Serielle Schnittstelle (RS232 V.24 COM)

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Serielle Schnittstelle (RS232 / V.24 / COM) Die serielle Schnittstelle entspricht den Standards RS-232(C) und V.24. Die englische Bezeichnung COM-Port, abgeleitet von "Communication" (Kommunikation), wird allerdings am häufigsten verwendet. Mit COM1, COM2, COM3, usw. wird einer physischen existierenden Schnittstelle eine logische Bezeichnung durch das BIOS und das Betriebssystem zugeteilt. Unter dieser Bezeichnung können alle Anwendungen auf diese Schnittstelle zugreifen.
Die serielle Schnittstelle gibt es mit einem 9-poligen Stecker. Ältere Systeme haben noch einen 25-poligen Stecker. Klassische Endgeräte, die an der seriellen Schnittstelle angeschlossen werden sind die Maus und das Modem.
Lange Zeit war jeder PC mit einer oder zwei seriellen Schnittstellen ausgestattet. Wobei nur ein Endgerät an einer seriellen Schnittstelle angeschlossen werden kann.

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Hardware

Themenkreis

Die serielle Schnittstelle heute

Mit der Einführung des USB hat die serielle Schnittstelle nur langsam ihre Bedeutung verloren. Als sich Geräte mit USB-Anschluss durchgesetzt haben wurde die serielle Schnittstelle auf Motherboards immer seltener. Irgendwann verschwand sie fast vollständig.
Doch immer noch haben sehr viele technische Einrichtungen im industriellen Umfeld eine serielle Schnittstelle. Dort kommt man ohne diese Schnittstelle nicht aus. Die Funktionalität der seriellen Schnittstelle lässt sich sehr leicht implementieren, das Übertragungsprotokoll ist ausgereift und für einfache Zwecke vollkommen ausreichend. Allerdings ist man gezwungen eine der beiden Gegenstellen mit Parametern, die zur anderen Gegenstelle passen, zu konfigurieren. Also kein Plug & Play.

Auch wenn die meisten Hardware-Schnittstellen inzwischen auf USB umgestellt wurden, kommt man auch heute nicht um das Protokoll der seriellen Schnittstelle herum. Um USB-Geräte für Anwendungen nutzbar zu machen, wird die serielle Schnittstelle im Betriebssystem durch einen Treiber simulieren. Für die Hardware-Seite gibt es spezielle USB-to-Serial-Adapter. Für Notebooks gibt es auch Express-Card- oder Card-Bus-Adapter, die eine serielle Schnittstelle herausführen.

Stecker und Anschluss RS-232-Stecker, 9-polig RS-232-Anschlussbuchse, 9-polig RS-232-Adapter
von 9-polig auf 25-polig Normen EigenschaftenCCITTISODIN FunktionV.24 66020 Bl.1 Elektr. EigenschaftenV.28 Mechan. Eigenschaften 2110 Elektrische Eigenschaften Logik SignalpegelDatenleitungSteuer- und Meldeleitungen 1 L (low)-3...-15V+3...+15V 0 H (high)+3...+15V-3...-15V

Die Signalspannung ist auf allen Leitungen bipolar und darf nicht zwischen +3...-3V liegen. Der maximale Spannungsbereich liegt zwischen +15...-15V.
Die nutzbare Kabellänge zwischen der Schnittstelle und dem Endgerät ist abhängig von der Signalstärke und Übertragungsgeschwindigkeit. Je schneller die Übertragung, desto kürzer und hochwertiger sollte das Kabel sein. Sind die Voraussetzungen optimal lässt sich eine Kabelstrecke von 30 Metern überbrücken. Allerdings nur mit einer sehr geringen Geschwindigkeit. Normalerweise sollten 6 bis 8 Meter nicht überschritten werden.

Funktionsweise

Die Datenbits sind auf dem Datenbus parallel vorhanden. Die Serielle Schnittstelle überträgt die Datenbits aber nacheinander. Deshalb ist eine Parallel-Seriell-Wandlung notwendig. Das Datenwort wird aus dem Speicher in den Schnittstellenspeicher geschrieben. Dann wird das Datenwort aufgeteilt und die Datenbits einzeln übertragen. Ist das ganze Datenwort übertragen worden, wird ein weiteres Datenwort aus dem Speicher geholt.
Beim Empfangen der Daten wird das Datenwort wieder zusammengesetzt und in den Speicher geschrieben.
Damit der Empfänger die Daten wieder richtig zusammensetzt, müssen Sender und Empfänger zeitgleich Senden bzw. Empfangen. Um das zu gewährleisten, werden zwei Verfahren zur Aufrechterhaltung der Synchronisation angewendet. Die synchrone und asynchrone Übertragung.

