Cùng với sự phát triển song song của công nghiệp và công nghệ, cổng RS232 đã ra đời và tồn tại từ thời kỹ thuật điện tử đầu tiên. Cho đến nay, nó vẫn là một trong những phương thức kết nối đáng tin cậy nhất cho các thiết bị điện tử. Với sự ổn định và linh hoạt của mình, cổng RS232 đã trở thành một phần không thể thiếu của nhiều ứng dụng công nghiệp và cá nhân. Hãy cùng A.I Tech khám phá về quá trình phát triển, cấu tạo và chức năng của cổng RS232 trong bài viết dưới đây nhé!
RS232 là gì?
Trước khi đi vào khám phá chi tiết về cổng Com RS232, bạn cần nắm rõ về thuật ngữ RS232. Vậy RS232 là gì?
RS232 là một tiêu chuẩn để truyền dữ liệu truyền thông giao tiếp được phát triển bởi Hiệp hội Công nghệ Viễn thông EIA/TIA. RS232 được sử dụng để kết nối giữa một DTE (ví dụ: máy tính) và một DCE (thiết bị ngoại vi: modem,…).
Tiêu chuẩn này xác định các đặc tính điện và thời gian của các tín hiệu, ý nghĩa của các tín hiệu, kích thước vật lý và sơ đồ chân RS232 của các đầu nối. Nó có hai phiên bản chính: RS232B (cũ) và RS232C (mới). RS232B đã trở nên lỗi thời và ít được sử dụng, trong khi RS232C phổ biến và được ưa chuộng hơn.
Cổng Com RS232 là các cổng kết nối trên máy tính tuân theo chuẩn RS232C, thường được gọi là cổng Com. Mỗi máy tính thường có từ 1 – 2 cổng Com, được sử dụng để kết nối và truyền dữ liệu giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi như chuột, modem, hoặc thiết bị đo lường. Có những máy tính có nhiều hơn hai cổng Com, thường được đánh số từ Com 1, Com 2,…
Số lượng chân của cổng Com trên máy tính phụ thuộc vào mô hình và bo mạch chính của máy tính. Ngay cả khi bạn không có kiến thức chuyên sâu về máy tính, bạn cũng có thể dễ dàng nhận biết cổng Com trên bo mạch chính vì nó có nhiều chân hơn so với cổng USB, thường là 9 hoặc 25 chân. Do đó, cổng Com thường có kích thước lớn hơn so với các cổng khác.
Trên đây là thông tin tổng quan về khái niệm cổng kết nối RS232 là gì, để hiểu chi tiết hơn về cổng RS232, hãy cùng A.I Tech khám phá qua nội dung bên dưới nhé!
Lịch sử hình thành của giao tiếp truyền thông RS232
RS232 đầu tiên được ra mắt vào năm 1962 và mức logic được xác định khác với TTL. Ở đầu ra của một mạch điều khiển, mức cao (tương ứng với mức logic 0) có điện áp từ +5 V đến +15 V, trong khi mức thấp (tương ứng với mức logic 1) có điện áp từ -15 V đến -5 V. Tại đầu vào của một bộ thu, mức cao được xác định là từ +3 V đến +15 V (gọi là space), và mức thấp được xác định là từ -15 V đến -3 V (gọi là mark).
Tiêu chuẩn truyền thông này có hai phiên bản được sử dụng trong một thời gian dài là RS232B và RS232C. Tuy nhiên, ngày nay chúng ta thường chỉ thấy phiên bản RS232C xuất hiện và thường được gọi đơn giản là RS232. Do đó, trong cách sử dụng phổ biến, hiện đại như hiện nay, hầu như không có sự khác biệt giữa 2 cổng kết nối RS232c vs RS232.
Trong phần cứng của máy tính, thường có một hoặc hai cổng RS232 được gọi là cổng COM. Cổng COM RS232 hiện nay có hai loại: loại 9 chân hoặc loại 25 chân tùy thuộc vào mô hình hoặc bo mạch chính của máy tính (loại 9 chân phổ biến hơn). Ngày nay, cổng COM không còn xuất hiện trên các máy tính do sự xuất hiện của nhiều cổng giao tiếp và kết nối hiện đại hơn.
Đặc điểm của giao tiếp RS232
Sau khi đã hiểu được khái niệm cũng như quá trình hình thành và phát triển của cổng giao tiếp RS232, dưới đây là một số đặc điểm của PC RS232 mà bạn cần lưu ý trong quá trình truyền tải dữ liệu:
- Trong tiêu chuẩn RS232, mức logic 0 và 1 có giới hạn trên và dưới là +-12V. Hiện nay, trở kháng tải phải lớn hơn 3000 ôm và không được vượt quá 7000 ôm.
