¿Te has preguntado alguna vez cómo funciona RS232? Esta tecnología de comunicación serial ha sido utilizada durante décadas en una variedad de dispositivos electrónicos, pero ¿cómo opera realmente? En este artículo, vamos a explorar a fondo el funcionamiento de RS232 y su importancia en el mundo de la tecnología. Así que prepárate para sumergirte en el fascinante mundo de esta interfaz de comunicación.
¿Alguna vez te has preguntado qué hacen todos los cables y conectores cuando se trata de RS232? Bueno, ¡no te lo preguntes más! El protocolo RS232 tiene muchos misterios detrás y este artículo desvelará esos secretos. Esta publicación también proporcionará una mirada en profundidad a cómo funciona el protocolo RS232 y los componentes esenciales que requiere para funcionar correctamente. Desde sus capacidades de transmisión en serie hasta sus protocolos de comunicación, estará listo para comenzar a utilizar su propio sistema RS232 después de leer esta publicación.
¿Qué es el protocolo RS232 y cómo funciona?
RS232 significa ‘Estándar recomendado 232’ y es un estándar que define las características eléctricas, mecánicas, funcionales, de señal y de procedimiento de la comunicación de datos en serie. Fue uno de los primeros protocolos de comunicaciones en serie desarrollados a principios de los años 1960.
RS232 todavía se utiliza ampliamente como interfaz entre computadoras y otros dispositivos electrónicos como módems, impresoras, ratones, teclados, trazadores, etc. RS232 utiliza un protocolo de transmisión asíncrono simple orientado a bits que envía un carácter a la vez sin ningún tipo de señal o flujo de protocolo de enlace. control.
El protocolo RS232 se puede utilizar para enviar mensajes de texto a través de cables serie y también admite comunicación full-duplex (transmisión bidireccional simultánea). Los componentes principales de una conexión RS232 son dos dispositivos conectados mediante un cable serie. Los dos dispositivos se comunican entre sí a través de señales TX (transmisor) y RX (receptor) a través del mismo cable, por lo que la comunicación suele denominarse «full-duplex».
Los datos se codifican mediante un bit de inicio, seguido de 8 bits de datos y uno o más bits de parada. La velocidad de transmisión se puede variar desde 50 bps hasta 115 Kbps dependiendo de la configuración de ambos dispositivos. La verificación de errores de datos no está incluida en el protocolo, pero se puede implementar con soluciones de hardware o software.
RS232 también admite señales de control como RTS (Solicitud de envío) y CTS (Borrar para enviar). Con estas señales, ambos lados de la conexión pueden controlar el flujo de la transmisión.
RS232 sigue siendo un protocolo popular debido a su simplicidad y bajo costo, pero ha sido reemplazado en gran medida por USB y Ethernet en las aplicaciones modernas. Se puede utilizar tanto para conexiones punto a punto entre dos dispositivos como para redes más complejas con múltiples nodos conectados.
Cómo funciona RS232: niveles de voltaje
Niveles de voltaje del transmisor
RS232 define los niveles de voltaje que el dispositivo transmisor (como una PC) utiliza para enviar datos. Estos niveles de voltaje se denominan «marca» y «espacio». La marca se define como de +3 V a +25 V con respecto a la señal de tierra y el espacio es de -3 V a -25 V con respecto a la señal de tierra. El valor de voltaje real utilizado para marcar y espacio varía según la implementación específica de RS232, pero estos límites definen los rangos. Por convención, cuando no se envían datos, se transmite un 1 lógico o un nivel de marca.
Al enviar caracteres de datos, se envían dos voltajes diferentes para representar unos y ceros en forma binaria. Por ejemplo, si el dispositivo transmisor quiere enviar un byte de 8 bits, enviaría 8 voltajes de marca y espacio que representan el valor binario de ese byte.
Niveles de voltaje del receptor
El dispositivo receptor (como una impresora en serie) también debe definir niveles de voltaje para interpretar los datos enviados por el transmisor. En RS232, estos se denominan «positivos» y «negativos». Un 1 lógico se define como un nivel positivo entre +3 V y +15 V con respecto a la tierra de la señal y un 0 lógico se define como un nivel negativo entre -3 V y -15 V con respecto a la tierra de la señal.
Además, los receptores suelen tener umbrales o configuraciones de voltaje de histéresis que les permiten interpretar con mayor precisión voltajes arbitrarios del transmisor. La histéresis se refiere a un rango de voltajes aceptables. Se puede configurar un receptor para interpretar voltajes entre +2 V y +6 V como un 1 lógico y voltajes entre -2 V y -6 V como un 0 lógico. Esto proporcionaría al receptor una interpretación más precisa de los datos del transmisor.
RS232 también admite más de dos niveles de voltaje para transmitir datos, pero rara vez se utilizan en aplicaciones modernas. La implementación más común son dos niveles de voltaje (marca/espacio) que se utilizan para enviar caracteres de datos binarios de un dispositivo a otro. [2].
Cómo funciona RS2332: los bits
El bit de inicio RS232
Las transmisiones de datos RS232 siempre comienzan con un bit de inicio. Esto suele estar representado por un nivel lógico bajo o un bit 0. El propósito del bit de inicio es indicar al dispositivo receptor que una nueva transmisión está a punto de comenzar. Todos los dispositivos RS232 modernos reconocen este bit y se preparan para el paquete de datos entrante.
Bits de paquetes de datos
Después del inicio, los bits varían entre 5 y 8 bits. Estos se denominan «paquetes de datos» y contienen la información real que se envía entre dos dispositivos. Dependiendo de cómo haya sido configurado su sistema, estos bits podrían representar caracteres (letras, números, símbolos) o valores numéricos (0-255).
El bit de paridad
El bit de paridad es un octavo bit de comunicación opcional. Este bit existe para ayudar a garantizar la integridad y precisión de los datos al proporcionar capacidades de verificación de errores. Si el bit de paridad está habilitado, se agregará después de los bits del paquete de datos y antes del bit de parada. El tipo más común de verificación de paridad se llama paridad “impar” o “par”.
El bit de parada
Una vez que se han transmitido todos los bits de datos, se envía un único bit lógico de alto nivel o 1 bit. Esto se conoce como “bit de parada” y su propósito es señalar que no se enviará más información en esta transmisión. Nuevamente, todos los dispositivos RS232 modernos reconocen este bit de parada y sabrán cuándo finalizó una transmisión.
Control de flujo
RS232 también tiene la capacidad de enviar señales de control de flujo. Estas señales se utilizan para indicarle al dispositivo receptor que puede o no aceptar datos entrantes. El tipo más común de control de flujo se llama “Control de flujo por hardware” y requiere dos líneas de comunicación adicionales (RTS, CTS) para que funcione correctamente. Otros tipos incluyen los protocolos Xon/Xoff y DTR/DSR.
Señales de apretón de manos RS232
Apretón de manos de hardware
El protocolo de enlace de hardware implica el uso de pines dedicados en la interfaz del puerto serie para controlar el flujo de datos. Generalmente se conocen como Solicitud de envío (RTS) y Borrar para enviar (CTS). Para que se produzca un protocolo de enlace de hardware exitoso, ambos dispositivos deben tener conectados sus respectivos pines RTS y CTS.
Cuando un dispositivo está listo para enviar datos, lo indica configurando su pin RTS en alto. Luego, el dispositivo receptor lee esta señal y, a su vez, establece su pin CTS en alto, reconociendo así que está listo para aceptar datos. Ahora se pueden enviar datos de un dispositivo a otro a través de la conexión serie sin ningún problema.
Apretón de manos de software
El protocolo de enlace de software utiliza códigos de control especiales que se envían a través de la conexión en serie para controlar el flujo de datos. La principal ventaja del protocolo de enlace por software es que no requiere ningún pin dedicado en la interfaz del puerto serie y, por lo tanto, se puede utilizar con cualquier puerto serie estándar.
El protocolo de enlace de software normalmente utiliza dos códigos de control diferentes: XON (Transmisión activada) y XOFF (Transmisión desactivada). Cuando un dispositivo está listo para enviar datos, lo indica enviando una señal XON a través de la conexión serie. Luego, el dispositivo receptor reconoce esto respondiendo con una señal XOFF, indicando que ahora está listo para recibir datos. Ahora se pueden enviar datos de un dispositivo a otro sin ningún problema.
En conclusión, tanto el protocolo de enlace de hardware como el de software son técnicas útiles que se pueden utilizar para controlar el flujo de datos a través de una conexión en serie. El protocolo de enlace por hardware requiere pines dedicados en la interfaz del puerto serie, mientras que el protocolo de enlace por software no, lo que lo hace adecuado para cualquier puerto serie estándar. Es importante saber qué tipo de protocolo de enlace requiere su aplicación para garantizar que los datos se transmitan correctamente.
Diferencia entre RS232 y UART
Aplicaciones
RS232 se utiliza principalmente para comunicaciones de datos de baja velocidad y corta distancia en aplicaciones industriales y comerciales. Se puede utilizar para conectar computadoras, módems, terminales y otros dispositivos. RS232 también se puede utilizar para conectar dos o más microcontroladores entre sí.
UART (Receptor/Transmisor Asíncrono Universal) es un tipo de protocolo de comunicación en serie que envía datos bit a bit a través de un solo cable. Los UART se utilizan comúnmente en sistemas integrados como placas Raspberry Pi y Arduino para comunicarse con sensores, periféricos y otros microcontroladores. Los UART también se utilizan ampliamente en aplicaciones automotrices como las ECU (unidades de control del motor). Los UART ofrecen una transmisión de datos más rápida que el protocolo RS232 tradicional porque no requieren bits de inicio y parada. Esto los hace ideales para aplicaciones que requieren altas velocidades de datos.
Aparte de la diferencia de velocidad, otra diferencia importante entre RS232 y UART radica en sus requisitos de energía. Mientras que RS232 requiere una fuente de alimentación independiente para funcionar, UART puede recibir alimentación directamente del microcontrolador o la placa a la que está conectado. Esto hace que los UART sean más flexibles y fáciles de usar, ya que no necesitan una fuente externa de energía. Además, la mayoría de los UART modernos son full-duplex, lo que significa que pueden enviar y recibir datos simultáneamente, a diferencia del RS232, que funciona en modo semidúplex (solo transmisión de datos unidireccional).
RS232 existe desde hace bastante tiempo, pero UART lo está reemplazando lentamente en las aplicaciones modernas. Esto se debe principalmente a que los UART funcionan a mayores velocidades, tienen una mejor eficiencia energética y requieren menos cables para transmitir datos en comparación con RS232. Además, también son más asequibles y fáciles de implementar que sus homólogos RS232.
En general, tanto el protocolo RS232 como el UART tienen sus propias ventajas y desventajas, por lo que elegir el correcto depende de los requisitos de la aplicación específica. Dependiendo de las necesidades de su proyecto, cualquiera de estos protocolos de comunicación serie puede ser ideal para usted.
Sin embargo, es importante tener en cuenta que, aunque los UART ofrecen velocidades más rápidas que el RS232, estas velocidades tienen un costo, es decir, mayores niveles de consumo de energía y una mayor susceptibilidad a las interferencias electromagnéticas. Por lo tanto, si utiliza UART en un entorno con altos niveles de EMI, es importante asegurarse de que su sistema esté bien blindado y conectado a tierra adecuadamente.
También cabe señalar que RS232 todavía tiene un lugar en algunas aplicaciones, como aquellas que requieren comunicación a larga distancia o aquellas en las que es esencial un menor consumo de energía. En estos casos, las velocidades confiables pero lentas de RS232 pueden ser preferibles a las velocidades más altas de los UART. En última instancia, ambos protocolos tienen sus ventajas y desventajas, por lo que elegir el adecuado para su aplicación particular dependerá de sus requisitos y de consideraciones presupuestarias.
Ventajas de RS232
RS232 se utiliza a menudo porque es el método de comunicación más fiable y seguro. Los datos enviados a través de este protocolo se pueden cifrar, lo que garantiza que la información transmitida permanezca confidencial. Además, RS232 tiene buena inmunidad al ruido ya que sus señales son diferenciales y no se ven afectadas por la interferencia de modo común. También tiene un alcance mayor en comparación con otros protocolos como UART y USB, lo que lo hace adecuado para aplicaciones de larga distancia. Dado que RS232 requiere una fuente de alimentación separada para funcionar, no consume energía de los dispositivos conectados a él, lo que lo hace más confiable que otros protocolos.
