TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO
LẬP TRÌNH NHÚNG
Đề tài: Tìm hiểu chuẩn giao tiếp cổng nối tiếp
RS-232
Giáo viên hướng dẫn: TS. Phạm Văn Hà
Sinh viên thực hiện: Trần Thế Trung
Trần Sỹ Quân
Nguyễ Vũ Hiệp

Hà Nội ngày 12 tháng 4 năm 2016


MỤC LỤC
Chương I.
MỞ ĐẦU...........................................................................................................................4
Tên đề tài.......................................................................................................................4
Lý do chọn đề tài..........................................................................................................4
Mục đích – mục tiêu.....................................................................................................4
1. Tên đề tài...................................................................................................................5
2. Lý do chọn đề tài.......................................................................................................5
3. Mục đích – Mục tiêu..................................................................................................5
Nắm bắt được khái niệm tính năng của chuẩn giao tiếp..............................................5
Đánh giá được ưu nhược điểm.....................................................................................5
Tìm hiểu được nguyên lý hoạt động của chuẩn giao tiếp RS-232...............................5
NỘI DUNG.......................................................................................................................6
Tổng quan về chuẩn nối tiếp........................................................................................6
Giới thiệu về chuẩn nối tiếp RS-232............................................................................6
4. Tổng quan về chuẩn nối tiếp.....................................................................................7

a. Cổng song song..........................................................................................................7
Cổng song song là một cổng thường được dùng kết nối máy in vào máy tính trong
thời gian trước đây. Tuy nhiên chúng còn được sử dụng kết nối đến nhiều thiết bị
khác với một tốc độ cao hơn so với cổng nối tiếp........................................................7
b. USB............................................................................................................................7
USB (Universal Serial Bus) là một chuẩn kết nối tuần tự đa dụng trong máy tính.
USB sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính, chúng thường được thiết
kế dưới dạng các đầu cắm cho các thiết bị tuân theo chuẩn cắm-là-chạy mà với tính
năng cắm nóngthiết bị (nối và ngắt các thiết bị không cần phải khởi động lại hệ
thống).............................................................................................................................7
c. IEEE 1394..................................................................................................................7
IEEE 1394 là một chuẩn giao tiếp với băng thông cao do IEEE (Institute of
Electrical and Electronic Engineers) công bố vào cuối năm 1995 (theo thứ tự công
bố chuẩn thứ 1394 như một sự tình cờ hoặc là lý do để chuẩn này được đặt tên như
vậy).................................................................................................................................7
5. Giới thiệu chuẩn nối tiếp RS-232..............................................................................8
Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao........................................................8
Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện...............8
Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua công nối tiếp.....8
2


Có chiều dài đảm bảo dữ liệu giới hạn, nếu quá giới hạn dữ liệu có thể bị nhiễu
hoặc bị tiêu hao..............................................................................................................8
Trong chuẩn RS232 có mức giới hạn trên và dưới (logic 0 và 1) là +-12V................9
Hiện nay đang được cố định trở kháng tải trong phạm vi từ.......................................9
3000 ôm - 7000 ôm.......................................................................................................9
Mức logic 1 có điện áp nằm trong khoảng -3V đến -12V, mức logic 0 từ.................9
+-3V đến 12V...............................................................................................................9
Tốc độ truyền nhận dữ liệu cực đại là 100kbps ( ngày nay có thể lớn hơn)...............9

Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF..........................................................9
Trở kháng tải phải lớn hơn 3000 ôm nhưng phải nhỏ hơn 7000 ôm...........................9
Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng nối tiếp
RS232 không vượt qua 15m nếu chúng ta không sử model.........................................9
Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn :
50,75,110,750,300,600,1200,2400,4800,9600,19200,28800,38400....56600,115200
bps..................................................................................................................................9
KẾT LUẬN.....................................................................................................................18
Kết quả quả đạt được..................................................................................................18
6. Kết quả đạt được......................................................................................................19
Nắm bắt tổng quan về chuẩn nối tiếp.........................................................................19
Nhận biết chuẩn nối tiếp RS232.................................................................................19
Nắm được nguyên lý hoạt động.................................................................................19
Tài liệu tham khảo...........................................................................................................20

