RS-232

Throughout the 1960s, the 232 Standard underwent a few iterations following the major innovations in computer and networking technology.

In October 1963, the EIA published its first revision, EIA RS-232-A. This revision introduced iterative improvements including different connector types and different voltage ranges.^[2]

In October 1965, the EIA published EIA RS-232-B. This revision increased the capacitance specifications to allow longer cable lengths and increase signal timing. It also dropped the voltage from 25 V_pp to 15 V_pp.^[2]

In August of 1969, the EIA published EIA RS-232-C: Interface Between Data Terminal Equipment and Data Communication Equipment Employing Serial Binary Data Interchange. This revision dropped the voltage down to 12 V_pp and introduced the use of Data Communication Equipment (DCE) modems with the standard.

As technology progressed, the RS-232 standard was starting to become obsolete.

En 1975, las modificaciones al estándar RS-232 dieron lugar a la creación de su supuesto sucesor, el estándar EIA RS-422 . Sin embargo, mientras se desarrollaba el estándar RS-422, el estándar RS-232 ganaba popularidad en el ámbito informático, por lo que se actualizó para adaptarse a los sistemas heredados y a su uso continuado.

En 1981, la EIA eliminó la nomenclatura de Norma Recomendada (RS) para todas sus normas publicadas y volvió a publicar la norma 232 como EIA-232-C.

En 1986, la EIA publicó la norma ANSI/EIA-232-D. Esta revisión incluyó cambios importantes, como la incorporación del conector DB-25 como parte de la norma (antes solo se hacía referencia a él en el apéndice de la norma RS-232-C) y el establecimiento del límite de capacitancia del circuito en 2,5  nF.

En 1988, se fundó la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA), como parte de una fusión de varias organizaciones bajo la EIA. ^{[ 6 ]}

En 1991, la TIA y la EIA, conjuntamente, publicaron ANSI/EIA/TIA-232-E-1991: Interfaz entre equipos terminales de datos y equipos de comunicaciones de datos que emplean intercambio de datos binarios en serie , añadiendo el conector estándar más pequeño de 26 pines con carcasa en D "Alt A", e hicieron otros cambios para mejorar la compatibilidad con ITU-T/CCITT V.24 (identificación de circuitos), ITU-T/CCITT V.28 (características de tensión y temporización de la señal) e ISO 2110. ^{[ 7 ]}

En 1997, la Asociación de Industrias Electrónicas se reorganizó bajo la Alianza de Industrias Electrónicas, con la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones como su filial. En octubre de ese mismo año, la TIA publicó la norma TIA ANSI/TIA/EIA-232-F: Interfaz entre equipos terminales de datos y equipos de terminación de circuitos de datos que emplean intercambio de datos binarios en serie .

En 2002, la EIA delegó la norma por completo a la TIA, y la Revisión F fue republicada bajo la norma TIA ANSI/TIA-232-F (R 2002) por el comité TR-30 de Acceso Multimedia, Protocolos e Interfaces.

Tras la disolución de la Electronic Industries Alliance , la TIA reafirmó la norma como TIA TIA-232-F (R 2012) en 2012 sin cambios ni revisiones oficiales. Desde entonces, no se han realizado cambios oficiales a la norma.

El estándar RS-232 define los niveles de voltaje que corresponden a los niveles lógicos uno y cero para las líneas de transmisión de datos y de control. Las señales válidas se encuentran en el rango de +3 a +15  voltios o en el rango de −3 a −15 voltios con respecto al pin de "Tierra común" (GND); por lo tanto, el rango entre −3 y +3  voltios no es un nivel RS-232 válido. Para las líneas de transmisión de datos (TxD, RxD y sus equivalentes de canal secundario), el nivel lógico uno se representa como un voltaje negativo y la condición de la señal se denomina "marca". El nivel lógico cero se señala con un voltaje positivo y la condición de la señal se denomina "espacio". Las señales de control tienen la polaridad opuesta: el estado activado o activo es un voltaje positivo y el estado desactivado o inactivo es un voltaje negativo. Ejemplos de líneas de control incluyen la solicitud de envío (RTS), la autorización de envío (CTS), el terminal de datos listo (DTR) y el conjunto de datos listo (DSR).

El estándar especifica una tensión máxima en circuito abierto de 25 voltios: comúnmente se observan  niveles de señal de ±5  V, ±10  V, ±12  V y ±15 V, dependiendo de las tensiones disponibles para el circuito controlador de línea . Muchos chips controladores RS-232 incorporan circuitos de bomba de carga para generar las tensiones requeridas a partir de una fuente de alimentación de 3 o 5 voltios. Los controladores y receptores RS-232 deben ser capaces de soportar cortocircuitos a tierra o a cualquier nivel de tensión de hasta ±25 voltios. También se controla la velocidad de cambio , es decir, la rapidez con la que la señal cambia entre niveles.   

