RS232

Der Begriff EIA-232, ursprünglich RS-232, bezeichnet einen Standard für eine serielle Schnittstelle, die in den frühen 1960ern von einem US-amerikanischen Standardisierungskommitee (heute EIA - Electronic Industries Alliance) eingeführt wurde.

Mainframes und Text-Terminals sind unter Zuhilfenahme von Modems durch Punkt-zu-Punkt-Verbindungen über die Telefonleitung ähnlich wie Fernschreiber zusammengeschlossen worden. Die Übertragung der Daten bei beiden Systemen erfolgte sequenziell.

Die aktuelle amerikanische Version heißt offiziell ANSI/EIA/TIA-232-F-1997 und ist aus dem Jahr 1997. Die aktuell in den USA und Europa übliche Bezeichnung ist RS-232 (RS steht dabei für Radio Sector, womit die ursprünglich zuständige Abteilung der Behörde gemeint ist, wird aber heute als Recommended Standard gelesen). Zur Frage der korrekten Bezeichnung siehe den Abschnitt Kennzeichnung von Standards bei EIA - Electronic Industries Alliance.

EIA-232 definiert die Verbindung zwischen dem Terminal (DTE, data terminal equipment) und dem Modem (DCE, data communication equipment), was Timing, Spannungspegel, Protokoll und Stecker betrifft. Allgemein sind die Parameter unter Serielle Datenübertragung erläutert.

Weitere Übertragungsstandards wie RS-422, RS-485 findet man unter der Rubrik Serielle Schnittstelle.

* Die Übertragung erfolgt in Wörtern. Ein Wort entspricht dabei je nach Konfiguration 5 bis 9 Bits, in dem dann ein einzelnes Zeichen kodiert ist. Meistens erfolgt die Kodierung gemäß ASCII. Häufig kommen auch (ASCII-)Steuercodes für die Ansteuerung eines Terminals wie VT100 zum Einsatz, diese sind im RS232 Standard jedoch nicht definiert. Üblich ist daher, 7 bzw. 8 Datenbits zu übertragen.

* Eine EIA-232-Verbindung arbeitet (bit-)seriell mit je einer Datenleitung für beide Übertragungsrichtungen. Das heißt, die Bits werden nacheinander auf einer Leitung übertragen, im Gegensatz zur parallelen Datenübertragung. Die dafür nötige Seriell-Parallel-Wandlung geschieht meistens in sog. UARTs (entweder als integriertes Modul in einem Microcontroller oder als Stand-Alone-Baustein).
Die EIA-232 wird deshalb häufig salopp „serielle Schnittstelle“ genannt, obwohl es zahllose andere serielle Schnittstellenarten gibt.

* Die Datenübertragung erfolgt asynchron. D.h. der Zeitabstand zwischen den zu übertragenen Worten kann beliebig lang sein. Die Synchronisation in die Übertragung erfolgt durch den Empfänger als sogenannte Wortsynchronisation, also am Anfang und am Ende des Wortes.
Die Synchronisation des Abfragetaktes des Empfängers geschieht mit dem Start der Übertragung auf der Datenleitung. Der Empfänger synchronisiert sich in die Mitte des sogenannten Startbits (1 Bit vor den Datenbits) und taktet die folgenden Bits des Datenwortes mit "seiner" Baudrate ab.
Damit das funktioniert, muss die Baudrate von Sender und Empfänger ungefähr (bis auf einige Prozent) übereinstimmen. Jedes übertragene Wort muss somit von einem Startbit (logischer Wert 0) eingeleitet und 1, 1,5 oder 2 Stopbit(s) (logischer Wert 1) abgeschlossen werden.
Zwischen Start- und Stopbit(s) werden die eigentlichen Nutzdaten (Datenbits) über die Taktzeit unverändert (NRZ-codiert) übertragen.

