RS-232

Parlando di sistemi di comunicazione seriale, non si può escludere la "seriale" classica, la COM del PC, ovvero la RS-232. 

Sul WEB, una infinità di siti riportano tutorial e informazioni su questo standard, il che testimonia la sua diffusione e importanza, più ampia nel passato, ma ancora oggi ben presente.
Infatti, nonostante la tendenza attuale sia quella di riportare tutto alla più recente USB, RS-232 resta fondamentale sia nelle comunicazioni che nell' industria, tanto che numerosi microcontroller embedded integrano moduli per la sua gestione (UART/USART/EUSART) e, comunque, una connessione seriale RS-232 è facilmente emulabile via software anche per i chip che sono privi del modulo dedicato.

Vale quindi la pena di conoscerla meglio.

Ecco, quindi, un ulteriore tutorial per riportare le informazioni necessarie a chi, lavorando sui microcontroller, intende utilizzare la comunicazione RS-232. 

Un po' di storia

Formalmente EIA RS-232 (Recommended Standard 232) è uno specifica che definisce una interfaccia seriale per lo scambio di dati tra due apparecchiature, equivalente all' europeo CCITT V21/V24.

Si tratta di uno dei più anziani standard di comunicazione, molto completo, che include le caratteristiche elettriche e logiche dei segnali, le temporizzazioni, i  segnali di controllo del flusso dei dati, i connettori da utilizzare e la disposizione dei pin, il tipo dei cavi consigliati e la loro lunghezza, ecc.

Nei primi anni 1960, il comitato di standardizzazione EIA (Electronic Industries Association) cercava di formalizzare un sistema universale per la comunicazioni di dati digitali tra un mainframe centrale e i suoi terminali o computer remoti o dispositivi di stampa. Questi, in genere, erano collegati da cavi di qualche decina di metri, se nello stesso ambiente, o da linee telefoniche, se più distanti, e, di conseguenza, attraverso modem.
Questa struttura richiedeva quindi una comunicazione di tipo seriale (un solo doppino telefonico disponibile), mentre occorreva eliminare le molte possibilità di errore nella ricezione dei dati digitali che si verificano durante la trasmissione attraverso una linea telefonica (che, all' epoca, era essenzialmente "analogica", essendo nata per comunicare la voce), con la relativa ristrettezza di banda.
Va tenuto presente che è da queste basi e in questo ambito che nasce lo standard RS-232. 

Con il diffondersi dell' uso dei computer si è diffuso anche lì impiego di periferiche diverse dai modem, come stampanti, plotter, lettori di bar code, strumentazione. Si tratta di dispositivi che si trovano nelle vicinanze del computer e RS-232 ha fornito un metodo ideale di connessione anche in un ambito molto diverso dai modem. 
La possibilità di arrivare a distanze di decine di metri con semplici cavi schermati, lo standard ha fornito per lungo tempo un metodo funzionale per collegare molti altri dispositivi, diventando fondamentale anche nel campo industriale.

Nel corso degli oltre 40 anni di vita sono state pubblicate tre modifiche, pur mantenendo invariata larga parte della sua struttura (grazie anche alla sua iniziale definizione molto dettagliata e completa), la più recente è delle quali è la 232F introdotta nel 1997, anche se quella  a cui si fa riferimento generalmente è la RS-232C del 1969 (in Europa corrispondente a CCITT V24).

Il suo successo e la sua lunga vita dipendono dalla sua struttura relativamente semplice e dal fatto di essere stata adottata da una enorme quantità dispositivi, a partire da quelli in ambito telecomunicazioni (modem, router, ecc) e poi terminali, stampanti e ogni genere di periferica applicabile ad un computer. Anche  nel personal computer di IBM, la dotazione di base include una o due porte seriali RS-232 (COM).  Sola la relativamente bassa velocità di comunicazione ne ha, attualmente, limitato l' impiego, sostituendola in generale con USB per le applicazioni personal, mentre nel campo professionale RS-232 è ancora ben presente.

Variazioni dello standard

Vista la lunghissima durata nel tempo dello standard, si sono ovviamente sovrapposti una pletora di definizioni, specifiche e variazioni dell' originale, per adattarsi allo sviluppo tecnologico concomitante.
Ne risulta una lista considerevole, ma spesso di specifico interesse esclusivo dei costruttori di dispositivi che devo connettersi a queste specifiche.

Ecco un brevissimo cenno ai vari nomi e ai riferimenti utilizzati, giusto per avere una idea dell'ampiezza dell' argomento:

• EIA/TIA-232: Gli attuali sponsor dello standard sono la Electronic Industries Alliance (EIA) e la Telecommunications Industry Alliance (TIA). Da qui il nome.
   
• EIA/TIA-562: lo standard riguarda i parametri elettrici di sistemi più recenti, con velocità fino a 64K e basse tensioni in linea. Può essere possibile l' interoperabilità con RS-232F.
  
• TIA/EIA-694 è un altro standard elettrico molto simile a 232-F, ma previsto per velocità di trasferimento dati fino a 512 kbps. Anche qui, si tratta di uno standard elettrico, di ferimento per standard completi, come TIA/EIA-723. 
   
• EIA/TIA-423: o, comunemente,  RS-423 riguarda una trasmissione su linea sbilanciata (single-ended), come RS-232, ma su un bus composto da un driver e più receiver (fino a 10). 
  EIA-423 viene utilizzato in EIA-449 e EIA530, entrambi i quali definiscono cablaggio e pin-out per formare un'interfaccia completa. Il driver trasmette a tensione bassa (minimo +/-3.6, max. +/-6V, con compatibilità a 12V)
  
• MIL-STD-188 C (Military Standard 188 C) è simile a TIA/EIA-232-F , ma ammette una tensione massima di 7 volt.
   
• RS-232C: questa era la denominazione alla data del rilascio nel 1969.
   
• RS-232D: versione del 1986 per armonizzarsi con lo standard CCITT V.24.
   
• RS-232F: versione del 1997, anche nota come TIA-232-F.
   
• V.24: L'International Telecommunications Union (ITU) / CCITT (Comité consultatif international téléphonique et télégraphique) sviluppano uno standard conosciuto come ITU V.24, solitamente indicato come V24, compatibile con RS-232. E' amessa una comunicazione fino a 115 Kbps su cavo di 6m, ma, utilizzando interfacce di linea più recenti, sono possibili comunicazioni non standard a frequenze d gran lunga superiori e su distanze maggiori. 
  Una delle applicazioni più comuni di V.24 è la porta COM del PC e le porte seriali dei molti tipi di periferiche che possono essere ad essa connessi. Queste implementazioni utilizzano la modalità asincrona della comunicazione (ASYNC), ma V.24 viene anche utilizzato per le interfacce che operano in modalità sincrona (SYNC), per esempio per collegare un modem sincrono su una linea dedicata ad un adattatore di comunicazione sincrono installato in un computer host, con l' utilizzo di protocolli tipici, come HDLC, X.25, SNA e PPP.
   
• X.21bis è uno standard che comprende un sottoinsieme di V.24 ma il suo uso è in declino.
   
• V.28: è una specifica per trasmissioni su cavi single-ended, usato in associazione con il V.24, sia per comunicazioni sincrone che asincrone. I segnali di V.28 vengono utilizzati in V.24 e in parte in V.35.
  
• V1.0: è uno standard ITU per circuiti sbilanciati dati fino a 100 kbps, risalente al 1976. Può connettersi con con V.28, a condizione che i segnali non superino +/-12 volt. 
  Utilizzando un pinout ISO 4902  è compatibile con RS-423.