Debido a que los niveles de voltaje son superiores a los niveles lógicos que suelen utilizar los circuitos integrados, se requieren circuitos controladores intermedios especiales para la conversión de dichos niveles. Estos circuitos también protegen la circuitería interna del dispositivo contra cortocircuitos o transitorios que puedan aparecer en la interfaz RS-232 y proporcionan la corriente suficiente para cumplir con los requisitos de velocidad de conmutación para la transmisión de datos.

Debido a que ambos extremos del circuito RS-232 dependen de que el pin de tierra tenga un voltaje de cero voltios, se producirán problemas al conectar maquinaria y ordenadores donde la tensión entre el pin de tierra de un extremo y el del otro no sea cero. Esto también puede provocar un peligroso bucle de tierra . El uso de una tierra común limita el RS-232 a aplicaciones con cables relativamente cortos. Si los dos dispositivos están lo suficientemente separados o en sistemas de alimentación distintos, las conexiones de tierra locales en cada extremo del cable tendrán tensiones diferentes; esta diferencia reducirá el margen de ruido de las señales. Las conexiones serie diferenciales balanceadas, como RS-422 o RS-485, pueden tolerar mayores diferencias de tensión de tierra debido a la señalización diferencial. ^{[ 12 ]}

Las señales de interfaz no utilizadas conectadas a tierra tendrán un estado lógico indefinido. Cuando sea necesario establecer permanentemente una señal de control a un estado definido, debe conectarse a una fuente de voltaje que active los niveles lógicos 1 o 0, por ejemplo, mediante una resistencia pull-up . Algunos dispositivos proporcionan voltajes de prueba en sus conectores de interfaz para este fin.

Los dispositivos RS-232 se pueden clasificar como Equipos Terminales de Datos (DTE) o Equipos de Terminación de Circuitos de Datos (DCE); esto define en cada dispositivo qué cables enviarán y recibirán cada señal. Según el estándar, los conectores macho tienen funciones de pines DTE y los conectores hembra tienen funciones de pines DCE. Otros dispositivos pueden tener cualquier combinación de género de conector y definiciones de pines. Muchos terminales se fabricaron con conectores hembra, pero se vendieron con un cable con conectores macho en cada extremo; el terminal con su cable cumplía con las recomendaciones del estándar.

La norma recomienda el conector D-subminiatura de 25 pines hasta la revisión C, y lo hace obligatorio a partir de la revisión D. La mayoría de los dispositivos solo implementan algunas de las veinte señales especificadas en la norma, por lo que los conectores y cables con menos pines son suficientes para la mayoría de las conexiones, más compactos y menos costosos. Los fabricantes de ordenadores personales sustituyeron el conector DB-25M por el conector DE-9M, más pequeño . Este conector, con una distribución de pines diferente (véase Distribución de pines del puerto serie ), es común en ordenadores personales y dispositivos asociados.

La presencia de un conector D-sub de 25 pines no implica necesariamente una interfaz compatible con RS-232-C. Por ejemplo, en el IBM PC original, un conector D-sub macho era un puerto DTE RS-232-C (con una interfaz de bucle de corriente no estándar en pines reservados), pero el conector D-sub hembra del mismo modelo de PC se utilizaba para el puerto de impresora paralelo "Centronics" . Algunos ordenadores personales aplican voltajes o señales no estándar a algunos pines de sus puertos serie.

El estándar no define una longitud máxima de cable, sino la capacitancia máxima que debe tolerar un circuito de control compatible. Una regla general ampliamente utilizada indica que los cables de más de 15 m (50 pies) de longitud tendrán una capacitancia excesiva, a menos que se utilicen cables especiales. Mediante el uso de cables de baja capacitancia, la comunicación puede mantenerse a distancias mayores, hasta aproximadamente 300 m (1000 pies) . ^{[ 13 ]} Para distancias más largas, otros estándares de señal, como RS-422 , son más adecuados para velocidades más altas.    

