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RS232C 基本

 

    本章では、いまだにFAやカスタム装置などによくつかわれる汎用性の高いRS232Cについて簡単に説明します。

    RS232Cは数年前まではパソコン通信で主役だった規格で、ほとんどのパソコンにこの規格で通信できるデバイスが搭載されていました。

    最近は、USBに取って代わられたRS232Cですが、組込系やFAなどでは現在でも良く使われている方法です。

     

     

     

     

     

    1.RS232C概要

     

    RS232Cというのはアメリカの工業団体EIAが規定した通信規格をいいます。

    呼称名のRS232は俗称というか昔の名前で、正式名称はEIA-232と呼ばれるようです。

    ただ、この俗称のほうが通りがいいので今もほとんどの場合においてRS232で呼ばれています。

    通常はRS232にバージョンのCをつけてRS232Cと呼ばれることが普通です。

    尚、規格にはバージョンDまであるようですが、規格内容が少々高級な為普及しておらずバージョンCが今も使われています。

     

    規格として規定されているのは、電気信号の特性・インターフェース部分(コネクタなど)の機械的特性・相互接続の機能となっていますが、あまり難しいことは考えなくても数m程度であれば、市販のICと適当な電線を配線するだけでRS232C通信ができてしまいます。

    この製作する上でのお手軽さは、簡単に通信したい場合などは大きな利点となります。

    RS232Cは比較的遠距離(10m程度)まで通信できる割には、UART装置にIC1ヶと数個周辺部品を接続するだけで実現できる規格なので、組込系やFAには今も根強い人気があります。

     

     



    2.RS232CのDTEとDCE

    PCをデータ端末装置(DTE)、モデムなどの周辺装置をデータ回線終端装置(DCE)と呼びます。
    あまり聞きなれない用語ですが、定義上はこのような分け方となります。



    3.RS232Cの通信方式

    通信には以下の3通りがあります。

     単方向(Simplex)
     半2重(Half duplex)
     全2重(Full duplex)

    単方向は、送信機から受信機へデータが一方向一回線のみあるような場合をいいます。
    半2重は、送信機と受信機をペアでお互い持っていますが、回線が1つしかないためトランシーバーのように、自分が送信している場合は、相手からのデータは受信できません。
    全2重は、単方向が2回線ある形で、常に送信・受信ができる形式です。




     

    4.コネクタと実際の配線例

     

    この規格で使用する正式なコネクタは、もともとD-sub 25ピンタイプですが、現在はD-sub 9ピンと呼ばれる比較的小さなコネクタが主流です。

     

     

    以下は実際のD−sub9ピンコネクタの外形です。

    通常は、これらに外形ケースなどが付き、電気屋で良く見るケーブルの形になります。(写真は左がメス、右がオス)

     

     

    メス   オス

     

     

    また、D−sub9ピンは以下のように番号が振られており標準化されています。

     

     

     

     

    これらの配線には、色々なパターンがあるのですが、現在ではほとんどの場合、3線式UARTをそのまま繋ぐ事が多いため、RS232Cでも送信・受信・GNDだけの3線方式が主流です。
    最近では、一部の装置を除き、制御用端子は使用しないことが多いようです。


     

    PCと周辺装置を接続する場合は以下のような配線となります。
    通常、Dサブ9ピンの場合、PC側はオスコネクタを使用し、周辺装置側もオスコネクタを使用します。
    ただし、周辺装置はメスコネクタを使用することもあり、実情としてはっきりとは決まっていません。
    これは、Dサブ25ピンとは異なりDサブ9ピンが正式規格ではなく25ピンを元にした亜流だったことが、いろいろな接続パターンを残す原因になったようです。
    使用する機器のコネクタと結線を確認し、合致するケーブルをうまく選択する必要があります。


    (配線)

    RS232Cの配線

     

