_________________________________________________Chương 5 Các chuẩn giao
tiếp
V - 1
¡ CHƯƠNG 5

các chuẩn giao tiếp

 GIAO TIẾP DÙNG DÒNG ĐIỆN VÒNG 20 mA
 CHUẨN GIAO TIẾP RS232D
 Đăc tính cơ
 Đặc tính điện
 Chức năng
 CHUẨN GIAO TIẾP RS449, 422A & 423A
___________________________________________________________________________
____

Vấn đề kết nối các thiết bị truyền thông sẽ trở nên hỗn loạn một khi có rất nhiều thiết
bị của nhiều hãng sản xuất khác nhau được phép kết nối vào hệ thống thông tin quốc gia.
Thấy trước điều đó, Hiệp Hội Kỹ Nghệ Điện Tử (EIA) đã cho ra đời các chuẩn giao tiếp để
chuẩ
n hóa việc kết nối các thiết bị nói trên.
Khi máy tính (DTE) và các thiết bị truyền dữ liệu (DCE) khác được đặt trong cùng
một tòa nhà, chúng có thể được nối với nhau một cách kinh tế bằng những dây truyền hoặc
những mạch giao tiếp nối tiếp hoạt động ở băng tần cơ bản (dải nền).
Trong trường hợp trở kháng ra và tín hiệu TTL của UART không thích hợp để phát
trực tiếp lên đường dây, ta phả
i dùng mạch kích phát và thu, những mạch này cho phép sử
dụng các mức điện áp hoặc dòng điện lớn hơn tiêu chuẩn của IC số.
Chương này sẽ bàn đến một số chuẩn giao tiếp của EIA thỏa mãn các giao thức tầng
1, tức các tiêu chuẩn liên hệ đến tính năng vật lý của đường truyền, các đặc tính điện của tín
hiệu và cách sử dụng các bộ kết nối và các chân ra.

Điều kiện hoạt động hữu hiệu của hệ thống dùng dòng điện vòng là phải có một sự
cách ly tốt giữa dòng điện vòng và mạch thu. Ngoài ra để bảo đảm giá trị của nguồn dòng
không bị ánh hưởng bởi đường dây trở kháng ra của máy phát phải rất lớn so với trở kháng
đường dây.
Ngày nay, ghép nối quang thường được sử dụng như là một phương tiện cách ly rất
tố
t. Sự tắt mở của dòng điện được biến thành sự tắt mở của chùm tia sáng được dò ra bởi
transistor quang. (H 5.2) mô tả một hệ thống dùng dòng điện vòng ghép nối quang.
(H 5.2)
Ở phần phát, giả sử dữ liệu đến từ ngã TxD của UART là bit 1, các transistor dẫn,
dòng điện 20 mA chạy qua phần thu làm led phát sáng, transistor ghép quang dẫn đưa ngã ra
lên cao (sau khi qua cổng đảo), tín hiệu này được truyền đến UART trên đường RxD. Nếu tín
hiệu phát là bit 0 trên đường TxD, do không có dòng điện chạy qua, led không phát sáng,
transistor ghép quang ngưng ta được bit 0 trên đường RxD.

Hệ thống dùng dòng điện vòng chỉ sử dụng cho khoảng cách nhỏ hơn 500m. Để
truyền khoảng cách xa hơn 500m, người ta dùng modem mà chúng ta sẽ
bàn đến trong một
chương khác.