* EIA-232 ist eine Spannungsschnittstelle (im Gegensatz z.B. zu einer Stromschnittstelle). Die Information (Bit) wird durch eine elektrische Spannung kodiert.
Für die Datenleitungen (TxD und RxD) wird eine negative Logik verwendet, wobei eine Spannung zwischen −3 Volt und −15 Volt (ANSI/EIA/TIA-232-F-1997) eine logische Eins und eine Spannung zwischen +3 Volt und +15 Volt eine logische Null darstellt. Signalpegel zwischen −3V und +3V gelten als undefiniert.
Bei den Steuerleitungen (DCD, DTR, DSR, RTS, CTS und RI) wird der aktive Zustand durch eine Spannung zwischen +3 Volt und +15 Volt dargestellt, der inaktive Zustand durch eine Spannung zwischen −3 Volt und −15 Volt. Man beachte jedoch dass die hier angegebenen (und mehrheitlich benutzten) Bezeichnungen für die Steuerleitungen im original Standard so nicht vorkommen. Dort sind lediglich gewisse Schaltkreise beschrieben die diesen Bezeichnungen zwar zugeordnet werden können, die im Standard aber anders benannt sind.
Die oben angegebenen Spannungen beziehen sich auf die Empfänger (Eingänge). Bei den Sendern (Ausgänge) muss die Spannung mindestens +5V bzw. -5V an einer Last von 3…7 kΩ betragen, um genügend Störabstand zu gewährleisten.

* Als Steckverbindung wurden nach der ursprünglichen Norm 25-polige Sub-D-Stecker für DTE und -Buchsen für DCE benutzt. Da viele der 25 Leitungen reine Drucker- bzw. Terminal-Steuerleitungen aus der elektromechanischen Ära sind, die für die meisten Verbindungen mit moderneren Peripheriegeräten nicht benötigt werden, haben sich heute 9-polige Sub-D-Stecker und Buchsen etabliert, welche häufig DB-9 genannt werden oder korrekter DE-9. Diese waren beim IBM PC/AT ursprünglich als reine Notlösung zum Platzsparen eingeführt worden (damals ging es darum, den Stecker zusammen mit einer ebenfalls verkleinerten Centronics-Schnittstelle auf einer Steckkarte unterzubringen). Der 9-polige Stecker ist daher auch nicht in der RS-232 Norm zu finden, sondern im Standard EIA/TIA-574. Für die EIA-232 Datenübertragung werden selten auch noch andere Konnektoren benutzt wie z. B. RJ45 (spezifiziert in EIA/TIA 561) oder komplett firmenspezifische.

* Zur Vermeidung von Datenverlusten muss der Empfänger die Datenübertragung anhalten können, wenn keine weiteren Daten mehr verarbeitet werden können. Dieser sogenannte Handshake kann auf zwei Arten realisiert werden, entweder softwareseitig über bestimmte Steuercodes oder über spezielle Leitungen.

* Beim Software-Handshake sendet der Empfänger zur Steuerung des Datenflusses spezielle Zeichen an den Sender. Entsprechend werden für die Datenübertragung lediglich 3 Leitungen (RxD, TxD und Gnd) benötigt, aber diese Art Handshake ist nur dann möglich, wenn die beiden Steuercodes in den Nutzdaten nicht vorkommen. Beim Xon/Xoff-Protokoll sendet der Empfänger zur Steuerung des Datenflusses spezielle Zeichen an den Sender (Xon = 11h und Xoff = 13h).

* Beim Hardware-Handshake steuert der RxD-Empfänger über Steuerleitungen die Handshake-Eingänge CTS, DSR und DCD des TxD-Senders mit seinen Handshake-Ausgängen RTS -> CTS und DTR -> DSR & DCD. Ein Minimal-Interface mit Hardware-Handshake besteht demzufolge aus 5 Leitungen (TxD, RxD, Gnd, RTS und CTS).

* Grundsätzlich sind Simplex-, Halb-, und Vollduplex Verbindungen möglich.

* Im Standard ist auch eine 25-polige Variante mit zwei unabhängigen Datenkanälen (jeweils mit Sende- und Empfangsleitungen) spezifiziert, die in der Praxis jedoch sehr selten anzutreffen ist.

* Spezielle Baudraten oder Paritätsverfahren sind im Standard nicht festgelegt.

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