Dado que las definiciones estándar no siempre se aplican correctamente, a menudo es necesario consultar la documentación, probar las conexiones con una caja de derivación o usar el método de ensayo y error para encontrar un cable que funcione al interconectar dos dispositivos. Para conectar un dispositivo DCE y un dispositivo DTE que cumplan totalmente con el estándar, se usaría un cable que conecte los mismos números de pines en cada conector (un llamado "cable recto"). Hay disponibles " adaptadores de género " para resolver las incompatibilidades de género entre cables y conectores. Para conectar dispositivos con diferentes tipos de conectores se requiere un cable que conecte los pines correspondientes según la tabla a continuación. Son comunes los cables con 9 pines en un extremo y 25 en el otro. Los fabricantes de equipos con conectores 8P8C suelen proporcionar un cable con un conector DB-25 o DE-9 (o a veces conectores intercambiables para que puedan funcionar con varios dispositivos). Los cables de mala calidad pueden causar señales falsas por diafonía entre las líneas de datos y de control (como el indicador de anillo ).

Si un cable determinado no permite la conexión de datos, especialmente si se utiliza un adaptador de género , puede ser necesario un cable módem nulo . Los adaptadores de género y los cables módem nulo no se mencionan en la norma, por lo que no existe un diseño oficialmente aprobado para ellos.

El indicador de llamada (RI) es una señal que el DCE envía al dispositivo DTE. Indica al terminal que la línea telefónica está sonando. En muchos puertos serie de ordenador, se genera una interrupción de hardware cuando la señal RI cambia de estado. La compatibilidad con esta interrupción de hardware permite que un programa o sistema operativo reciba información sobre el cambio de estado del pin RI, sin necesidad de que el software lo consulte constantemente. El RI no corresponde a ninguna otra señal que transmita información similar en sentido contrario.

En un módem externo, el estado del pin del indicador de llamada suele estar vinculado a la luz "AA" (respuesta automática), que parpadea si la señal RI detecta una llamada. La señal RI activa sigue de cerca el patrón de llamada, lo que permite al software detectar patrones de llamada distintivos .

La señal del indicador de anillo es utilizada por algunos sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS) más antiguos para indicar a la computadora un estado de falla de energía.

Algunos ordenadores personales pueden configurarse para que se activen al sonar una llamada , lo que permite que un ordenador que está en modo de suspensión responda a una llamada telefónica.

Las señales de Solicitud de Envío (RTS) y Autorización de Envío (CTS) se definieron originalmente para su uso con módems semidúplex (una dirección a la vez), como el Bell 202. Estos módems desactivan sus transmisores cuando no son necesarios y deben transmitir un preámbulo de sincronización al receptor cuando se reactivan. El DTE activa la señal RTS para indicar su deseo de transmitir al DCE, y en respuesta, el DCE activa la señal CTS para otorgar permiso, una vez que se logra la sincronización con el DCE del otro extremo. Dichos módems ya no se utilizan comúnmente. No existe una señal correspondiente que el DTE pueda usar para detener temporalmente la entrada de datos desde el DCE. Por lo tanto, el uso de las señales RTS y CTS por parte de RS-232, según las versiones anteriores del estándar, es asimétrico.

Este esquema también se emplea en los convertidores RS-232 a RS-485 actuales . RS-485 es un bus de acceso múltiple en el que solo un dispositivo puede transmitir a la vez, un concepto que no está presente en RS-232. El dispositivo RS-232 activa la señal RTS para indicarle al convertidor que tome el control del bus RS-485, de modo que el convertidor, y por lo tanto el dispositivo RS-232, pueda enviar datos al bus.

Los entornos de comunicaciones modernos utilizan módems full-duplex (en ambas direcciones simultáneamente). En ese entorno, los DTE no tienen motivo para desactivar el RTS. Sin embargo, debido a la posibilidad de cambios en la calidad de la línea, retrasos en el procesamiento de datos, etc., se requiere un control de flujo simétrico y bidireccional .

A finales de la década de 1980, varios fabricantes de equipos desarrollaron y comercializaron una alternativa simétrica que proporcionaba control de flujo en ambas direcciones. Esta redefinió la señal RTS para indicar que el DTE estaba listo para recibir datos del DCE. Este esquema se codificó posteriormente en la versión RS-232-E (actualmente TIA-232-E en ese momento) mediante la definición de una nueva señal, "RTR (Ready to Receive)", que corresponde al circuito 133 de CCITT V.24. TIA-232-E y las normas internacionales correspondientes se actualizaron para mostrar que el circuito 133, cuando se implementa, comparte el mismo pin que RTS (Request to Send), y que cuando se utiliza el 133, el DCE asume que RTS está activado en todo momento. ^{[ 15 ]}

En este esquema, comúnmente llamado "control de flujo RTS/CTS" o "protocolo de enlace RTS/CTS" (aunque el nombre técnicamente correcto sería "RTR/CTS"), el DTE activa RTS cuando está listo para recibir datos del DCE, y el DCE activa CTS cuando está listo para recibir datos del DTE. A diferencia del uso original de RTS y CTS con módems semidúplex, estas dos señales operan de forma independiente. Este es un ejemplo de control de flujo por hardware . Sin embargo, "control de flujo por hardware" en la descripción de las opciones disponibles en un dispositivo equipado con RS-232 no siempre significa protocolo de enlace RTS/CTS.

