"Port serial" adalah kependekan dari antarmuka komunikasi serial. "Komunikasi serial" mengacu pada metode komunikasi di mana data dikirimkan sedikit demi sedikit secara berurutan. Port serial yang umum mencakup RS-232 dan RS-485. Meskipun komunikasi serial telah dikembangkan beberapa waktu yang lalu, komunikasi serial masih banyak digunakan dalam bidang otomasi dan kontrol industri saat ini. Pada artikel ini, kita akan melihat secara mendalam port serial RS-232. Artikel ini mencakup topik-topik berikut:
1. Sejarah RS232
2. Antarmuka RS232
3. Sinyal Listrik di RS232
4. Level-Pergeseran IC untuk RS232
5. Transmisi Data di RS232
1. Sejarah RS232
RS232 adalah standar komunikasi yang diterbitkan oleh Electronic Industries Association (EIA) pada tahun 1962. Nama lengkapnya adalah: "Standar Antarmuka Listrik dan Mekanik Antara DTE dan DCE." "DTE" adalah singkatan dari "Data Terminal Equipment", seperti komputer; "DCE" adalah singkatan dari "Peralatan Pengakhiran Sirkuit Data-." Terkadang juga ditulis sebagai "Peralatan Komunikasi Data", seperti modem. "RS" dalam "RS232" adalah singkatan dari "Standar yang Direkomendasikan". "232" adalah pengenalnya. Standar awal RS-232 dikembangkan untuk memungkinkan komunikasi antara komputer, telepon yang dapat diprogram, dan modem; setelah beberapa revisi, ini menjadi standar komunikasi serial untuk tujuan umum. Revisi RS-232 adalah sebagai berikut:
1969 Versi C (RS-232-C);
1986 Versi D (RS-232-D);
Versi E (RS232-E) pada tahun 1991;
Versi F (RS232-F) pada tahun 1997;
Saat ini, di bidang otomasi industri, RS232 terutama digunakan untuk komunikasi antar perangkat seperti layar sentuh, pembaca kartu, pemindai kode batang, serta printer dan PLC.
2. Antarmuka RS-232
Sebelum versi F, RS-232 menggunakan antarmuka serial 25-pin, yang tersedia dalam dua tipe: pria dan wanita. Konektor jantan digunakan untuk perangkat DTE, dan konektor betina digunakan untuk perangkat DCE, seperti terlihat pada gambar di bawah
Satuan fisiknya ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Lihat tabel di bawah untuk definisi pin:
:
| Nomor | Nama | Singkatan |
|---|---|---|
| 1 | Tameng | |
| 2 | Data yang Ditransmisikan | TxD |
| 3 | Data yang Diterima | RxD |
| 4 | Permintaan Untuk Mengirim | RTS |
| 5 | Jelas Untuk Mengirim | CTS |
| 6 | DCE Ulangiklany/Kumpulan Data Siap | DSR |
| 7 | Sinyal ground/common return | SG |
| 8 | Detektor sinyal saluran yang diterima | |
| 9 | Dicadangkan untuk pengujian kumpulan data | |
| 10 | Dicadangkan untuk pengujian kumpulan data | |
| 11 | Unasditandatangani | |
| 12 | Detektor sinyal jalur penerimaan sekunder | |
| 13 | Hapus Sekunder Untuk Dikirim | (S)CTS |
| 14 | Data Sekunder yang Ditransmisikan | (S)TxD |
| 15 | Elemen sinyal transmisitiming | |
| 16 | Data Sekunder yang Diterima | (S)RxD |
| 17 | Waktu Elemen Sinyal Penerima (DCE) | |
| 18 | Lingkaran Lokalback | |
| 19 | Permintaan Sekunder Untuk Dikirim | (S)RTS |
| 20 | Siap DTE/Terminal Data Siap | DTR |
| 21 | Pengulangan Jarak Jauh/ Detektor Kualitas Sinyal |
|
| 22 | Indikator Cincin | RI |
| 23 | Pemilih Kecepatan Sinyal Data | |
| 24 | Mengirimkan waktu elemen sinyal (DTE) | |
| 25 | Modus Uji |
Port serial 25-pin memiliki terlalu banyak pin, sehingga sulit digunakan. Untuk menyederhanakan port serial RS232, versi F mendefinisikan port serial 9-pin, yang juga mencakup konektor laki-laki (untuk DTE) dan konektor perempuan (untuk DCE), seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Lihat tabel di bawah untuk definisi pin:
| Nomor | Nama | Singkatan |
|---|---|---|
| 1 | Deteksi Pembawa Data | DCD |
| 2 | Data yang Diterima | RxD |
| 3 | Data yang Ditransmisikan | TxD |
| 4 | Terminal Data Siap | DTR |
| 5 | Tanah | GND |
| 6 | Kumpulan Data Siap | DSR |
| 7 | Permintaan Untuk Mengirim | RTS |
| 8 | Jelas Untuk Mengirim | CTS |
| 9 | Indikator Cincin | RI |
PLC dianggap sebagai perangkat DTE, dan port serial RS-232-nya adalah konektor laki-laki. Misalnya modul serial CM1241 RS-232 untuk S7-1200 memiliki port serial male, seperti terlihat pada gambar di bawah ini:
Untuk komunikasi antara DTE dan DTC dapat digunakan sambungan langsung, seperti terlihat pada gambar di bawah ini:
Untuk komunikasi antara dua DTE (seperti PLC dan pemindai kode batang), koneksi-silang harus digunakan. Semua pin dapat dihubungkan satu sama lain, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Anda dapat menggunakan metode koneksi minimal, hanya menggunakan tiga kabel untuk menghubungkan pin TxD dan RxD kedua perangkat dan menghubungkannya bersama-sama, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Jenis sambungan ini, di mana DTE terhubung langsung ke DCE tanpa melalui DCE, disebut juga sambungan "modem null", dan kabel yang digunakan untuk sambungan jenis ini disebut kabel "modem null" atau kabel crossover.