- Mức logic 1 có điện áp nằm trong khoảng từ -3V đến -12V, trong khi mức logic 0 từ +-3V đến 12V.
- Các cổng giao tiếp RS232 có khả năng chống nhiễu cao.
- Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF.
- Tốc độ tối đa cho việc truyền nhận dữ liệu là 100kbps (nhưng hiện nay có thể cao hơn).
- Đối với cổng RS232, thiết bị ngoại vi có thể tháo ra và lắp vào ngay trong khi máy tính còn đang hoạt động. Mạch điện có thể nhận được điện áp nguồn nuôi thông qua cổng nối tiếp.
- Chiều dài tối đa của cáp kết nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi thông qua cổng RS232 không nên vượt quá 15m. Sự trở kháng và giảm áp suy giảm trở thành vấn đề với cáp dài hơn. Điều này là một trong những lý do mà RS232 ít được sử dụng hơn trong các ứng dụng cài đặt từ xa.
- Các tốc độ truyền dữ liệu phổ biến bao gồm: 9600, 19200, 28800, 38400… 56600, 115200 bps.
Các phương thức truyền dữ liệu của chuẩn RS232
Trong cổng RS232, việc phân tách đường truyền Tx và đường nhận Rx cho phép các chế độ trao đổi dữ liệu khác nhau như: đơn công (Simplex), bán song công (Half Duplex) và song công hoàn toàn (Full Duplex). Các phương thức này phụ thuộc vào giao thức truyền dữ liệu được sử dụng.
- Chế độ song công cho phép thực hiện trao đổi dữ liệu liên tục trên cả hai đường truyền, tức là đồng thời từ DTE1 đến DTE2 và từ DTE2 đến DTE1.
- Chế độ bán song công cho phép trao đổi dữ liệu trên hai chiều nhưng không đồng thời. Ví dụ, trước tiên từ DTE1 đến DTE2 và sau đó từ DTE2 đến DTE1. Phương thức này phù hợp với các trường hợp giao tiếp như câu hỏi và câu trả lời (như giao thức Modbus).
- Chế độ đơn công (Simplex) là chế độ mà thiết bị chỉ có thể truyền dữ liệu hoặc chỉ nhận dữ liệu. Ví dụ, chỉ DTE1 truyền dữ liệu đến DTE2 hoặc chỉ DTE2 truyền dữ liệu đến DTE1.
Cổng RS232 cung cấp nhiều đường truyền đồng bộ hóa, thường được sử dụng trong giao tiếp với modem. Do đó, khi thực hiện giao tiếp theo tiêu chuẩn RS232, chúng ta có thể sử dụng nhiều loại kết nối thiết bị khác nhau.
Đến đây, chắc hẳn bạn đã nắm được các thông tin tổng quan về chuẩn RS232 rồi đúng không nào? Vậy thì bạn đã biết cấu tạo và chức năng của các chân cổng RS232 là gì chưa? Nếu chưa, hãy cùng A.I Tech tìm hiểu chi tiết hơn qua nội dung bên dưới nhé!
Cấu tạo và chức năng của các chân cổng RS232
Như đã đề cập ở nội dung trên, cổng COM RS232 trên máy tính được chia thành 2 loại chính là 9 chân (DB9) và 25 chân (DB25). Tuy nhiên, với các máy hiện đại như ngày nay, loại cổng RS232 25 chân không còn phổ biến nữa, vì vậy, chúng ta sẽ tập trung tìm hiểu và nghiên cứu về loại 9 chân (DB9). Tín hiệu RS232 được xác định tại DTE, như được liệt kê theo dưới đây (chỉ áp dụng cho các tín hiệu của đầu nối 9 chân):
|
Chân số |
Chức năng |
Chiều thông tin |
|
1 |
Data Carrier Detect (DCD) | Từ DCE |
|
2 |
Receive Data Line (RD) |
Từ DCE |
|
3 |
Transmit Data Line (TD) |
Đến DCE |
|
4 |
Data Terminal Ready (DTR) |
Đến DCE |
|
5 |
Ground | |
|
6 |
Data Set Ready (DSR) |
Từ DCE |
|
7 |
Request To Send (RTS) |
Đến DCE |
|
8 |
Clear To Send (CTS) |
Từ DCE |
| 9 | Ring Indicate (RI) |
Từ DCE |
Dưới đây là chức năng chi tiết của từng chân:
- Chân 1: Data Carrier Detect (DCD): Phát tín hiệu mang dữ liệu
- Chân 2: Receive Data (RxD): Nhận dữ liệu
- Chân 3: Transmit Data (TxD): Truyền dữ liệu
- Chân 4: Data Terminal Ready (DTR): Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng, được kích hoạt bởi thiết bị khi muốn truyền dữ liệu
- Chân 5: Signal Ground (SG): Mặt đất của tín hiệu
- Chân 6: Data Set Ready (DSR): Thiết bị sẵn sàng, được kích hoạt bởi bộ truyền khi nó sẵn sàng nhận dữ liệu
- Chân 7: Request to Send (RTS): Yêu cầu gửi, bộ truyền đặt đường này lên mức hoạt động khi sẵn sàng truyền dữ liệu
- Chân 8: Clear To Send (CTS): Sẵn sàng gửi, bộ nhận đặt đường này lên mức kích hoạt để thông báo cho bộ truyền là nó sẵn sàng nhận tín hiệu
- Chân 9: Ring Indicate (RI): Báo hiệu chuông, cho biết bộ nhận đang nhận tín hiệu chuông
Ngày nay, các chuẩn logic thường được sử dụng phổ biến là TTL và CMOS. Do đó, khi cần kết nối theo chuẩn RS232, chúng ta cần sử dụng các mạch điều khiển và thu (còn được gọi là RS232 transceiver hay RS232 driver và receiver) để chuyển đổi giữa TTL/CMOS và cổng RS232 vật lý. Hiện nay, các bộ transceiver thường được tích hợp sẵn các bơm điện tích để tạo ra các mức điện áp RS232 vật lý (thông thường là +12 V và -12 V) từ một nguồn điện đơn cực có giá trị thấp (ví dụ như 5 V hoặc 3.3 V).
