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Ecco gli argomenti di oggi:
I primi collegamenti seriali RS232.
Dove veniva e viene tutt’oggi impiegata la comunicazione seriale?
Apparecchiature seriali DTE e DCE.
Come funziona la comunicazione seriale RS-232.
Il protocollo RS-232.
Evoluzione della comunicazione seriale: USB.
I primi collegamenti seriali RS232.
I collegamenti seriali tra le apparecchiature sono i più “vecchi” e conosciuti al mondo, si pensi per esempio ai primi personal computer. Come si collegavano le stampanti a essi? E i modem? Chi come me ha più di quarant’anni ricorderà benissimo i connettori seriali a 9 pin per collegare due PC tra di loro e scambiare file, oppure i più grandi connettori a 25 pin per collegare le stampanti ad aghi con cui stampare le schedine del totocalcio.
Nel mondo dell’informatica e dell’industria elettronica, la RS232 ha rappresentato (e in parte lo fa tutt’ora) un capostipite della comunicazione, pur con tutte le limitazioni in termini di velocità e tipologia di collegamento, che poteva essere solamente punto a punto.
Il protocollo di comunicazione seriale e i suoi mezzi fisici li troviamo comunque ancora oggi in circolazione, e chi lavora nell’automazione industriale, per esempio occupandosi di programmare PLC, sa che prima o poi capita di doversi interfacciare con qualche vecchio sistema; da quì la buona abitudine di conservare i vecchi cavi con connettori a 9 pin, oppure certi apparecchietti convertitori.
Nella prossima immagine vediamo dei connettori seriali di varie dimensioni, in particolare partendo dal basso: 9 pin, 15 pin, 25 pin, 37 pin e 50 pin.
Notiamo che i pin in alcuni casi sono posti su due file e in altri su tre file; naturalmente questi connettori esistono sia maschi che femmine, e in commercio ci sono anche adattatori di vario tipo.
Dove veniva e viene tutt’oggi impiegata la comunicazione seriale?
Il tipo di comunicazione seriale RS-232 veniva utilizzata come già accennato per collegare periferiche ai computers, tra queste le stampanti, i modem, alcuni lettori di floppy disk e tavolette grafiche. Anche i mouse e le tastiere inizialmente erano collegate ai terminali con connettori seriali a 9 pin.
In ambito industriale la RS232 è stata largamente impiegata non solo per collegamenti punto punto tra apparecchiature come regolatori, display, registratori e altro, ma anche per programmare i PLC. Nella prossima immagine vediamo una CPU Texas della serie 545 con a bordo il connettore seriale.
Anche i primi pannelli operatore HMI si collegavano al plc attraverso un cavo seriale, allo stesso modo due PLC potevano comunicare tra loro con questo tipo di protocollo.
Ecco nella prossima immagine un esempio di collegamento dove alla CPU è connesso un pannello operatore, quest’ultimo possiede una seconda porta seriale alla quale si può connettere un computer per la programmazione.
Apparecchiature seriali DTE e DCE.
Quando si parla di comunicazione seriale distinguiamo due tipi di apparecchiature: quelle seriali DTE e quelle DCE. Al primo tipo (Data Terminal Equipment) appartengono gli apparecchi terminali, come i computers.
Nella famiglia degli apparecchi DCE (Data Communication Equipment) troviamo invece i modem, e tutte le periferiche costruite per permettere la comunicazione.
La distinzione tra DTE e DCE è importante, poiché due apparecchiature dello stesso tipo non possono comunicare tra loro senza qualcosa che le renda “compatibili”.
Nel caso più semplice, per adattare queste apparecchiature si utilizza un cavo chiamato “null modem”, che ha dei conduttori invertiti da un lato. Questo cavo chiamato anche “incrociato” è molto conosciuto tra chi usava i computers nei primi anni 90.
Nella prossima immagine vediamo la schermata di un diffusissimo software utilizzato per copiare e spostare file da un computer all’altro. Si chiamava LaplLink e funzionava sul sistema operativo MS-DOS. Insieme alla schermata vediamo anche il cavo che veniva utilizzato.
Come funziona la comunicazione seriale RS-232.
Come funziona la comunicazione seriale RS232? Questo tipo di comunicazione è davvero semplice. In pratica c’è un clock che scandisce la generazione dei dati nel trasmettitore, e all’interno di questo viene alzato o abbassato il segnale che rappresenta lo stato zero o uno del bit da trasmettere.
Nel ricevitore, sempre utilizzando il clock che coincide con quello del trasmettitore, viene decodificato il segnale del bit che a ogni punto di clock potrà avere valore 0 oppure 1.
La comunicazione seriale è più lenta di altri metodi come quello parallelo, poiché in effetti si può trasmettere un bit solo alla volta.
Nella prossima immagine vediamo lo schema di funzionamento appena descritto.
Il protocollo RS-232.
Il protocollo RS-232, utilizzato per comunicazione seriale punto a punto con velocità fino a 20 Kbits/s.
La lunghezza massima del cavo seriale è di dodici metri, e con questo protocollo si può effettuare solo un collegamento punto a punto; in pratica non si possono creare reti.
RS-232 lavora sia in simplex che in full duplex, e la sua velocità massima si riduce con l’aumentare della lunghezza del cavo. Nella prossima figura troviamo le specifiche sia del protocollo RS232 che di quello RS485, "cugino" più performante.
Evoluzione della comunicazione seriale: USB.
L’evoluzione della comunicazione seriale oggi è rappresentata dallo standard USB (Universal Serial Bus). Questo standard è molto più veloce della RS232, tuttavia il vecchio sistema funziona ancora in moltissime realtà, e probabilmente continuerà a farlo per un po’ di tempo, non solo in campo hobbistico.
L’USB ci permette di effettuare collegamenti punto a punto, e in un certo senso quando colleghiamo questo cavo a un PLC moderno, è un po’ come quando collegavamo il cavo seriale.