3. Sinyal Listrik RS-232
Sinyal listrik pada terminal pengirim dan penerima RS-232 merupakan sinyal tegangan relatif terhadap common ground (GND). Perbedaan tegangan antara +3V dan +15V mewakili logika "0"; perbedaan tegangan antara -3V dan -15V mewakili logika "1"; dan perbedaan tegangan antara -3V dan +3V tidak ditentukan. 3 V adalah sinyal tegangan minimum yang dapat dideteksi. Dalam aplikasi praktis, nilai absolut dari perbedaan tegangan diperkirakan berkisar antara 5 V hingga 15 V. Artinya, ketika mentransmisikan data, driver pemancar mengeluarkan sinyal tegangan positif sebesar +5 V hingga +15 V untuk mewakili logika "0", sedangkan sinyal tegangan negatif dari -5 V hingga -15 V mewakili logika "1". Saat menerima data, sinyal listrik apa pun yang lebih besar dari 3 V dianggap sebagai sinyal valid.
4. IC Konversi Tingkat RS-232
Karena pin mikrokontroler mengeluarkan level TTL, IC konversi khusus (seperti MAX3232 TI atau ST3232 ST) diperlukan untuk mengubahnya ke level RS-232. Untuk lebih jelasnya silahkan merujuk ke artikel saya sebelumnya: Apa Perbedaan Level RS-232 dan TTL? Bagaimana Mereka Bertobat?
5. Transmisi Data RS-232
Konsep pertama yang terlibat dalam transmisi data adalah baud rate. Seperti kita ketahui, komunikasi serial mentransmisikan data sedikit demi sedikit, dengan unit transmisinya adalah bit tersebut. Oleh karena itu, baud rate didefinisikan sebagai jumlah bit yang ditransmisikan per satuan waktu. Satuan waktu yang diterima secara internasional adalah second (s), sehingga satuan baud rate adalah bit/s (b/s), ditulis juga bps (bits per second).
Ada rentang baud rate tertentu (bukan nilai sembarangan); baud rate umum mencakup 9.600, 38.400, 56.000, dan 115.200. Ada banyak nilai lainnya juga; pihak yang berkomunikasi hanya perlu menyepakati baud rate yang sama.
RS-232 adalah protokol komunikasi titik-ke-titik. Bingkai datanya terdiri dari empat bagian: bit awal, bit data, bit paritas, dan bit berhenti.
Bit awal: Panjang 1, nilai data sama dengan logika 0, menunjukkan dimulainya transmisi data;
Bit data: Panjang 8 atau 7, mewakili data aktual yang dikirimkan;
Bit paritas: Panjang 0 (tidak ada paritas) atau 1 (paritas ganjil atau genap);
Bit berhenti: Panjang 1, 1,5, atau 2; nilai data adalah logika 1, yang menunjukkan akhir dari bingkai data;
Dengan asumsi komunikasi RS232 dikonfigurasi dengan 7 bit data, paritas ganjil, dan 2 bit stop, frame dan nilai logika ditunjukkan pada gambar di bawah ini
Selanjutnya mari kita lakukan perhitungan.
Misalkan setup komunikasi RS-232 memiliki baud rate 9.600, 8 bit data, tanpa paritas (0), dan 1 stop bit. Berapa byte data yang dapat dikirimkan per detik berdasarkan parameter komunikasi ini?
Jawaban: Berdasarkan parameternya, panjang frame untuk komunikasi ini adalah 1 + 8 + 1=10 bit. Satu byte (8 bit) ditransmisikan dalam frame ini. Oleh karena itu, pada baud rate 9600, jumlah maksimum data aktual yang dapat dikirimkan per detik adalah 9600 / 10=960 byte.