    ピン間接続は同じピン番号同士を接続し、送受信ピンだけの場合は2ピン同士、3ピン同士、5ピン同士で接続するだけです。

    そのため、PCと周辺装置間用のケーブルとして、ストレートケーブルと呼ばれるものが売られています。

    ケーブルは、他のピンも接続されていることが普通ですが、最近では一部の周辺機器を除き実際に使うことはほとんどありません。

     
    (ストレートケーブル)

    RS232Cのストレートケーブル

     
     

    次に、PC同士や周辺装置同士を接続するときは、送信・受信信号がそのままでは衝突してしまうため、2番及び3番はお互い交差するように配線されます。

    この交差から一般的にはクロスケーブルまたはリバースケーブルと呼ばれます。


    (クロスケーブル/リバースケーブル)

    RS232Cのクロスケーブル




     
    その他に、ケーブルの長さを延長したいときに使用する延長ケーブルと呼ばれるものがあり、以下のようになります。
    この延長ケーブルは、配線はストレートケーブルと同じですが、コネクタの雌雄がメスーオスとなります。
    尚、周辺装置側をオスではなくメスコネクタで製作した場合などは、この延長ケーブルを使うと、そのまま接続できます。


    (延長ケーブル)




    ケーブルはコネクタのオスメスがあり、また、使用する機器によっていろいろ異なるので、ややこしいのですが、基本は自分が使う装置のコネクタ形状と内部配線を見て、それにあったケーブルを使うことです。

    また、コネクタには、コネクタ同士を固定するためにネジが装備されています。
    通常、オスコネクタはメスネジ(穴の開いた側)、メスコネクタはオスネジとなっています。
    自作などで、メスコネクタを周辺装置のケースなどに埋め込み使用する場合は、延長ケーブルで接続すると、周辺装置側はねじ止めできなくなるので注意が必要です。
     
     

     

    5.電気的特性

     

    通信に関しては電気的な取り決めもされています。

    しかし、RS232Cの回路を一から自作する場合を除き、ICが勝手に変換してくれますので、電圧などは全く気にする必要はありません。

    数値は参考程度にご覧ください。

     

      ・受信側インピーダンス:3kΩ〜7kΩ

      ・ケーブルの容量+負荷の容量:2500pF以下

      ・送信側出力電圧:±3V〜±15V(接続時)、25V以下(開放時)

      ・’1’判定電圧:−3V以下

      ・’0’判定電圧:+3V以上

     

     

     

    6.通信フォーマット

     

    通信フォーマットは一般的にはUARTと同じく調歩同期式と呼ばれる方式で送受信を行います。

    UARTを電圧変換してRS232Cとすることが多いことを考えると当然といえば当然の事となります。

    調歩同期式については「UART その1 基本」の説明をご覧ください。
     

     



    7.RS232C規格の信号を機器内で使用できる信号に変換する

    機器内部で信号を使用したい場合、RS232C規格の信号を直接扱うことはほとんどの場合困難です。
    よって、機器内部で使用できる信号レベルに変換する必要があります。



    (UARTとRS232Cの相互変換回路の一例)

    以下はUART−RS232C変換モジュールを使用した変換の一例です。
    安定化電源回路を内蔵したオールインワンタイプのモジュールで、配線するだけで非常に簡単にレベル変換を行うことができます。


     

     

     

    このモジュールのCN1 5番ピンにPCなどのRS232C信号を印加するとUART電圧にレベル変換された信号となってCN2 4番ピンから出力されます。
    逆に、CN2 3番ピンに印加されたUART電圧はモジュール内回路でRS232C信号に変換されCN1 4番ピンから出力されます。
    RS232Cポートを持つPCやUSB−RS232C変換器などにCN1の 3・4・5番ピンを接続するだけでマイコンとPCが通信できる環境が整います。



     

     

    RS232Cは、最近のPCではUSBに取って代わられましたが、組込系・FAなどでは十分現役の規格です。

    ぜひマスターしておきましょう。

     

     

     



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