ? 
  6. Welche (2) Signale lösen den Start der "Handshake-Prozedur" aus und in welcher Reihenfolge findet dieses statt ? 
  7. Wie viele RS232-Leitungen arbeiten während des Datentransfers und welche sind das ? 
  8. Solange sich der Computer nur im Modus "Empfangen von Daten" befindet, welcher Kreis arbeitet ? 
  9. Befindet sich der Computer im Modus "Nur senden von Daten", welcher Kreis arbeitet ? 
  10. Auf welches Signal des PC's wird das Modem mit dem Senden der Frequenz antworten?

 

Antworten:

  1. Handshake protocol.
  2. A serial interface.
  3. As a 25 pin's "D" male plug.
  4. 1=Protective grond

    5. 2=Transmitted data

    3=Received data

    4=Request to send

    5=Clear to send

    6=Data set ready

    7=Signal ground

    8=Data carrier detect

    20=Data terminal ready

  5. Output: 2 - 4 - 20

    6. Input: 3 - 5 - 6 - 8

  6. The CTS signal given by the modem
  7. First: DTR from the p.c. to modem

    8. Second: modem respons with DSR

  8. TxD - RxD - RTS - CTS - DSR - DTR - DCD
  1. Pin 3=RxD

    2. Pin 20=DTR

    Pin 6 =DSR

    Pin 8 =DCD

    When the connection between p.c. and modem is made, the circuit DTR and DSR are working.

    The modem is now waiting for two things 1) the p.c. wont to send (RTS) or 2) there is an incomming carrier wave from the other side.

    If that is the case, the modem respons with the DCD-signal to the p.c.

    Data will come in via the RxD.

  2. DTR - DSR - RTS - CTS - TxD
  3. RTS.

 

K.H.Bramsiepe / K.Eblinger 01/99