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Serielle Schnittstelle

Was ist alles anzufangen mit der seriellen Schnittstelle des Pc's? Wie funktioniert Sie?


Autor: Arnold Willerner (willemer)
Datum: 23-01-2002, 19:37:01
Referenzen: http://www.willemer.de/informatik/index.htm
Schwierigkeit: Anfänger
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Rating: 8 (2x bewertet)

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Parameter

Baudrate

Die Geschwindigkeit der Übertragung und bedeutet Bit pro Sekunde. Um den Datendurchsatz zu messen, wird allerdings meist cps (characters per second) verwendet, der also eher Byte pro Sekunde bezeichnet. Im Bereich der seriellen Schnittstelle entsprechen 10 Bit/sec meist 1 Byte/sec, da die Synchronisierung ebenfalls ihre Zeit braucht.

Daten- und Stopbits

Zu Zeiten von UNIX-Terminals waren oft nur 7 Datenbits erforderlich, da man die internationalen Sonderzeichen gern mit Verachtung strafte. Heute sind allerdings Übertragungen mit 8 Bit deutlich häufiger.

Nach jedem Datenbitsblock erfolgen ein oder zwei Stopbits, damit der Controller weiß, wo der Anfang jedes Bytes ist.

Parität

Die Parität soll eine Störung der Übertragung erkennbar machen. Dazu werden die Bits des Datenwortes summiert und je nachdem, ob das Ergebnis gerade oder ungerade ist, eine Eins gesetzt. Wie das Bit gesetzt ist, gibt die Einstellung ODD bzw. EVEN an.

Da die höherliegenden Schichten ebenfalls Prüfungen durchführen, wird die Parität irrelevanter.

Pinbelegung

Pinbelegung einer 25poligen seriellen Schnittstelle:

Pin Signal Pin Signal
1 GND Ground / Shield 14 {2nd TXD}
2 TXD Transmit Data 15 Transmit Clock
3 RXD Receive Data 16 {2nd Rec. Clock}
4 RTS Request to Send 17 {Receive Clock}
5 CTS Clear to Send 18 {Unassigned}
6 DSR Data Set Ready 19 {2nd RTS}
7 GND Ground 20 DTR Data Term Ready
8 CD Carrier Detect 21 {Sig. Quality}
9 {Reserved} 22 RI Ring Indicator
10 {Reserved} 23 {Data Rate Sel.}
11 {Unassigned} 24 {Transmit Clock}
12 {2nd CD} 25 {Unassigned}
13 {2nd CTS}

Pinbelegung einer 9poligen seriellen Schnittstelle:

Pin Signal Pin Signal
1 CD Carrier Detect 6 DSR Data Set Ready
2 RXD Receive Data 7 RTS Request to Send
3 TXD Transmit Data 8 CTS Clear to Send
4 DTR Data Term. Ready 9 RI Ring Indicator
5 GND Signal GND

Zusammenfassung nach Signalen geordnet:

Signal Pin (25p) Pin (9p) Bedeutung
GND Ground 7 5 Die Signalmasse
TXD Transmit Data 2 3 Sendeleitung
RXD Receive Data 3 2 Empfang
RTS Request To Send 4 7 RTS und CTS bilden ein Hardware-Handshaking
CTS Clear To Send 5 8
DSR Data Set Ready 6 6
CD Carrier Detect 8 1
DTR Data Term Ready 20 4
RI Ring Indicator 22 9 Wenn das Modem angerufen wird...

Kopplung

Die 3 Ader Methode

Die einfachste Form der Übertragung braucht drei Leitungen. GND wird durchverbunden, TXD und RXD werden gekreuzt. Der eine Rechner empfängt also, was der andere sendet.

Leider funktioniert dies nicht ganz so einfach, da die Handshakingleitungen glauben, sie hätten keine Gegenstation. Um dies vorzutäuschen, werden die Handshakingleitungen CTS und RTS sowie DSR, CD und DTR auf jeder Seite kurzgeschlossen. Auf einem 25-poligen Stecker ist eine Brücke über 4 nach 5 und eine Brücke über 6, 8 und 20.

Da die Handshakingleitungen nicht feststellen können, ob der Zielrechner empfangsbereit ist, funktioniert dies nur mit langsamen Baudraten oder wenn ein Software-Handshaking verwendet wird. Beides ist nicht unbedingt wünschenswert. Darum findet diese Methode Anwendung, wenn nur wenige Adern zur Verfügung stehen oder ein Hardware-Handshaking nicht gelingen will.

Das klassische Nullmodem

Man kann heute fertig konfektionierte Kabel als Nullmodemkabel kaufen. Diese funktionieren i. A. problemlos mit IBM-PC-kompatibler Hardware. Auch beim Nullmodem müssen TXD und RXD gekreuzt werden. Und natürlich ist auch eine gemeinsame Masse erforderlich.

RTS und CTS werden ebenfalls überkreuzt. Damit kann in den meisten Fällen bereits ein erfolgreiches Handshaking stattfinden.

Auf jeder Seite wird DSR und CD gebrückt und mit DTR auf der anderen Seite verbunden.

Per Modem und Telefonanschluß

Eine Verbindung zum Modem wird 1:1 durchgeschaltet. Um mit einem anderen Modem Kontakt aufzunehmen, wird ein Telefonanschluß gebraucht, entweder per öffentlichem Netz oder über eine Haustelefonanlage.

Literatur

Günter Klotz: Bits im Gänsemarsch - Die RS-232-C-Schnittstelle. c't 12/86, S. 185. Bits im Gänsemarsch. c't.


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