Com a comunicação síncrona, deve estar presente um relógio ou sinal de disparo que indica o início de cada transferência. A ausência de um sinal de relógio torna o canal de comunicação assíncrono mais barato. Menos linhas são necessárias no cabo. Uma desvantagem é que o receptor pode começar no momento errado de receber a informação. A ressincronização é então necessária, o que custa tempo. Todos os dados recebidos no período de ressincronização são perdidos. Outra desvantagem é que bits extras são necessários no fluxo de dados para indicar o início e o fim de informações úteis. Esses bits extras ocupam largura de banda.

Os dados são enviados com uma frequência predefinida, a taxa de transmissão. Tanto o transmissor quanto o receptor devem ser programados para usar a mesma frequência. Depois que o primeiro bit é recebido, o receptor calcula em quais momentos os outros bits de dados serão recebidos. Ele irá verificar os níveis de tensão da linha nesses momentos.

Com RS232, o nível de tensão pode ter dois estados. O estado on também é conhecido como marca, o estado off como espaço. Nenhum outro estado de linha é possível. Quando a linha está inativa, ela é mantida no estado de marca.

Iniciar bit

RS232 define um tipo assíncrono de comunicação. Isso significa que o envio de uma palavra de dados pode começar a cada momento. Se começar a cada momento for possível, isso pode representar alguns problemas para o receptor saber qual é o primeiro bit a receber. Para superar esse problema, cada palavra data é iniciada com um bit atenção. Esse bit de atenção, também conhecido como bit inicial, é sempre identificado pelo nível da linha de espaço. Como a linha está no estado de marca quando ociosa, o bit de início é facilmente reconhecido pelo receptor.

Dados bits

Diretamente após o bit inicial, os bits de dados são enviados. Um valor de bit 1 faz com que a linha vá no estado mark, o valor de bit 0 é representado por um espaço. O bit menos significativo é sempre o primeiro bit enviado.

Paridade bit

Para fins de detecção de erros, é possível adicionar um bit extra à palavra de dados automaticamente. O transmissor calcula o valor do bit, dependendo das informações enviadas. O receptor executa o mesmo cálculo e verifica se o valor real do bit de paridade corresponde ao valor calculado. Isso é discutido em outro parágrafo.

Parar bits

Suponha que o receptor tenha perdido o bit inicial devido ao ruído na linha de transmissão. Ele começou no primeiro bit de dados seguinte com um valor espacial. Isso faz com que a data truncada chegue ao receptor. Um mecanismo deve estar presente para ressincronizar a comunicação. Para fazer isso, o enquadramento é introduzido. Framing significa que todos os bits de dados e bits de paridade estão contidos em um quadro de bits start e stop. O período de tempo entre os bits de início e fim é uma constante definida pela taxa de transmissão e número de bits de dados e paridade. O bit inicial tem sempre valor espacial, o bit stop sempre marca valor. Se o receptor detecta um valor diferente da marca quando o bit stop deve estar presente na linha, ele sabe que há uma falha de sincronização. Isso causa uma condição de erro de enquadramento na UART receptora. Em seguida, o dispositivo tenta ressincronizar novos bits de entrada.

Para ressincronizar, o receptor verifica os dados incomming para iniciar válido e parar pares bit. Isso funciona, desde que haja variação suficiente nos padrões de bits das palavras de dados. Se o valor zero dos dados é enviado repetidamente, ressincronização não é possível por exemplo.

O bit stop identificando o final de um data frame pode ter diferentes comprimentos. Na verdade, não é um bit real, mas um período mínimo de tempo que a linha deve estar ociosa (marcar estado) no final de cada palavra. No PC, esse período pode ter três comprimentos: o tempo igual a 1, 1,5 ou 2 bits. 1,5 bits é usado apenas com palavras de dados de 5 bits de comprimento e 2 apenas para palavras mais longas. Um bit stop comprimento de 1 bit é possível para todos os dados palavra tamanhos.

RS232 propriedades físicas

O padrão RS232 descreve um método de comunicação capaz de se comunicar em diferentes ambientes. Isso teve seu impacto sobre as tensões máximas permitidas, etc., nos pinos. Na definição original, as possibilidades técnicas da época foram levadas em conta. A taxa baud máxima definida por exemplo é 20 kbps. Com dispositivos atuais como o 16550A UART, velocidades máximas de 1,5 Mbps são permitidas.

Voltagens

O nível de sinal dos pinos RS232 pode ter dois estados. Um bit alto ou estado de marca é identificado por uma tensão negativa e um bit baixo ou estado de espaço usa um valor positivo. Isso pode ser um pouco confuso, porque em circunstâncias normais, altos valores lógicos também são definidos por altas tensões. Os limites de tensão são mostrados abaixo.

RS232 tensão valores nível transmissor
Capaz (V) receptor
Capaz (V)
Estado do espaço (0) + 5. .. + 15 + 3. .. + 25
Marcar estado (1) -5. .. -15 a 3. .. 25
Indefinido-3. .. + 3

Mais informações sobre os níveis de tensão do RS232 e outras interfaces seriais podem ser encontradas na tabela de comparação de interfaces.

O balanço de tensão máxima que o computador pode gerar em sua porta pode influenciar o comprimento máximo do cabo e a velocidade de comunicação permitida. Além disso, se a diferença de tensão for pequena, a distorção dos dados ocorrerá mais cedo. Por exemplo, a voltagem da marca do meu laptop é-9,3 V, em comparação com-11,5 V no meu computador desktop. O laptop tem dificuldades para se comunicar com a Mitsubishi PLC em ambientes industriais com altos níveis de ruído, onde o computador desktop não tem erros de dados usando o mesmo cabo. Assim, mesmo muito além dos níveis mínimos de tensão, 2 volts extras podem fazer uma enorme diferença na qualidade da comunicação.

Apesar das altas tensões presentes, não é possível destruir a porta serial por curto-circuito. Apenas aplicar tensões externas com altas correntes pode eventualmente queimar os chips do driver. Ainda assim, o UART não será danificado na maioria dos casos.

Comprimentos máximos do cabo

O comprimento do cabo é um dos itens mais discutidos no mundo RS232. O padrão tem uma resposta clara, o comprimento máximo do cabo é de 50 pés ou o comprimento do cabo igual a uma capacitância de 2500 pF. A última regra é muitas vezes esquecida. Isso significa que o uso de um cabo com baixa capacitância permite que você percorra distâncias maiores sem ir além das limitações do padrão. Se por exemplo UTP CAT-5 cabo é usado com uma capacitância típica de 17 pF/ft, o comprimento máximo permitido do cabo é 147 pés.

O comprimento do cabo mencionado no padrão permite que a velocidade máxima de comunicação ocorra. Se a velocidade for reduzida por um fator 2 ou 4, o comprimento máximo aumenta drasticamente. A Texas Instruments fez alguns experimentos práticos anos atrás em diferentes taxas de transmissão para testar os comprimentos máximos permitidos de cabos. Tenha em mente que o padrão RS232 foi originalmente desenvolvido para 20 kbps. Ao reduzir pela metade a velocidade máxima de comunicação, o comprimento do cabo permitido aumenta um fator dez!

Comprimento do cabo RS232 conforme a Texas Instruments Baud rate Comprimento máximo do cabo (ft)
19200 50
9600 500
4800 1000
3000 2400

Detecção do erro

Uma maneira de detectar erros já foi discutida. É o mecanismo de detecção de quadros usado para testar se os bits incomming foram adequadamente cercados por um par de bits start e stop. Para verificar erros adicionais, um bit de paridade pode ser usado. O uso deste bit, no entanto, não é obrigatório. Se a existência de bits errados é rara (ao se comunicar com um modem interno, por exemplo) ou se um protocolo de nível superior é usado para detecção e correção de erros (modem Z, RAS, etc.) a velocidade de comunicação pode ser aumentada não usando o recurso de paridade presente no UART.

A paridade é uma maneira simples de codificar uma palavra de dados para ter um mecanismo para detectar um erro na informação. O método usado com comunicações seriais adiciona um bit a cada palavra de dados. O valor deste bit depende do valor da palavra de dados. É necessário que tanto o transmissor quanto o receptor usem o mesmo algoritmo para calcular o valor do bit de paridade. Caso contrário, o receptor pode detectar erros que não estão presentes.

Mesmo paridade

Basicamente, o bit de paridade pode ser calculado de duas maneiras. Quando a paridade par é usada, o número de bits de informação enviados sempre conterá um número par de 1’s lógicos. Se o número de bits de dados altos é ímpar, um bit de paridade de alto valor é adicionado, caso contrário, um bit baixo será usado.

Paridade ímpar

O sistema de paridade ímpar é bastante semelhante ao sistema de paridade par, mas nesta situação, o número de bits altos será sempre ímpar.

Desvantagens do sistema de paridade

O sistema de paridade usando um bit para cada palavra de dados não é capaz de encontrar todos os erros. Somente erros que causam um número ímpar de bits para virar serão detectados. O segundo problema é, que não há nenhuma maneira de saber qual bit é falso. Se necessário, um nível mais elevado protocolo é necessário para informar o remetente que esta informação deve ser reenviado. Portanto, em linhas ruidosas, muitas vezes outros sistemas de detecção são usados para garantir que as informações enviadas sejam recebidas corretamente. Esses sistemas geralmente não operam em palavras de dados únicas, mas em grupos de palavras.