5.2 CHUẩN GIAO TIếP RS-232D (EIA 530)
Chuẩn giao tiếp RS-232 của EIA được phát hành lần đầu tiên vào năm 1962, đến năm
1969 ra đời thế hệ thứ 3 là chuẩn RS-232C, hiện thời cũng còn được dùng rộng rãi và năm
1987 RS-232D xuất hiện. RS-232D có thể xem là cải tiến của RS-232C, có hai điểm khác biệt
giữa hai chuẩn này là
- RS-232D xác định nối cáp riêng biệt cho nó trong khi RS-232C thì có thể dùng nhiều
loại đầu nối khác nhau (trong thực tế RS-232C đã sử dụng nối cáp mà hiện nay là chuẩn c

kiện ON (hay TRUE) và từ -5V đế
n -15V tương ứng với điều kiện OFF (hay FALSE)
Ở chuẩn giao tiếp này, mức nhiễu được giới hạn là 2V. Do đó ngưỡng nhỏ nhất của
ngã vào là ± 3V. Điện áp lớn nhất trên đường dây khi không tải là ± 25V.
Một số đặc điểm về điện khác :
* Điện trở tải R
L
có giá trị trong khoảng từ 3 kΩ đến 7 kΩ
* Điện dung tải C
L
không quá 2500 pF
* Để ngăn chận sự dao động, tốc độ thay đổi điện áp (slew rate) không được vượt quá
30V/µs
* Thời gian chuyển mức tín hiệu từ ON sang OFF hay ngược lại:
- Đối với các đường điều khiển, không được vượt quá 1ms.
- Đối với các đường dữ liệu không được vượt quá 4% thời gian của một bit
hoặc 1ms.
* Tốc độ truyền dữ liệu là 20 kbps và không quá 15m. 5.2.3 Chức năng
Tóm tắt chức năng của RS-232D cho ở bảng 5.1 . Những mạch trao đổi nhóm thành
các loại:
- Dữ liệu - Điều khiển - Định thời và - Đất.
RS-232D có có thể truyền song công hoặc bán song công.
Khi đề cập tới chức năng của RS-232 nói chung, chúng ta không phân biệt giữa chân,
đường dây và tín hiệu vì một chân luôn luôn nối với một đường dây và chỉ sử dụng cho loại
tín hiệu duy nhất.
Có 14 đườ
ng điều khiển: 8 đường đầu tiên trong bảng liên hệ đến việc truyền dữ liệu

18/LL
25/TM

15/DB
24/DA
17/DD

7/AB
1
Tín hiệu dữ liệu
Transmitted Data
Received Data
Secondary trans. Data
Secondary Rece. Data
Tín hiệu điều khiển
Request to send
Clear to send
DCE Ready
DTE Ready
Ring Indicator
Received Line Signal Detector
Signal quality Detector
Data Signal rate select
Secondary Request to send
Secondary clear to send
Secondary RLSD
Remote loop back
1
Local loop back
2


DCE → DTE
DTE → DCE
DCE → DTE

N/A
N/A

Send data (TD,SD)
(RD)
New Synch (NS)
Divided Clock Transmit (DCT)

(RS,RTS)
(CS, CTS)
Data set Ready, M
odem Ready (DSR)
Data Terminal Ready (DTR)
(RI)
(RLSD, Carrier on detect, COD)
(SQ)
(SS) Local mode (LM)-Asynch. modem

Serial clock transmit (SCT)

chọn trước) giữa RTS và CTS.
- Clear To Send (5): DCE gần báo cho DTE là nó sẵn sàng truyền tín hiệu
* Khi vận hành theo chế độ ngắt sóng mang, mạch này lên ON 48,5 ms sau khi
modem nhận tín hiệu RTS (đây là thời gian máy thu dùng để kiểm tra (training) chuỗi dữ liệu)
và có nghĩa là DCE sẵn sàng truyền tín hiệu.
_________________________________________________________________________________________________________________
Nguyễn Trung Lập Truyền
dữ liệu