Ventajas de la UART
Los UART ofrecen velocidades más rápidas en comparación con RS232, lo que los hace perfectos para aplicaciones de alta velocidad como la automoción. Además, los UART son más rentables y más fáciles de implementar que los RS232, ya que no requieren una fuente de alimentación independiente. Los UART también tienen mejores niveles de eficiencia energética, ya que obtienen su energía directamente del microcontrolador o placa a la que están conectados. Finalmente, la mayoría de los UART modernos son full-duplex, lo que significa que pueden enviar y recibir datos simultáneamente, lo que aumenta aún más la velocidad de transferencia de datos.
Desventajas de RS232
RS232 tiene varias desventajas en comparación con protocolos más modernos como UART y USB. En primer lugar, la velocidad de transmisión de datos es mucho más lenta que la de los UART, lo que los hace inadecuados para aplicaciones de alta velocidad. Además, RS232 requiere una fuente de alimentación independiente para funcionar, lo que lo hace menos eficiente que otros protocolos. Finalmente, dado que RS232 no admite el cifrado de forma predeterminada, transmitir información confidencial a través de este protocolo puede resultar riesgoso.
Desventajas de la UART
Los UART ofrecen velocidades más rápidas en comparación con muchos otros protocolos de comunicación en serie, pero esto tiene un costo: niveles más altos de consumo de energía y una mayor susceptibilidad a las interferencias electromagnéticas (EMI). Además, aunque los UART modernos son full-duplex, lo que significa que pueden enviar y recibir datos simultáneamente, la velocidad máxima de transmisión de datos es limitada. Esto hace que los UART no sean adecuados para aplicaciones que requieren transmisiones de datos a muy alta velocidad.
Finalmente, los UART no son tan confiables como RS232 porque obtienen su energía del microcontrolador o placa a la que están conectados, lo que puede provocar interrupciones en el sistema en caso de fallas o fluctuaciones en el suministro eléctrico.
Preguntas más frecuentes
¿Cómo funciona el RS232?
RS232 es un protocolo de comunicaciones estándar para transferencia de datos en serie. Esto significa que un dispositivo puede transmitir y recibir datos de otro dispositivo a través de un solo cable u otro medio de comunicación. RS232 utiliza voltajes para indicar la presencia de datos en la línea, donde el alto voltaje representa un 1 binario (marca) y el bajo voltaje representa un 0 binario (espacio). Los dos dispositivos acordarán qué niveles lógicos utilizarán antes de transmitir cualquier dato.
El protocolo RS232 también define información de tiempo, como cuándo se deben enviar bits individuales, cuándo comienzan y terminan los mensajes y cuánto tiempo pueden tardar los caracteres antes de que se consideren no válidos. Estos tiempos generalmente se denominan velocidad en baudios, que suele ser 9600 o superior para los sistemas modernos.
Además de enviar y recibir datos, RS232 también se puede utilizar para el control de flujo, lo que permite que un dispositivo le indique a otro dispositivo cuándo está listo para recibir más información. Esto generalmente se maneja mediante dos pines en el cable RS232: uno llamado RTS (solicitud de envío) y otro llamado CTS (claro para enviar). Cuando un dispositivo establece su pin RTS en alto, eso indica que está listo para recibir datos del otro dispositivo, que luego responderá configurando su pin CTS en alto.
Una vez establecidos todos estos protocolos, los dispositivos pueden comunicarse de manera confiable a través de una conexión RS232. Esto lo hace ideal para computadoras que se comunican con periféricos como impresoras, módems u otros dispositivos externos. RS232 todavía se utiliza hoy en día, aunque ha sido reemplazado en gran medida por USB y otros protocolos modernos para la mayoría de las aplicaciones domésticas y de oficina.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar RS232?
La principal ventaja de utilizar RS232 es que permite comunicaciones confiables entre dos o más dispositivos a través de un solo cable u otro medio de comunicación. Esto elimina la necesidad de múltiples alambres o cables que van de un dispositivo a otro, lo que puede ser difícil de administrar y configurar. Además, dado que el protocolo define información de sincronización, como la velocidad en baudios, es menos probable que los mensajes se corrompan durante la transmisión, lo que garantiza una mayor confiabilidad general.
Además, dado que RS232 utiliza voltajes para indicar la presencia de datos en la línea, puede tener diferentes niveles de lógica, lo que permite que los dispositivos se comuniquen de diferentes maneras (por ejemplo, TTL y CMOS). Esto lo hace ideal para diferentes tipos de aplicaciones que requieren diferentes tipos de comunicación.
