Стандарты передачи данных: RS-232,V.24 и V.25

Стандарты RS-232, V.24 и V.25 уже не находятся на переднем крае разработки стандартов передачи данных и связи в компьютерных системах и телекоммуникационном оборудовании. В то время как исследований по каждому стандарту в отдельности предостаточно, всестороннего анализа, сравнивающего их характеристики, области применения и развития, по-прежнему недостаточно. В этой статье представлены стандарты RS-232, V.24 и V.28 как стандарты связи в области передачи данных, а также освещается их историческое развитие и значение в цифровой связи [1].

RS-232 является стандартом физического уровня для асинхронного интерфейса. Устройства, поддерживающие этот стандарт, широко известны как последовательные порты персональных компьютеров. Исторически стандарт имел широкое распространение в телекоммуникационном оборудовании. В настоящее время используется для подключения к компьютерам широкого спектра оборудования, нетребовательного к скорости обмена. В компьютерах, занятых офисными и развлекательными приложениями, практически заменён на новые интерфейсы такие, как HDMI  и USB . RS-232 обеспечивает передачу данных и некоторых специальных сигналов между терминалом и коммуникационным устройством на расстояние до 15 метров на максимальной скорости до 115200 бод.

Протокол интерфейса предполагает два режима передачи данных синхронный и асинхронный, а также два метода управления обменом данных аппаратный и программный. Каждый режим может работать с любым методом управления. В протоколе также предполагается вариант управления передачей данных по специальным сигналам, устанавливаемым хостом: (DSR - сигнал состояния готовности, DTR - сигнал готовности передачи данных).

Для передачи данных по интерфейсу RS-232 используется код NRZ, который не является самосинхронизирующимся, поэтому для синхронизации используются стартовый и стоповый биты, позволяющие выделить битовую последовательность и синхронизировать приёмник с передатчиком. Принципом работы данного стандарта является метод передачи данных аналогичен асинхронному последовательному интерфейсу UART.

Передача данных в UART осуществляется по одному биту за равные промежутки времени. Этот временной промежуток определяется заданной скоростью UART и для конкретного соединения указывается в бодах (что в данном случае соответствует битам в секунду). Существует общепринятый ряд стандартных скоростей: 300; 600; 1200; 2400; 4800; 9600; 19200; 38400; 57600; 115200; 230400; 460800; 921600 бод. На рисунке 1 представлена последовательность интерфейса UART.

Рис.1 Последовательность интерфейса UART

Информация передаётся по проводам двоичным сигналом с двумя уровнями напряжения (код NRZ). Логическому «0» соответствует положительное напряжение (от +5 до +15 В для передатчика), а логической «1» - отрицательное (от −5 до −15 В для передатчика). На рисунке 2 представлен код NRZ.

Рис.2 Код NRZ

Устройства для связи по последовательному каналу соединяются кабелями с 9- или 25-контактными разъёмами типа D-sub. На рисунке 3 представлены интерфейсы DЕ-9 и DB-25.

Рис.3 Интерфейсы DЕ-9 и DB-25

Если сравнить скорости передачи информации интерфейсов RS-232, RS-422, RS-485 и RG-45 сразу можно заметить, что интерфейс RS-232 по скорости передачи информации имеет слишком низкую скорость в отличии от других более новых интерфейсов передачи данных, поэтому в данный момент времени интерфейс RS-232 пытаются заменить на новые интерфейсы, такие как USB и HDMI (в зависимости от требуемой задачи интерфейса). На рисунке 4 представлены график скоростей передачи информации интерфейсов: RS-232, RS-422, RS-485 и RJ-45.

Рис.4 График скоростей передачи информации интерфейсов:RS-232, RS-422, RS-485 и RJ-45

V.24 - стандарт электрического интерфейса между терминальным оборудованием (DTE) и модемом. По своим параметрам он эквивалентен интерфейсу RS-232C, разработанному, как стандарт для соединения компьютеров с различными последовательно подключаемыми периферийными устройствами. Международный союз электросвязи использует аналогичные рекомендации под названием V.24 и V.28. Рекомендации V.24 содержат описание линий и набора сигналов обмена между оконечным терминальным оборудованием данных (ООД) и аппаратурой передачи данных (АПД) [2].

V.25 - это стандарт для коммутируемых линий, который использует параллельные схемы для автоматического вызова устройств и ответа на них. При вызове модема первым делом раздается звуковой сигнал ответа, определенный V.25.  идентифицирует автоответчик как модем и деактивирует сетевые устройства подавления эха для обеспечения эффективной полнодуплексной модемной связи. Он служит двойной цели идентификации автоответчика как модема, а также деактивации сетевых устройств подавления эха. Подавление и отмена эха используются для устранения эха, вызванного электрическим сигналом, передаваемым по телефонной линии. Однако эта функция может вызвать проблемы у модемов, поскольку она может мешать передаче данных. Деактивируя эту функцию, стандарт V.25 позволяет модемам более эффективно осуществлять связь по телефонным линиям [2].

Таким образом, поближе познакомившись со стандартами RS-232,V.24 и V.25 можно сделать вывод, что данные стандарты передачи информации имеют некоторые ограничения, но они все еще широко применяется во многих областях, особенно в промышленных и встроенных системах, где требуется простой и надежный интерфейсы передачи данных. Они также часто используется в конвертерах интерфейсов для связи с более современными интерфейсами, такими как USB, HDMI или Ethernet. Поэтому эти стандарты является важными стандартами для последовательной передачи данных, которые обеспечивают основу для связи между устройствами и обмена информацией. Данные стандарты не будут заменены в ближайшее время, так как остается большое количество устройств не поддерживающих новые стандарты и интерфейсы передачи информации.

1. Яшкардин  В.Л. RS-232. Рекомендованный стандарт 232. Интерфейс между терминалом данных и передающим оборудованием линии связи, применяющий последовательный обмен двоичными данными. SoftElectro (2009). 
2. Протоколы и интерфейсы СПД. V24/28, RS-232, RS-449 URL:https://lektsii.org/5-64589.html