3


MỞ ĐẦU

Nội dung chính:
-

Tên đề tài
Lý do chọn đề tài
Mục đích – mục tiêu

4



1. Tên đề tài
Tìm hiểu chuẩn giao tiếp cổng nối tiếp RS-232
2. Lý do chọn đề tài
Ngày nay các thiết bị đo lường, điều khiển ... đều phải giao tiếp với máy
tính để quan sát thông số và chế độ hoạt động của thiết bị như thế nào? Chuẩn
giao tiếp được coi là đơn giản và dễ dùng đó là RS232. Hầu như các thiết bị đều
được giao tiếp với máy tính thông qua chuẩn này.
Chính vì thế qua đề tài này chúng em xin nói về cơ bản chuẩn giao tiếp
RS232: Tổng quan chung về RS232, Sơ đồ ghép nối, Giao diện phần mềm.
3. Mục đích – Mục tiêu
- Nắm bắt được khái niệm tính năng của chuẩn giao tiếp.
- Đánh giá được ưu nhược điểm.
- Tìm hiểu được nguyên lý hoạt động của chuẩn giao tiếp RS-232.

5


NỘI DUNG

Nội dung chính:
-

Tổng quan về chuẩn nối tiếp
Giới thiệu về chuẩn nối tiếp RS-232

6


4. Tổng quan về chuẩn nối tiếp
4.1 Giới thiệu

Cổng nối tiếp (Serial port) là một cổng thông dụng trong các máy tính trong các
máy tính truyền thống dùng kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính như: bàn
phím, chuột điều khiển, modem, máy quét...Cổng nối tiếp còn có tên gọi khác như:
Cổng COM, communication.
Mặc dù khái niệm cổng nối tiếp có thể được hiểu theo một nghĩa khác: Các cổng
hoạt động theo nguyên lý "nối tiếp", nhưng bài này chỉ nói đến các loại cổng nối
tiếp được hiểu như COM, RS-232...mà không phải nói đến một nghĩa rộng hơn nó
Ngày nay, do tốc độ truyền dữ liệu chậm hơn so với các cổng mới ra đời nên các
cổng nối tiếp đang dần bị loại bỏ trong các chuẩn máy tính hiện nay, chúng được
thay thế bằng các cổng có tốc độ nhanh hơn như: USB, FireWire...
Cổng nối tiếp thường được tích hợp sẵn trên các máy tính cá nhân từ giữa năm
1990 trong các hệ thống máy tính cá nhân sử dụng CPU thế hệ thứ tư (486). Chúng
thường được tích hợp sẵn trên các bo mạch chủ để thuận tiện hơn mà không cần sử
dụng các bo mạch riêng cho chúng.
4.2 Một số chuẩn nối tiếp
a. Cổng song song
Cổng song song là một cổng thường được dùng kết nối máy in vào máy tính
trong thời gian trước đây. Tuy nhiên chúng còn được sử dụng kết nối đến nhiều
thiết bị khác với một tốc độ cao hơn so với cổng nối tiếp.
b. USB
USB (Universal Serial Bus) là một chuẩn kết nối tuần tự đa dụng trong máy
tính. USB sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính, chúng thường
được thiết kế dưới dạng các đầu cắm cho các thiết bị tuân theo chuẩn cắm-làchạy mà với tính năng cắm nóngthiết bị (nối và ngắt các thiết bị không cần phải
khởi động lại hệ thống).
c. IEEE 1394
IEEE 1394 là một chuẩn giao tiếp với băng thông cao do IEEE (Institute of
Electrical and Electronic Engineers) công bố vào cuối năm 1995 (theo thứ tự
công bố chuẩn thứ 1394 như một sự tình cờ hoặc là lý do để chuẩn này được
đặt tên như vậy)