Por último, RS232 sigue siendo muy utilizado hoy en día, por lo que muchos dispositivos son capaces de comunicarse entre sí a través de este protocolo. Como resultado, es relativamente fácil encontrar piezas y software compatibles para las conexiones RS232.
¿RS232 es analógico o digital?
RS232 es un protocolo de comunicación digital, ya que utiliza voltajes altos y bajos para representar la presencia de datos. Sin embargo, RS232 no es un protocolo puramente digital, ya que también incluye información de sincronización, como la velocidad en baudios, para garantizar que los mensajes se envíen y reciban correctamente. Esto hace que RS232 sea adecuado para aplicaciones tanto analógicas como digitales.
Por ejemplo, RS232 se puede utilizar para conectar computadoras con módems u otros dispositivos externos (como impresoras). En este caso, las señales que se transmitirían serían digitales, pero el módem utilizaría señales analógicas para comunicarse a través de una línea telefónica. Los mismos principios se aplican cuando se conectan dos computadoras usando un cable RS232: si bien la señal puede ser digital en un extremo, se convertirá a analógica en el otro extremo.
En resumen, RS232 es un protocolo de comunicación digital que se puede utilizar tanto para aplicaciones analógicas como digitales. Al utilizar información de sincronización, como la velocidad en baudios, se garantiza una comunicación confiable a través de un solo cable o medio.
¿Qué tipos de dispositivos utilizan RS232?
RS232 se usa comúnmente para comunicarse entre computadoras y periféricos externos como impresoras, módems, cámaras, lectores de códigos de barras y otros dispositivos. También es popular en entornos industriales como fábricas y almacenes, donde varios dispositivos necesitan comunicarse entre sí de forma fiable. Además, RS232 se utiliza a menudo en sistemas integrados que requieren un control preciso sobre cómo se envían y reciben los datos.
Finalmente, muchos sistemas audiovisuales modernos utilizan RS232 para control remoto, lo que permite a los usuarios controlar su equipo de entretenimiento desde un solo dispositivo.
¿Cómo funciona el protocolo de enlace RS232?
El protocolo de enlace RS232 se utiliza para compartir información sobre la transmisión de datos entre dos dispositivos. Esto implica el uso de dos pines en el cable RS232: uno llamado RTS (solicitud de envío) y otro llamado CTS (claro para enviar). Cuando un dispositivo establece su pin RTS en alto, eso indica que está listo para recibir datos del otro dispositivo, que luego responderá configurando su pin CTS en alto.
Además, RS232 permite el control de flujo, lo que permite que los dispositivos se informen entre sí cuando están listos para recibir más datos. Por lo general, esto se hace usando los caracteres XOFF y XON, que actúan como comandos que indican a un dispositivo que detenga o comience a enviar datos, respectivamente.
¿Cómo leer la señal RS232?
Leer una señal RS232 es relativamente fácil, ya que el protocolo utiliza niveles de voltaje alto y bajo para indicar la presencia de datos en la línea. Para leer señales de un dispositivo conectado a una conexión RS232, necesitará un osciloscopio o analizador lógico capaz de medir niveles de voltaje. Esto le permite medir cambios de voltaje en la línea y determinar qué nivel lógico (0 o 1) se está transmitiendo.
Vídeo útil: El protocolo RS-232
Párrafo de conclusión
El protocolo RS232 funciona bien para comunicaciones de corta distancia, generalmente no más de 50 pies. Este tipo de comunicación serie es altamente confiable y segura ya que requiere una conexión dedicada entre dos dispositivos. También es muy sencillo de configurar y utilizar en comparación con otros tipos de protocolos de transferencia de datos como Ethernet o Wi-Fi. El protocolo RS232 es una opción ideal para situaciones en las que se necesitan transferencias de datos simples uno a uno, especialmente cuando la sensibilidad del tiempo no es un problema. A pesar de su simplicidad, RS232 sigue proporcionando una forma confiable y eficiente para que las computadoras y otros dispositivos se comuniquen entre sí.
Referencias
- https://www.tutorialspoint.com/what-is-rs-232c-standard
- https://www.best-microcontroller-projects.com/how-rs232-works.html