Vì chuẩn RS232 chỉ áp dụng cho việc kết nối giữa thiết bị đầu cuối (DTE) và thiết bị ngoại vi (DCE), nên khi hai máy tính (cả hai đều là DTE) cần giao tiếp với nhau thông qua cổng RS232 thì cần có các thiết bị DCE (ví dụ như modem) làm trung gian. Các thiết bị DCE này là các thiết bị ngoại vi có thể kết nối trực tiếp với nhau thông qua một tiêu chuẩn nào đó.
Những kiến thức liên quan về RS232
Ngoài các thông tin được chia sẻ như trên, ngay sau đây, A.I Tech sẽ cung cấp đến bạn những kiến thức liên quan về cổng RS232 mà bạn nên biết.
Mức điện áp đường truyền
RS232 áp dụng phương pháp truyền thông không đối xứng, nghĩa là sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch giữa một dây dẫn và mặt đất. Do đó, ngay từ ban đầu nó đã mang tính lỗi thời của chuẩn TTL, RS232 vẫn sử dụng các mức điện áp tương thích với TTL để định nghĩa các mức logic 0 và 1. Bên cạnh đó, chuẩn này cũng xác định phạm vi giá trị trở kháng tải được kết nối vào bus của bộ thu và các trở kháng đầu ra của bộ phát.
Các mức điện áp của chuẩn RS232C được mô tả như sau:
- Mức logic 0: +3V, +12V
- Mức logic 1: -12V, -3V
Các mức điện áp trong khoảng từ -3V đến 3V là trạng thái chuyển đổi tuyến. Do khoảng từ -3V đến 3V không được xác định nên khi có sự thay đổi giá trị logic từ thấp lên cao hoặc từ cao xuống thấp, tín hiệu phải đi qua quãng quá độ trong một khoảng thời gian hợp lý. Điều này đòi hỏi hạn chế về điện dung của các thiết bị tham gia và cả đường truyền. Tốc độ truyền dẫn tối đa phụ thuộc vào chiều dài của dây dẫn. Đa số các hệ thống hiện nay chỉ hỗ trợ tốc độ truyền dẫn tối đa là 19,2 kBd.
Quá trình truyền tải dữ liệu
Truyền dữ liệu qua cổng nối tiếp RS232 là quá trình không đồng bộ, tức là chỉ có thể truyền một ký tự tại một thời điểm. Quá trình này bắt đầu bằng việc bộ truyền gửi một bit bắt đầu để thông báo cho bộ nhận về việc một ký tự sẽ được gửi. Bit này luôn có giá trị là 0. Tiếp theo là các bit dữ liệu, được truyền dưới dạng mã ASCII (có thể là 5, 6, 7 hoặc 8 bit dữ liệu). Sau đó là một bit kiểm tra chẵn/lẻ và cuối cùng là bit dừng – có thể là 1, 1.5 hoặc 2 bit dừng.
Tốc độ Baud
Tốc độ bit là một tham số quan trọng của cho quá trình truyền dữ liệu qua cổng RS232. Chỉ số này định nghĩa số bit truyền được trong một giây. Tốc độ này cần phải được đồng bộ giữa bộ truyền và bộ nhận.
Ngoài ra, còn có tham số khác để mô tả tốc độ truyền, đó là tốc độ Baud, liên quan đến tốc độ mà các phần tử dữ liệu được mã hóa. Khi truyền tải cần phải đảm bảo rằng tốc độ bit và tốc độ Baud phải đồng bộ với nhau, vì mỗi phần tử báo hiệu cho sự mã hóa của một bit.