Los equipos que utilizan este protocolo deben estar preparados para almacenar en búfer algunos datos adicionales, ya que el sistema remoto puede haber comenzado a transmitir justo antes de que el sistema local desactive el RTR.

Una conexión RS-232 mínima de tres hilos, que consta únicamente de datos de transmisión, datos de recepción y tierra, se utiliza habitualmente cuando no se requieren todas las funcionalidades de RS-232. Incluso una conexión de dos hilos (datos y tierra) puede utilizarse si el flujo de datos es unidireccional (por ejemplo, una báscula postal digital que envía periódicamente la lectura del peso o un receptor GPS que envía periódicamente la posición, si no es necesaria la configuración mediante RS-232). Cuando solo se requiere control de flujo por hardware, además de la transmisión bidireccional de datos, se añaden las líneas RTS y CTS en una versión de cinco hilos.

El DTE o el DCE pueden especificar el uso de una velocidad de señalización "alta" o "baja". Las velocidades, así como el dispositivo que las seleccionará, deben configurarse tanto en el DTE como en el DCE. El dispositivo preconfigurado selecciona la velocidad alta activando la señal del Selector de Velocidad de Señal de Datos (DSRS, pin 23). Esta señal, a veces denominada Selección de Velocidad de Datos (DRS), no debe confundirse con la señal más común de Conjunto de Datos Listo (DSR, pin 6).

Muchos dispositivos DCE cuentan con una función de bucle de retorno para realizar pruebas. Al activarla, las señales se reenvían al emisor en lugar de enviarse al receptor. Si es compatible, el DTE puede indicar al DCE local (al que está conectado) que entre en modo de bucle de retorno activando el pin 18 (Local Loop), o al DCE remoto (al que está conectado el DCE local) activando el pin 21 (Remote Loop). Esto último permite probar el enlace de comunicación y ambos DCE. Cuando el DCE está en modo de prueba, indica al DTE activando el pin 25 (Test Indicator).

Una versión común de las pruebas de bucle invertido no requiere ninguna capacidad especial de ninguno de los extremos. Un bucle invertido de hardware es simplemente un cable que conecta pines complementarios en el mismo conector (véase bucle invertido ).

Las pruebas de bucle invertido se suelen realizar con un DTE especializado llamado probador de tasa de error de bits (o BERT).

Algunos dispositivos síncronos proporcionan una señal de reloj para sincronizar la transmisión de datos, especialmente a velocidades de datos elevadas. El DCE proporciona dos señales de temporización. El pin 15 es el reloj del transmisor (TCK), o temporización de envío (ST); el DTE coloca el siguiente bit en la línea de datos de transmisión (pin 2) cuando este reloj pasa de apagado a encendido (por lo que permanece estable durante la transición de encendido a apagado cuando el DCE registra el bit). El pin 17 es el reloj del receptor (RCK), o temporización de recepción (RT); el DTE lee el siguiente bit de la línea de datos de recepción (pin 3) cuando este reloj pasa de encendido a apagado.

Alternativamente, el DTE puede proporcionar una señal de reloj, denominada sincronización del transmisor (TT, pin 24), para los datos transmitidos. Los datos se modifican cuando el reloj pasa de apagado a encendido y se leen durante la transición de encendido a apagado. La señal TT puede utilizarse para superar el problema del retardo de propagación en un cable largo. El ST debe recorrer un cable de longitud y retardo desconocidos, generar un bit desde el DTE tras otro retardo desconocido y devolverlo al DCE a través del mismo retardo de cable desconocido. Al enviar datos a alta velocidad, es posible que el bit de datos no llegue a tiempo para la transición de encendido a apagado del ST.

Dado que la relación entre el bit transmitido y TT se puede fijar en el diseño del DTE, y puesto que ambas señales recorren la misma longitud de cable, el uso de TT elimina el problema. TT se puede generar mediante la retroalimentación de ST con un cambio de fase adecuado para alinearla con los datos transmitidos. La retroalimentación de ST a TT permite que el DTE utilice el DCE como referencia de frecuencia y corrija la sincronización del reloj con los datos.

La sincronización horaria es necesaria para protocolos como SDLC , HDLC y X.25 .

Opcionalmente, los dispositivos DTE y DCE pueden implementar un canal de datos secundario, idéntico en capacidad al canal principal. La asignación de pines es la siguiente: