RS-232

RS-232 ist eine Hardwareschnittstelle, die zur Übertragung von Daten UART verwendet

Eigenschaften

Eigenschaftsbezeichnung	Eigenschaft
OSI‑Schicht (siehe OSI-Referenzmodell)	Physikalische Schicht (Electrical/PHY), nicht das Protokoll
Signalführung	Single‑Ended (unbalanced) → Asymmetrisch → einadrige Signalführung
Signalreferenz	$U_{\mathrm{GND}}$ (gegen GND)
mögliche Topologien	Typisch Punkt‑zu‑Punkt, Bus-/Multipoint‑Topologien sind bei RS‑232 nicht vorgesehen und in der Praxis störanfällig.
Duplex	Vollduplex
Richtungssteuerung	Normalerweise keine (weil Vollduplex). Keine Driver‑Enable‑Umschaltung wie bei RS‑485.
Teilnehmerfähigkeit	Nicht multipoint‑fähig (genormt für 1 Sender ↔ 1 Empfänger).
Terminierung	Keine Terminierung
Biasing / Fail-safe	Untypisch
Typische Protokolle „darauf“	UART, NMEA‑0183 (GPS), proprietäre Protokolle; teils auch Modbus RTU

Pinout (DB-9 / DE-9)

Pin	Signal	Richtung	Bedeutung
1	DCD	IN	Data Carrier Detect – Trägersignal erkannt
2	RxD	IN	Receive Data – Empfangsdaten
3	TxD	OUT	Transmit Data – Sendedaten
4	DTR	OUT	Data Terminal Ready – Terminal bereit
5	GND	–	Signalmasse
6	DSR	IN	Data Set Ready – Gegenstelle bereit
7	RTS	OUT	Request To Send – Sendeanfrage
8	CTS	IN	Clear To Send – Sendeerlaubnis
9	RI	IN	Ring Indicator – ankommender Anruf

Steckertypen

• DB-25 (D-Sub 25): Ursprünglicher Stecker nach RS-232-Standard, 25 Pins
• DE-9 (DB-9): Kompakte Variante mit 9 Pins – heute am weitesten verbreitet
• RJ-45: Manchmal für serielle Verbindungen genutzt (kein RS-232-Standard)

Minimale Verdrahtung (3-Draht)

Für einfache Kommunikation ohne Flusskontrolle:

• Pin 2 (RxD) ↔ Pin 3 (TxD) der Gegenstelle
• Pin 3 (TxD) ↔ Pin 2 (RxD) der Gegenstelle
• Pin 5 (GND) ↔ Pin 5 (GND)

Volle Verdrahtung (9-Draht)

Alle 9 Signale des DE-9-Steckers verbunden, inkl. Hardware-Flusskontrolle (RTS/CTS, DTR/DSR).

Flusskontrolle mit RTS/CTS

Die Hardware-Flusskontrolle verhindert, dass Daten verloren gehen, wenn der Empfänger nicht bereit ist.

Datenempfangsbereitschaft

• DTR (Data Terminal Ready): Sender signalisiert, dass er Daten empfangen kann
• DSR (Data Set Ready): Gegenstelle signalisiert, dass sie bereit ist

Datensendeanfrage

• RTS (Request To Send): Sender möchte Daten senden
• CTS (Clear To Send): Gegenstelle erlaubt das Senden

Überbrückung

Ohne Flusskontrolle können RTS/CTS und DTR/DSR überkreuz überbrückt werden (Loopback), damit die Kommunikation trotzdem funktioniert.

Telegrammaufbau

Start Bit	Data Frame	Parity Bits	Stop Bits
The UART data transmission line is normally held at a high voltage level when it’s not transmitting data. To start the transfer of data, the transmitting UART pulls the transmission line from high to low for one clock cycle. When the receiving UART detects the high to low voltage transition, it begins reading the bits in the data frame at the frequency of the baud rate.	The data frame contains the actual data being transferred. It can be 5 bits up to 8 bits long if a parity bit is used. If no parity bit is used, the data frame can be 9 bits long. In most cases, the data is sent with the least significant bit first.	Parity describes the evenness or oddness of a number. The parity bit is a way for the receiving UART to tell if any data has changed during transmission.	To signal the end of the data packet, the sending UART drives the data transmission line from a low voltage to a high voltage for at least two bit durations.

Ablauf

Parallel zu Seriell

→ Daten werden vom Bus empfangen

Datenergänzung

UART ergänzt Daten (je nach Konfiguration) um: - Startbit - Paritätsbit - Stopbit

Serielle Übertragung

• Das komplette Datenpaket wird nun seriell übertragen
• Der Empfänger nimmt die Daten in seiner konfigurierten Baudrate auf

Datenwandlung

Der Empfänger löscht nun die drei Komponenten:

• Startbit
• Paritätsbit
• Stopbit

Seriell zu Parallel

Das Datenpaket wird anschließend auf dem Datenbus bereitgestellt

Signalpegel

Signal	Logisch HIGH	Logisch LOW
RS-232	$-3\mathrm{V}$ bis $-15\mathrm{V}$	$+3\mathrm{V}$ bis $+15\mathrm{V}$
TTL	$\ge 2,0\mathrm{V}$	$\le 0,8\mathrm{V}$

RS-232 ist invertiert gegenüber TTL: Ein negativer Pegel bedeutet HIGH, ein positiver Pegel bedeutet LOW.

RS-232 vs TTL vs V.24

Eigenschaft	RS-232	TTL	V.24
Was ist es?	Elektrische Schnittstellennorm (TIA/EIA-232)	Logikpegel-Standard	ITU-T-Empfehlung (protokollarisch/funktional)
Logik HIGH	$-3\mathrm{V}$ bis $-15\mathrm{V}$	$\ge 2\mathrm{V}$ (bei $5\mathrm{V}$-Versorgung)	–
Logik LOW	$+3\mathrm{V}$ bis $+15\mathrm{V}$	$\le 0,8\mathrm{V}$	–
Invertiert?	Ja (negativ = HIGH, positiv = LOW)	Nein	–
Bereich	Nur elektrisch	Nur elektrisch	Pinbelegung + Signalnamen
Zusammenhang	RS-232 definiert die Spannungen	TTL = interne MCU-Logikpegel	V.24 definiert die Funktion/Pins – RS-232 ist die elektrische Umsetzung

Merksatz

V.24 = welche Pins/Signale es gibt (funktional), RS-232 = welche Spannungen darauf laufen (elektrisch), TTL = MCU-interne Logikpegel ($0$/$5\mathrm{V}$).