آر إس 232

آر إس 232 (بالإنجليزية: RS-232) هو معيار لنقل المعلومات تسلسلياً في نمط ثنائي الاتجاه (Full Duplex) بشكل متزامن أو غير متزامن (الشائع الاستخدام هو غير المتزامن الذي يستخدم Start-Stop). لقد صمم هذا المعيار أساساً لربط جهاز نهاية معلومات (Data Terminal Equipment DTE) مثل الكومبيوتر أو الميصال (لوحة مفاتيح وشاشة أي Terminal) مع جهاز اتصال معلومات (Data Communication Equipment DCE) مثل الموديم (Modem).
لقد تم وضع هذاالمعيار في عام 1962 من قبل جمعية الصناعات الإلكترونية الأمريكية ويرمز لها بـ (EIA) اختصاراً لـ (Electronic Industries Association) لقد تم في هذا المعيار تعريف جهود الإشارات (Signal Voltages) وأزمنتها (Timing) ووظائفها (Function) وقواعد تبادل المعلومات (Protocol). لقد قامت منظمة الـ (EIA) بإجراء ثلاثة تعديلات في هذا المعيار منذ تصميمه وآخرها كان عام 1991، حيث تم استبدال الاسم (RS-232) بالاسم (EIA-232E) للدلالة على تغير بعض التسميات وإضافة بعض الإشارات.

تسميات الإشارات ووظائفها

ذكرنا سابقا أنه تم وضع هذاالمعيار لتحديد طريقة ربط الـ DTE مع الـ DCE من أجل تبادل المعلومات تسلسلياً بينهما. كذلك يجب أن نتذكر أن الـ DCE سيربط من الناحية الثانية إلى مقسم هاتفي آلي عبر خط هاتف أي عبر زوج من الأسلاك الهاتفية وهذا يعني وجود إشارات متعلقة بهذا الموضوع كما سنرى لاحقا.
كذلك يجب الانتباه إلى أن المعيار يعرف بوابة الربط فقط أي مواصفاتها الفيزيائية وتسميات ووظائف الأرجل فيها (أي الإشارات) وكذلك يحدد مستويات الجهود والمواصفات الزمنية لهذه الإشارات ولكنه لايحدد طريقة تصميم دارات الربط التي ستؤمن المواصفات المحددة لبوابة الربط وتترك هذه للصانع نفسه (انظر الشكل 2).
سنشرح فيما يلي مواصفات البوابة RS-232 من ناحية التسميات والوظائف، أما المواصفات الكهربائية والزمنية فسنشرحها لاحقا ولكن ينبغي التنويه إلى نقطة هامة جداً وهي وجود نوعين من بوابات
RS-232 أحدها خاص بالـ DTE والآخر خاص بالـ DCE وسنقوم الآن بدراسة بوابة الـ DTE وبعد ذلك نتحدث عن بوابة الـ DCE.

بوابة RS-232 نوع DTE

إن هذه البوابة لها أشكال مختلفة:DB25، DB9، RJ-45 وسنشرحها فيما يلي:

بوابة RS-232 نوع DTE باستخدام المقبس DB9

نلاحظ من دراسة إشارات الـ RS-232 الموجودة في المقبس DB25 أنها كثيرة وغير ضرورية في كافة التطبيقات ولذلك تم وضع معيار آخر مختصر باستخدام المقبس DB9 كما في الشكل 7. نلاحظ من الشكل أن الإشارات لاتستخدم أرجلاً (Pins) بنفس الأرقام الموجودة في الـ DB25 وفيما عدا ذلك فإن وظائف الإشارات متماثلة تماماً مع الـ DB25 ولكنها أقل عدداً بكثير. كذلك نلاحظ أنه يصلح للاستخدام مع الإرسال غير المتزامن فقط ولايمكن استخدامه مع المتزامن لغياب الإشارات اللازمة لذلك.

بوابة RS-232 نوع DTE باستخدام المقبس RJ-45

إن المقبس RJ-45 يحوي ثمانية تماسات فقط ويشبه مقبس الهاتف الذي يرمز له RJ-11 ويتسع لستة تماسات كما يبين الشكل 8
إن وظائف التماسات في RJ-45 عند استخدامها كبوابة RS-232 هي كما يلي:
1 : RI وأحيانا تستخدم كـ DSR.
2 : DCD.
3 : DTR.
4 : SG.
5 : RxD.
6 : TxD.
7 : CTS.
8 : RTS.
نلاحظ أن الإشارات المستخدمة مثل الـ DB9 ولكن الأرقام مختلفة ولذلك فهو يستخدم مع الإرسال غير المتزامن فقط وكذلك تجدر الإشارة إلى أن هذا المعيار يسمى أيضاً RS-232-D أو EIA-561.

المواصفات الكهربائية والزمنية للإشارات

إن مستويات الجهود المستخدمة للتعبير عن المعلومات هي:
25V ÷ -3V-: تمثل واحد منطق (Logic-1) وكذلك لها تسميات عديدة هي: Mark، OFF،
Not Active، Deasserted،
25V ÷ +3V+: تمثل صفر منطق (Logic-0) وكذلك لها تسميات عديدة هي: Space، ON، Active، Asserted.
أي أن دارات الربط تصمم بحيث أن أي جهد دخل يتراوح بين (3V-) و(25V-) سوف يعتبر واحد منطق، أما إذا كان متراوحا بين (3V+) و(25V+) فإنه يعتبر صفر منطق أما إذا كان متراوحا بين (3V-) و(3V+) فان الحالة تسمى Break، أي انقطاع.
تجدر الملاحظة إلى أن الجهود الشائعة الاستخدام هي 12V- و12V+ ولكن دارات الربط يجب أن تكون قادرة على التعامل مع إشارات الدخل المعيارية أي أنه لو كان لدينا بوابة ترسل إشارات بمستويات 12V± فإنها يجب أن تستطيع استقبال إشارات بمستويات مختلفة (مثلا 8V±).
أما بالنسبة لتوقيت الإشارات (Signal Timing) فإن المعيار يسمح بمعدل معلومات يصل إلى
20000 Bps (20,000 Bit per second) ولكنه لايحدد معدلات معينة ورغم ذلك فقد شاع استخدام معدلات معينة هي: 110, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 وجميعها مقاسة بالـ bps، كذلك فقد شاع استخدام سرعات عالية تصل إلى 256000 bps، كذلك فإن المعيار يفرض شروطا معينة على أزمنة الجبهة الصاعدة (الانتقال من الجهد السالب إلى الموجب) والجبهة الهابطة لتأمين العمل السليم فالزمن الطويل يجعل الإشارات عرضة للتأثر بالضجيج، أما الزمن القليل فإنه يجعل الإشارة الموجودة في سلك ما تؤثر بشكل سلبي على الإشارات الموجودة في الأسلاك المجاورة وهذا ما يسمى بظاهرة التسميع (Cross Talk). كذلك فقد تم تحديد الطول الأقصى للكابل المستخدم لربط بوابات RS-232 بحيث يكون أقل من ثمانية أمتار الا إذا كان الكابل ذو نوعية عالية فيسمح بطول أكبر خاصة إذا كانت السرعة منخفضة.

بروتوكولات الإتصال في المعيار RS-232

إن المعيار RS-232 لايحدد أي نوع من قواعد الاتصال بين الأجهزة أي أنه لايحدد أي نوع من بروتوكولات الاتصال وإنما يقوم فقط بتوصيف إشارات الدخل والخرج القادرة على التعامل مع بروتوكولات الاتصال المتزامنة وكذلك مع غير المتزامنة.
لقد قامت منظمات أخرى غير الـ EIA بوضع بروتوكولات اتصال مختلفة قادرة على استخدام بوابات RS-232 وتم تضمين هذه البروتوكولات ضمن دارات الربط التي تقود بوابات الـ RS-232 في أجهزة DTE والـ DCE وكذلك ضمن البرمجيات التي تقود دارات الربط ذاتها. إن أشهر هذه البروتوكولات هو بروتوكول الاتصال التسلسلي غير المتزامن باستخدام خانات الابتداء والتوقف أي: (Asynchronous Serial Protocol using start-stop bits). كذلك تجدر الإشارة إلى أن شركات الدارات المتكاملة قد قامت بصناعة دارات قادرة على التعامل مباشرة مع بوابات الـ RS-232، ومن الدارات الشائعة الاستخدام في هذا المجال الدارة المصنعة من قبل شركة انتل والتي يرمز لها بـ Intel 8251A واسمها المختصر USART وهي اختصار للعبارة: Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter، أي دارة عامة للإرسال والاستقبال المتزامن وغير المتزامن. عند دراسة هذه الدارة نلاحظ أن الإرسال فيها يتم اعتماداً على معيار الـ Start-Stop أما الإرسال المتزامن فيعتمد مبدأ إرسال الحروف بشكل مستمر بدون خانات Start-Stop طبعاً وعندما لايوجد حروف للإرسال فإنه يتم إرسال حرف أو حرفين محددين مسبقاً يسميان حروف التزامن ويستمر إرسالهما حتى تتوفر حروف معلومات الإرسال. عند الاستقبال يجب وضع المستقبل في حالة اصطياد لحروف التزامن (Hunt Mode) وعند إيجاد هذه الحروف يتم الانتقال إلى استقبال المعلومات.
ملاحظة: إن شيوع استخدام بروتوكول الـ Start-Stop مع الـ RS-232 جعل المستثمرين يعتقدون أنه جزءاً من هذا المعيار ولكن هذا الاعتقاد غير صحيح حتماً.

تطبيقات المعيار RS-232

لقد صمم هذا المعيار أصلا لربط DTE مع DTE آخر بعيد عنه عبر الشبكة الهاتفية وباستخدام أجهزة الموديمات (DCE) كما في الشكل 1. إن انتشار أجهزة الحاسبات والأجهزة المحيطية الأخرى ووجود بوابات الـ RS-232 فيها قاد المستثمرين إلى إيجاد تطبيقات عديدة لهذا المعيار وسنذكر منها مايلي:

توصيل (DCE) مع (DCE) مجاور

يتم ذلك بطريقة مماثلة لربط (DTE) مع (DTE) مجاور.

يتم ذلك بطريقة مماثلة لربط (DTE) مع (DTE) مجاور

في هذه الحالة نستطيع تنفيذ ذلك باستخدام زوج واحد من الأسلاك فقط حيث نستخدم أحد السلكين لربط الـ (GND) في الجهازين أما السلك الثاني فإننا نربط به (TxD) من الجهاز المرسل إلى (RxD) في الجهاز المستقبل.

تطور المعيار RS-232

لقد صمم هذا المعيار منذ حوالي أربعين عاماً ولم يكن أحد يتوقع بقاءه حتى اليوم ولكن العكس تماماً قد حصل فهو واسع الانتشار الآن تحت اسم بوابات (COM) وهو يزداد سرعة بفضل تطور دارات الربط وتحسين أنواع الكابلات المستخدمة ولذلك نجد حالياً سرعات تصل إلى 256 Kbps ومسافة تصل إلى 15 متر ورغم ذلك فإن تطوره غير كاف ولذلك تم تصميم معايير جديدة وأصبحت قيد الاستخدام مثل الـ USB (Universal Serial Bus) وغيره.