Có nhiều tốc độ Baud phổ biến thường dùng như 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 28800, 38400, 56000, 115200… Trong đa số các thiết bị, tốc độ thường được cài đặt là 19200.
Khi sử dụng chuẩn RS232, thời gian chuyển đổi mức logic không được vượt quá 4% thời gian truyền một bit. Điều này giới hạn tốc độ Baud và khoảng cách truyền dẫn.
Bit chẵn lẻ hay Parity bit
Trong quá trình truyền dữ liệu, Parity bit được sử dụng để kiểm tra lỗi trên đường truyền. Chức năng cơ bản của việc kiểm tra lỗi là thêm dữ liệu vào thông điệp được truyền để phát hiện hoặc sửa chữa các lỗi trong quá trình truyền. Chuẩn RS232 áp dụng một phương pháp kiểm tra chẵn lẻ.
Parity bit được thêm vào dữ liệu truyền để chỉ ra xem số lượng bit “1” trong một khung truyền là chẵn hay lẻ. Tuy nhiên, Parity bit chỉ có thể phát hiện một số loại lỗi lẻ như 1, 3, 5, 7, 9… Nếu một bit chẵn bị lỗi, Parity bit sẽ có cùng giá trị với trường hợp không có lỗi, do đó lỗi không thể được phát hiện. Vì vậy, trong các tình huống mà có thể xảy ra một vài bit bị lỗi, kỹ thuật kiểm tra lỗi này không được sử dụng.
Ưu nhược điểm của RS232
Qua các nội dung trên, có thể thấy cổng RS232 mặc dù đã xuất hiện từ lâu, nhưng vẫn giữ được sự quan trọng đặc biệt trong cả ngành công nghiệp và tiêu dùng hiện nay. Tuy nhiên, phương thức giao tiếp này vẫn có một số ưu điểm và hạn chế như sau:
Ưu điểm
Cho đến thời điểm hiện tại, cổng RS232 vẫn được sử dụng khá phổ biến trong các ngành công nghiệp bởi những ưu điểm nổi bật sau:
- Có khả năng chống nhiễu cao trên các cổng nối tiếp.
- Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp dễ dàng ngay cả khi máy tính đang hoạt động.
- Các thiết bị có mạch điện đơn giản có thể nhận được nguồn điện qua cổng nối tiếp.
- Cổng RS232 phổ biến, dễ tìm, có chi phí thấp và tương thích được với nhiều thiết bị.
- Cách thức kết nối giao tiếp và truyền tải dữ liệu đơn giản.
Nhược điểm
Bên cạnh các ưu điểm như trên, cổng RS232 vẫn có một số hạn chế, điển hình có thể kể đến như:
- Tốc độ truyền dữ liệu chỉ khoảng 20 kilobyte mỗi giây, chậm so với các tiêu chuẩn hiện đại.
- Chiều dài tối đa của cáp chỉ khoảng 15 mét. Nếu tăng của độ dài cáp, điện trở và sự sụt điện áp trở thành vấn đề đáng quan tâm, giới hạn khả năng truyền tín hiệu qua khoảng cách xa.
- Với sự lỗi thời của tiêu chuẩn TTL, mức tín hiệu của giao diện và chip trên mạch dễ bị hỏng và không tương thích với mức TTL, việc sử dụng mạch chuyển đổi mức là cần thiết.
Để khắc phục những nhược điểm trên của RS232, bạn nên sử dụng các công cụ hỗ trợ quá trình chuyển đổi dữ liệu. Bộ mạch chuyển đổi RS232 sang Ethernet tại A.I Tech là sự lựa chọn uy tín hàng đầu mà bạn có thể tham khảo. Bộ chuyển đổi này sẽ giúp đảm bảo tính liên tục khi trao đổi dữ liệu, giúp tăng tốc độ truyền tải và giảm thiểu độ trễ.
Lời kết
Trong bối cảnh thế giới công nghiệp phát triển như ngày nay, việc sử dụng cổng RS232 là một sự lựa chọn an toàn và tiện lợi khi thực hiện quá trình truyền tải dữ liệu. Với các ưu điểm vượt trội về độ phổ biến, tính linh hoạt và dễ sử dụng, giao tiếp RS232 sẽ là một trong những phương thức kết nối được sử dụng khá thường xuyên trong thế giới kỹ thuật số hiện nay.
Trên đây là toàn bộ nội dung, kiến thức liên quan đến cổng RS232 mà A.I Tech muốn chia sẻ đến bạn. Nếu bạn muốn biết thêm thông tin về bộ chuyển đổi, vui lòng gọi đến số HOTLINE 0949491355 để nhận được sự hỗ trợ và tư vấn chi tiết từ chúng tôi.