_________________________________________________Chương 5 Các chuẩn giao
tiếp
V - 5
* Khi vận hành theo chế độ sóng mang liên tục, modem sẽ đưa đường dây này lên
ON sau một thời trễ xác định kể từ lúc nhận được tín hiệu RTS.
- DCE Ready (6): DCE gần báo cho DTE là nó sẵn sàng phát và thu tín hiệu, nó
không ở chế độ TEST. Trạng thái ON của đường dây không có nghĩa là một kênh truyền tin
đã được thiết lập với đài xa.
- DTE Ready (20): DTE sẵn sàng vận hành.
- Ring Indicator (22): DCE báo cho DTE gần là nó đã nhận được tín hiệu chuông.
- Received Line Signal Detector (8): Chân này lên ON 45 ms sau khi DCE nhận tín
hiệu sóng mang (hay 41 ms sau khi chân SQ (signal quality detect) lên ON), trong khoảng
thời gian này modem thu kiểm tra (training) chuỗi dữ liệu tới và điều chỉnh mạch điều hợp
cân bằng (adaptive equalizer) đồng thời đi vào chế độ đồng bộ với sóng mang thu. Mạch này
phải lên ON trước khi dữ liệu có thể nhận được bởi mạch RD.
- Signal Quality Detector (21): Mạch này báo có nhận được sóng mang hay không.
Mạch lên ON khi nhận được sóng mang liên tục trong 4 ms hay lâu hơn và OFF sau khi mất
sóng mang 2ms. Với các modem thế h
ệ mới, mạch này còn có chức năng báo khi tín hiệu
nhận được xấu dưới một ngưỡng nào đó để hệ thống có thể thay đổi vận tốc truyền cho phù
hợp.

chân này dùng điều khiển mạch adaptive equalizer trong modem.
- Pin 14 (New Synch): không sử dụng cho chuẩn EIA. Mạ
ch này được dùng cho DCE
ở trạm sơ cấp trong hệ thống nhiều điểm. Trong hệ thống này sự đồng bộ của máy thu (sơ
cấp) với nhiều máy phát thứ cấp cần được thực hiện nhanh. Thường máy thu hay duy trì thông
tin về thời gian của bản tin sau khi bản tin đã chấm dứt, điều này ảnh hưởng đến sự đồng bộ
khi nhận bản tin kế tiếp. Trạ
ng thái ON được câp vào chân này bởi DTE trong khoảng thời
gian 1 ms nhưng không dài hơn khoảng cách hai bản tin để loại bỏ thông tin về thời gian
trước khi nhận bản tin của trạm thứ cấp khác.
_________________________________________________________________________________________________________________

Nguyễn Trung Lập Truyền
dữ liệu

_________________________________________________Chương 5 Các chuẩn giao
tiếp
V - 6
@ Nhóm tín hiệu điều khiển liên hệ đến việc test vòng. Những mạch này cho phép
DTE lệnh cho DCE thực hiện việc test vòng (H 5.4). Những mạch này chỉ có giá trị khi các
modem hay các DCE khác có mạch test vòng , đây là một tính chất mà hầu hết các modem
hiện nay đều có.
- Remote Loop Back (21): Thiết lập DCE xa cho vòng kiểm tra
- Local Loop Back (18): Thiết lập DCE cho vòng kiểm tra từ DTE
- Test Mode

(25): Chỉ DCE gần đang ở điều kiện kiểm tra
* Thực hiện test vòng:
- Để kiểm tra vòng nội bộ, ngã ra của modem máy phát nối với ngã vào của modem
máy thu, ngắt modem khỏi đường phát. Một dòng dữ liệu phát sinh bởi thiết bị của người sử
⎯
⏐
⏐
←

DTE
⎯ ←

→⎯

Transmitter Receiver ⎯ ←

⎯

vòng kiểm tra

Bảng 5.2 Loopback Circuit Settings for RS-232D
Local loopback Remote Loopback
Circuit Condition Circuit Local Interface Remote Interface
DCE Ready
Local Loopback
Remote Loopback
Test Mode
ON
ON
OFF
ON
DCE Ready
Local Loopback
RemoteLoopback
Test Mode
ON
OFF
ON
ON
OFF
OFF
OFF
ON