7


5. Giới thiệu chuẩn nối tiếp RS-232
5.1 Chuẩn nối tiếp RS-232
Chuẩn RS-232 (RS: Recommended Standard) lần đầu tiên được giới thiệu vào
năm 1964 bới Hiệp hội Kỹ thuật điện tử EIA.
Ngày nay các thiết bị đo lường, điều khiển ... đều phải giao tiếp với máy tính để
quan sát thông số và chế độ hoạt động của thiết bị. Chuẩn giao tiếp được coi là
đơn giản và dễ dùng đó là RS232. Hầu như các thiết bị đều được giao tiếp với
máy tính thông qua chuẩn này. Nó là một chuẩn giao tiếp nối tiếp dùng định
dạng không đồng bộ, kết nối nhiều nhất là hai thiết bị. Các máy tính thường có 1
hoặc 2 cổng nối tiếp theo chuẩn RS232 được gọi là cổng Com. Chúng được
dùng ghép nối cho chuột, modem, thiết bị đo lường...
Chiều dài kết nối lớn nhất cho phép để đảm bảo dữ liệu là 12.5 đến 25.4m
(trong thực tế chiều dài kết nối càng ngắn càng tốt), chuẩn tốc độ công nghiệp
là 19,2 kb/s và một chuẩn hay sử dụng là 2,4kb/s, 9,6kb/s, 115,2kb/s... Ý nghĩa
của chuẩn truyền thông nối tiếp nghĩa là trong một thời điểm chỉ có một bit được
gửi đi dọc theo đường truyền.
Có 2 phiên bản RS232 được lưu hành trong thời gian tương đối dài là RS232B
và RS232C. Nhưng cho đến nay thì phiên bản RS232B cũ thì ít được dùng còn
RS232C hiện vẫn được dùng và tồn tại thường được gọi là tên ngẵn gọn là
chuẩn RS232
Trên main máy tính có loại 9 chân hoặc lại 25 chân tùy vào đời máy và main của
máy tính. Việc thiết kế giao tiếp với cổng RS232 cũng tương đối dễ dàng, đặc
biệt khi chọn chế độ hoạt động là không đồng bộ và tốc độ truyền dữ liệu thấp.
5.2 Đánh giá
Ưu điểm:
-


Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao
Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện
Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua công nối
tiếp
Nhược điểm:
-

Có chiều dài đảm bảo dữ liệu giới hạn, nếu quá giới hạn dữ liệu có thể bị
nhiễu hoặc bị tiêu hao.

8


5.3 Những đặc điểm cần lưu ý
- Trong chuẩn RS232 có mức giới hạn trên và dưới (logic 0 và 1) là +-12V.
- Hiện nay đang được cố định trở kháng tải trong phạm vi từ
3000 ôm - 7000 ôm.
- Mức logic 1 có điện áp nằm trong khoảng -3V đến -12V, mức logic 0 từ
+-3V đến 12V
- Tốc độ truyền nhận dữ liệu cực đại là 100kbps ( ngày nay có thể lớn hơn)
- Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF
- Trở kháng tải phải lớn hơn 3000 ôm nhưng phải nhỏ hơn 7000 ôm..
- Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng nối
tiếp RS232 không vượt qua 15m nếu chúng ta không sử model.
- Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn :
50,75,110,750,300,600,1200,2400,4800,9600,19200,28800,38400....56600,1
15200 bps
5.4 Các mức điện áp đường truyền
Mức điện áp của tiêu chuẩn RS232( chuẩn thường được dùng bây giờ) được mô tả
như sau:

Mức logic 0: +3V, +12V (SPACE)
Mức logic 1: -12V, -3V. (MARK)
Các mức điện áp trong phạm vi từ -3V đến 3V là trạng thái chuyển tuyến. Chính vì
từ -3V tới 3V là phạm vi không được định nghĩa, trong trường hợp thay đổi giá trị
logic từ thấp lên cao hoặc từ cao xuống thấp, một tín hiệu phải vượt qua quãng quá
độ trong một thời gian ngắn hợp lý. Điều này dẫn tới việc phải hạn chế về điện dung
của các thiết bị tham gia và của cả đường truyền. Tốc độ truyền dẫn tối đa phụ thuộc
vào chiều dài của dây dẫn.Đa số các hệ thống hiện nay chỉ hỗ trợ với tốc độ 19,2kbit/s.

9


5.5 Sơ đồ chân công kết nối
Các máy tính thường có một hoặc hai cổng nối tiếp theo chuẩn RS232 được gọi là
cổng COM. Chúng được dùng để ghép nối cho chuột, modem, thiết bị đo lường…Trên
main máy tính có loại 9 chân hoặc loại 25 chân tùy vào đời máy và main của máy tính

Cổng COM có hai dạng: đầu nối DB25 (25 chân) và đầu nối DB9 (9 chân) mô tả
như:

D25 DB9
1
2
3
4
5
6
7

3

2
7
8
6
5

8

1

20
22
23

4
9
-

24

-

15

-

17

-


18

-

Tín
Hướng
Mô tả
hiệu truyền
Protected ground: nối đất bảo vệ
TxD
DTE -> DCE Transmitted data: dữ liệu truyền
RxD DCE -> DTE Received data: dữ liệu nhận
RTS
DTE -> DCE Request to send: DTE yêu cầu truyền dữ liệu
CTS
DCE -> DTE Clear to send: DCE sẵn sàng nhận dữ liệu
DSR DCE -> DTE Data set ready: DCE sẵn sàng làm việc
GND Ground: nối đất (0V)
Data carier detect: DCE phát hiện sóng mang dữ
DCD DCE->DTE
liệu
DTR DTE->DCE Data terminal ready: DTE sẵn sàng làm việc
RI
DCE->DTE Ring indicator: báo chuông
DSRD DCE->DTE Data signal rate detector: dò tốc độ truyền
Transmit Signal Element Timing: tín hiệu định
TSET DTE->DCE thời
truyền đi từ DTE
Transmitter Signal Element Timing: tín hiệu định
TSET DCE->DTE thời

truyền từ DCE để truyền dữ liệu
Receiver Signal Element Timing: tín hiệu định
RSET DCE->DTE thời
truyền từ DCE để truyền dữ liệu
LL
Local Loopback: kiểm tra cổng
10


21

-

RL

DCE->DTE

14
16
19
13

-

DTE->DCE
DCE->DTE
DTE->DCE
DCE->DTE

12


-

DCE->DTE

Secondary Received Line Signal Detector

25
9
10
11

-

STxD
SRxD
SRTS
SCTS
SDSR
D
TM

Remote Loopback: Tạo ra bởi DCE khi tín hiệu
nhận
từ DCE lỗi
Secondary Transmitted Data
Secondary Received Data
Secondary Request To Send
Secondary Clear To Send


Test Mode
Dành riêng cho chế độ test
Dành riêng cho chế độ test
Không dùng

Định dạng của khung truyền dữ liệu theo chuẩn RS-232 như sau:

11


12


5.6 Dạng tín hiệu truyền mô tả như sau:
Truyền dữ liệu qua cổng nối tiếp RS232 được thực hiện không đồng bộ. Do vậy nên
tại một thời điểm chỉ có một bit được truyền. Bộ truyền gửi một bit bắt đầu (bit start)
để thông báo cho bộ nhận biết một ký tự sẽ được gửi đến trong lần truyền bit tiếp
theo. Bit này luôn bắt đầu bằng mức 0. Tiếp theo đó là các bit dữ liệu (bit data) được
gửi dưới dạng mã ASCII (có thể là 5,6,7, hay 8 bit dữ liệu) sau đó là một Parity bit
(kiểm tra bit chẵn, lẻ hay không) và cuối cùng là bit stop (còn gọi là bit dừng) có thể
là 1 hay 2 bit Stop.
Tốc độ baud.
Đây là một tham số đặc trưng của RS232. Tham số này chính là
đặc trưng cho quá trình truyền dữ liệu qua cổng nối tiếp RS232 là tốc
độ truyền nhận dữ liệu hay còn gọi là tốc độ bit. Tốc độ bit được
định nghĩa là số bit truyền được trong thời gian 1 giây. Tốc độ bit này
phải được thiết lập ở bên phát và bên nhận đều phải có tốc độ
như nhau ( tốc độ giữa vi điều khiển và máy tính phải chung nhau
một tốc độ truyền bit).
Ngoài tốc độ bit còn một tham số để mô tả tốc độ truyền là tốc độ