Schnittstellenbaustein UART

Der digitale Schnittstellenbaustein wird UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) genannt. Der herkömmliche UART trägt die Nummer 8250 mit maximal 19.200 Bit/s Übertragungsrate. Sein Nachfolger 16450 kann bereits 115.200 Bit/s übertragen. Dieser Baustein ist vor allem für moderne Modems wichtig, da erst dadurch schnelle Datenübertragungsraten über das analoge Telefonnetz möglich wurden.
Der UART 16550 funktioniert genauso wie der UART 16450. Zusätzlich ist er mit 2 x 16 Byte Pufferspeicher ausgestattet, die nach dem FIFO-Prinzip (First In First Out), einer Datenpuffertechnik, arbeiten.

Hardware-Handshake beim Anschluss eines Modems

Die serielle Schnittstelle √ºbertr√§gt die Daten Bit f√ºr Bit nacheinander. Obwohl f√ºr die bitweise √úbertragung nur zwei Leitungen notwendig w√§ren, sind es mehr. Die zus√§tzlichen Leitungen werden zur Steuerung der √úbertragung zwischen Computer und dem Endger√§t genutzt. Nachdem Maus und Tastatur ihre eigenen Schnittstellen (PS/2) bekamen, war es üblich die serielle Schnittstelle f√ºr den Anschluss eines Modems zu benutzen. Bevor die Datenübertragung über die serielle Schnittstelle erfolgen kann, muss sicher gestellt sein, dass eine Verbindung zur Gegenstelle besteht. Der Hardware-Handshake zwischen Computer (DEE) und Modem (DÜE) legt fest, wann die Daten gesendet werden. Der Ablauf ist im folgenden beschrieben und dargestellt.

1. DTR -> Ist das Modem eingeschaltet? 2. DSR <- Modem ist eingeschaltet. 3. DCD <- Modem empfängt Trägersignal der Gegenstelle. 4. RTS -> Ist das Modem bereit Daten zu senden? 5. CTS <- Modem ist bereit Daten zu senden.

Schnittstellenleitungen nach V.24 Leitungsnummer nach Leitungsfunktion Bezeichnung Richtung
Modem-DEE DIN CCITT DIN
41612 ISO 2110
SUB-D 25 E2 102 16c 7 Betriebserde Frame GND D1 103 11c 2 Sendedaten TxD << D2 104 12c 3 Empfangsdaten RxD >> S1 108 16a 20 √úbertragungsleitung EIN / DEE betriebsbereit DTR << M1 107 15c 6 Betriebsbereitschaft DSR >> S2 105 13c 4 Sendeteil einschalten RTS << M2 106 14c 5 Sendebereitschaft CTS >> M3 125 19a 22 Ankommender Ruf Ring Indicator >> M5 109 18c 8 Pegel Empfangssignal DCD >> PS2 140 18a 21 Ferne Pr√ºfschleife Ein Remot Loopback Request << PS3 141 14a 18 Nahe Pr√ºfschleife Ein Local Loopback Request << PM1 42 - 25 Anzeige Pr√ºfmodus << T1 113 21a 24 Sende-Schritttakt zur D√úE Transmit Clock DTE-Source << T2 114 11a 15 Sende-Schritttakt zum Modem Transmit Clock DCE-Source >> T4 115 13a 17 Empfangs-Schritttakt vom Modem Receive Clock DCE-Source >> Endgeräte für die serielle Schnittstelle
  • Maus
  • Tastatur
  • Modem
  • serieller Drucker
Weitere verwandte Themen:
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  • Schnittstellen (Übertragungstechnik)
  • Parallele Schnittstelle (Centronics)
  • PS/2 - Mini-DIN
  • Game-/Midi-Schnittstelle
  • USB - Universal Serial Bus
  • Daten√ºbertragung

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