Dưới đây là vài thí dụ cho thấy việc thực hiện một tác
vụ cụ thể
1 Thủ tục bắt tay truyền bán song công giữa hai điểm : (H 5.5) cho thấy các
đường dữ liệu và các đường điều khiển được nối với nhau như thế nào để thực hiện một tác

Ở bộ phận thu, 2 ms sau khi mất sóng mang, chân SQ xuống OFF và chân RLSD
xuống OFF theo sau tức thờ
i. Bộ phận tạo tín hiệu mark trong modem Terminal tạo ra chuỗi
tín hiệu mark trên đường RD đưa Terminal vào trạng thái nghỉ.
Lưu ý là sự giải điều chế ở máy thu không xảy ra tức thời nên các bit cuối cùng phát
bởi máy tính có thể sẽ bị mất, để tránh điều này, người ta dùng 2 ms trễ từ khi mất sóng mang
cho đến khi chân RLSD xuống OFF.
- Mặc dù chuẩn RS-232 được dùng để kết nối giữa modem và thiết bị đầu cuối như
ng
đôi khi nó cũng được sử dụng để nối hai đầu cuối với nhau, hoặc một máy tính và một máy in
mà không sử dụng các modem.
Trong những trường hợp như vậy, các đường TD và RD phải được nối chéo nhau và
các đường điều khiển cần thiết phải ở TRUE hoặc phải được tráo đổi thích hợp bên trong cáp
nối. Sự nôi cáp của RS-232 mà có sự tráo đổi đường dây gọi là modem rỗng (null modem).
Sơ đồ kế
t nối mẫu cho ở (H 5.6) (H 5.6)

2 Mô tả hoạt động của một hệ thống thu phát qua giản đồ thời gian của các tín
hiệu trên các chân RS-232D. Hệ thống truyền có một số đặc điểm sau đây:
@ Thời trễ RTS/CTS:
- 40ms ngắt sóng mang
- 20ms thời trễ chọn trước cho vận hành theo chế độ sóng mang liên tục.
@ RLSD
_________________________________________________________________________________________________________________
Nguyễn Trung Lập Truyền
dữ liệu


hiệu. Đường TD lên cao chỉ thời gian dữ liệu được phát, tín hiệu trên đường TD là các
bit 1 và 0.
t=70 Do thời trễ truyền, trạm thứ cấp nhận tín hiệu 30 ms sau khi trạm sơ cấp phát. Ý nghĩa
mức cao của đường RD giống như TD. Khi không có dữ liệu trên RD thì đường này
nhận bit 1 phát từ modem. Để tránh nhầm lẫn, điều này không thể hiện trên giản đồ.
t=190 Trạm sơ cấp hoàn tất việ
c phát bản tin dài 150 ms, nó đưa RTS xuống OFF.
t=220 30 ms sau trạm thứ cấp nhận được mẩu tin cuối cùng
_________________________________________________________________________________________________________________
Nguyễn Trung Lập Truyền
dữ liệu

_________________________________________________Chương 5 Các chuẩn giao
tiếp
V - 9
(H 5.7)
t=320 100 ms dành cho trạm thứ cấp turnaround. Tại thời điểm này trạm thứ cấp mở RTS
ON để phát ngay sóng mang cho trạm sơ cấp.
t=350 Modem sơ cấp nhận được sóng mang thứ cấp sau thời trễ truyền .
t=360 Sau 10 ms để dò và training sóng mang, trạm thứ cấp mở RLSD ON. 40 ms sau khi
modem thứ cấp nhận RTS ON từ DTE thứ cấp, nó mở CTS ON và DTE thứ cấp bắt
đầu phát dữ liệu
t=390 30 ms sau trạm khi thứ cấp phát dữ liệu, trạ
m sơ cấp bắt đầu nhận dữ liệu.
t=380 Trạm thứ cấp hoàn tất việc phát dữ liệu và đưa RTS xuống OFF. Modem đưa CTS
xuống OFF theo và ngưng phát sóng mang. Lưu ý là trạm sơ cấp vẫn phát sóng mang
liên tục.