baud. Tốc độ baud liên quan đến tốc độ mà phân tử mã hóa dữ liệu
được sử dụng để diễn tả bit được truyền, còn tốc độ bit thì phản ánh
tốc độ mà phân tử mã hóa dữ liệu được sử dụng để diễn tả bit được
truyền. Vì một phần tử báo hiệu sự mã hóa một bit nên khi đó hai tốc
độ bit và tốc độ baud là phải đồng nhất.
Một số tốc độ baud thường dùng: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400,
4800, 9600, 19200, 28800, 38400, 56000, 115200. Trong thiết bị thường dùng
tốc độ baud là 19,2 kbs.
Bit chẵn lẻ hay Parity bit.
Đây là bit kiểm tra lỗi trên đường truyền. Thực chất của quá trình kiểm tra lỗi khi
truyền dữ liệu là bổ sung thêm dữ liệu được truyền để tìm ra hoặc sửa một số lỗi trong
quá trình truyền. Do đó trong chuẩn RS232 sử dụng một kỹ thuật kiểm tra chẵn lẻ.
Một bit chẵn lẻ được bổ sung vào dữ liệu được truyền để thấy số lượng các bit “1”
được gửi trong một khung truyền là chẵn hay lẻ.
Một Parity bit chỉ có thể tìm ra một số lẻ các lỗi như là 1, 3, 5, 7, 9… Nếu như một
bit mắc lỗi thì bit Parity bit sẽ trùng giá trị với trường hợp không mắc lỗi vì thế không
phát hiện ra lỗi. Do đó trong kỹ thuật mã hóa lỗi này không được sử dụng trong trường
hợp có khả năng một vài bit bị mắc lỗi.

13


5.7 Truyền thông giữa hai nút
Sơ đồ kết nối khi dùng cổng nối tiếp

Khi thực hiện kết nối như trên, quá trình truyền phải bảo đảm tốc độ ở đầu phát
và thu giống nhau. Khi có dữ liệu đến DTE, dữ liệu này sẽ được đưa vào bộ đệm và
tạo ngắt. Ngoài ra, khi thực hiện kết nối giữa hai DTE, ta còn dùng sơ đồ sau:

14



Khi DTE1 cần truyền dữ liệu thì cho DTR tích cực -> tác động lên DSR của
DTE2 cho biết sẵn sàng nhận dữ liệu và cho biết đã nhận được sóng mang của
MODEM (ảo). Sau đó, DTE1 tích cực chân RTS để tác động đến chân CTS của DTE2
cho biết DTE1 có thể nhận dữ liệu. Khi thực hiện kết nối giữa DTE và DCE, do tốc độ
truyền khác nhau nên phải thực hiện điều khiển lưu lượng. Quá trinh điều khiển này có
thể thực hiện bằng phần mềm hay phần cứng. Quá trình điều khiển bằng phần mềm
thực hiện bằng hai ký tự Xon và Xoff. Ký tự Xon được DCE gởi đi khi rảnh (có thể
nhận dữ liệu). Nếu DCE bận thì sẽ gởi ký tự Xoff. Quá trình điều khiển bằng phần
cứng dùng hai chân RTS và CTS. Nếu DTE muốn truyền dữ liệu thì sẽ gởi RTS để yêu
cầu truyền, DCE nếu có khả năng nhận dữ liệu (đang rảnh) thì gởi lại CTS.
5.8 Sơ đồ ghép nối RS232
Mạch chuẩn giao RS232 dùng IC Max232
Max232 là IC chuyên dùng cho giao tiếp giữa RS232 và thiết bị ngoại vi. Max232 là
IC của hãng Maxim. Đây là IC chay ổn định và được sử dụng phổ biến trong các mạch
giao tiếp chuẩn RS232. Giá thành của Max232 phù hợp (12K hay 10K) và tích hợp
trong đó hai kênh truyền cho chuẩn RS232. Dòng tín hiệu được thiết kế cho chuẩn
RS232 . Mỗi đầu truyền ra và cổng nhận tín hiệu đều được bảo vệ chống lại sự phóng
tĩnh điện ( hình như là 15KV). Ngoài ra Max232 còn được thiết kế với nguồn +5V
cung cấp nguồn công suất nhỏ.
Mạch giao tiếp như sau :

15


Mạch chuẩn giao tiếp RS232 dùng DS275
Đây cũng là IC của hãng Maxim. DS275 được dùng trong các mạch giao tiếp của
chuẩn RS232 nhưng do nó chỉ là bán song công và dùng trong các thiết kế công suất
nhỏ.


Mạch chuẩn giao tiếp RS232 dùng transitor
Mạch sử dụng 2 transior để giao tiếp RS232.

16


17


KẾT LUẬN

Nội dung chính:
-

Kết quả quả đạt được

18


6. Kết quả đạt được
- Nắm bắt tổng quan về chuẩn nối tiếp.
- Nhận biết chuẩn nối tiếp RS232
- Nắm được nguyên lý hoạt động

19


Tài liệu tham khảo
[1] s/documents/rs232-rs485-55b0824e4924b.html.

[2] />[3] />[4] />
20