(H 5.8)

5.3 CÁC CHUẨN GIAO TIẾP RS-449, RS-422A & RS-
423A CỦA EIA
Chuẩn giao tiếp họ RS-232 có nhiều hạn chế :
- Tốc độ tín hiệu tối đa là 20 kbps và khoảng cách truyền tối đa là 15m
- Do sử dụng trong điều kiện không cân bằng, khả năng loại trừ nhiễu không cao.
- Các điện áp của RS-232 quá cao đối với các ngã vào/ra của IC hiện nay
- Trong nhiều ứng dụng cần thiết phải có thêm các đường dây nối giữa các modem với
DTE để kiểm tra từ xa
Vào năm 1977, EIA
đưa ra chuẩn giao tiếp mới để khắc phục nhược điểm của RS-232,
đó là RS-449.

5.3.1 Chuẩn giao tiếp RS-449
Chuẩn giao tiếp RS-449 sử dụng nối cáp 37 chân, có nhiều chức năng hơn, có cải thiện
về tốc độ truyền và khoảng cách. 37 đường cơ bản gồm tất cả chức năng đã có trong RS-232C
và có thêm 10 đường mới được giới thiệu trong bảng 5.3 dưới đây

Bảng 5.3 Tín hiệu của EIA RS-449
EIA Circuit
Designation
Pin
number

Name
RS-232
equivalent
Circuit

SF or SR
SI
SQ
4,22
6,24
5,23
8,26
17,35
12,30
11,29
7,25
9,27
13,31
15
19
20
37
1
28
10
14
18
32
36
34
16
2
33
Send Data
Receive Data

RTS
CTS
CD
RI
Sig. GND Chas GND
I
I
I
I
I
I
I
I
I
I
II
II
II
II
I
II
II
II
II
II
II
II

dùng với kích chuẩn RS 423A.
Chuẩn giao tiếp RS-449 không được phổ biến vì sử dụng nối cáp 37 chân, không phù
hợp với chuẩn RS-232 trước đây sử dụng cáp nối DB-25, do đó vào năm 1987 EIA lại đưa ra
2 chuẩn giao tiếp khác sử dụng cáp nối DB-25, đó là RS-422A (cân bằng) và RS-423A
(không cân bằng)
_________________________________________________________________________________________________________________
Nguyễn Trung Lập Truyền
dữ liệu

_________________________________________________Chương 5 Các chuẩn giao
tiếp
V - 12
Sự lựa chọn giữa cân bằng và không cân bằng tùy thuộc vào tốc độ bit. Khi tốc độ
truyền vượt quá 20 kbps, hầu hết các mạch đều sử dụng giao tiếp cân bằng.

5.3.2 Chuẩn giao tiếp RS-422A và RS-423A
- RS-422A là một chuẩn giao tiếp cân bằng, ngã vào là các mạch vi sai, tín hiệu được
tải trên hai đường dây có logic ngược với nhau, nếu một đường ở logic 1 thì đường kia ở logic
0 và ngược lại, điều này khiến cho giá trị đỉnh-đỉnh của tín hiệu tăng gấp đôi (H 5.9) và khả
năng loại nhiễu của đường dây tăng cao.
Khi một trong hai ngã ra là +V thì ngã ra kia là -V, vậy hiệu hai ngã ra 2V hoặc -2V.
RS-422A yêu cầu tín hiệu vi sai có biên
độ tối thiểu là 2Volt
Vận tốc tín hiệu tối đa là 10Mbps khi truyền trên khoảng cách 12m và 100kbps khi
truyền trên khoảng cách 1200m(H 5.9)
Ngoài ra để phục vụ cho các chuẩn RS422A và RS423A, người ta đã chế tạo các IC
kích phát và thu chuẩn sau đây:

dữ liệu