Chuẩn truyền thông RS232 là gì? Những điểm khác biệt giữa RS232 và RS422

Tìm hiểu RS232 là gì để giải quyết các vấn đề giao tiếp giữa PC với các thiết bị ngoại vi bởi chuẩn giao tiếp này đóng vai trò trung gian trong việc kết nối và truyền tải dữ liệu. RS232 là được xem là cổng truyền thông phổ biến nhất trên thế giới với nhiều ưu điểm vượt trội. Bên cạnh RS232, chuẩn giao tiếp RS422 cũng không kém phần nổi bật, được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp. Vậy điểm khác biệt giữa hai chuẩn kết nối này là gì? Đâu là lựa chọn tối phù hợp nhất? Cùng Luci khám phá qua bài viết dưới đây.

Mục lục

Chuẩn giao tiếp truyền thông RS232 là gì?

Để hiểu chuẩn truyền thông RS232 là gì? Trước tiên, hãy cắt nghĩa một số thuật ngữ chuyên ngành dưới đây:

DTE – Data Terminal Equipment có nghĩa là thiết bị đầu cuối. Chẳng hạn như máy tính là một thiết bị DTE điển hình.

DCE – Data Communications Equipment là thiết bị truyền dữ liệu ví dụ như các modem.

Các thiết bị DTE và DCE sẽ không thể kết nối được với nhau nếu không có một cổng giao tiếp. Lúc này, chuẩn RS232 có vai trò bổ trợ giúp cho các thiết bị trò chuyện với nhau. RS232 có nhiệm vụ xác định các tín hiệu kết nối giữa DTE và DCE. Các máy tính thường có 1 hoặc 2 cổng nối tiếp theo chuẩn RS232C được gọi là cổng Com.

RS232 là chuẩn kết nối giữa thiết bị DTE và DCE

Chung quy lại, chuẩn giao tiếp RS232 được hiểu đơn giản là một hình thức giao tiếp truyền thông, có nhiệm vụ kết nối giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi như máy in, máy fax,… Nhờ hình thức nối tiếp này, các dữ liệu điện tử có thể truyền tải và trao đổi một cách dễ dàng.

Lịch sử hình thành của RS232

Chuẩn giao tiếp truyền thông RS232 được nghiên cứu, phát triển bởi “Electronic Industry Association” và “Telecommunications Industry Association” viết tắt là EIA/TIA. Đây là hai tổ chức hàng đầu về công nghệ viễn thông trên thế giới.

Năm 1962, RS232 chính thức được phát hành với hai phiên bản là RS232B và RS232C. Hiện nay, phiên bản RS232B đã trở nên lỗi thời và ít được sử dụng. Thay vào đó, RS232C nổi tiếng hơn và sử dụng phổ biến hơn.

RS232 ban đầu được thiết kế để kết nối các thiết bị máy tính và modem để truyền dữ liệu qua đường dây điện thoại. Tuy nhiên, nó đã được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khác như kết nối máy tính với các thiết bị ngoại vi (ví dụ: máy in, máy quét mã vạch) và trong các hệ thống điều khiển công nghiệp.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cổng kết nối RS232

RS232 có cấu tạo như thế nào?

Từ nguồn gốc RS232 là gì có thể thấy chuẩn giao tiếp này có 2 loại là RS232B với 25 chân và RS232C có 9 chân. Tuy nhiên, RS232B không còn xuất hiện nữa nên RS232C là loại giao tiếp truyền thông phổ biến hiện nay. Dưới đây là mô tả chi tiết cấu tạo của RS232:

Chân	Tên	Tín hiệu	Chức năng
1	Data Carrier Detect	DCD	DCE phát tín hiệu xác nhận kết nối đã được thiết lập.
2	Receive Data	RxD	Truyền dữ liệu từ DCE tới DTE
3	Transmit Data	TxD	Truyền dữ liệu từ DTE tới DCE
4	Data Terminal Ready	DTR	DTE thông báo thiết bị đã sẵn sàng để giao tiếp.
5	Signal Ground	SG	Mass của tín hiệu
6	Data Set Ready	DSR	DCE thông báo cho thiết bị DTE, thiết bị DCE đã sẵn sàng để nhận và xử lý dữ liệu
7	Request to Send	RTS	DTE thông báo cho thiết bị DCE, thiết bị DCE bắt đầu truyền dữ liệu
8	Clear To Send	CTS	DTE gửi xác nhận cho thiết bị DCE, thiết bị DTE đã sẵn sàng nhận dữ liệu và đồng ý với việc truyền dữ liệu
9	Ring Indicate	RI	DCE thông báo cho thiết bị DTE, có một cuộc gọi đến hoặc một sự kiện ngoại vi đã xảy ra

Cấu tạo của phiên bản RS232 với 9 chân kết nối

Nguyên lý hoạt động của RS232?

RS232 hoạt động trong chế độ giao tiếp song hướng, cho phép trao đổi dữ liệu hai chiều giữa các thiết bị. Nguyên lý hoạt động của chuẩn giao tiếp truyền thông này được mô tả chi tiết dưới đây:

Kết nối các thiết bị: Hai thiết bị DTE và DCE được kết nối với nhau bao gồm sự kết hợp của các chân quan trọng như TXD, RXD, RTS và CTS.
Yêu cầu gửi dữ liệu: Từ thiết bị nguồn DTE, tín hiệu RTS được sử dụng để yêu cầu gửi dữ liệu.
Xóa đường dẫn nhận dữ liệu: Từ phía DCE, tín hiệu CTS được sử dụng để xác nhận việc xóa đường dẫn nhận dữ liệu, chuẩn bị cho quá trình truyền.
Gửi tín hiệu RTS: Sau khi xóa đường dẫn nhận dữ liệu, DCE gửi tín hiệu cho RTS của DTE nguồn để khởi đầu quá trình truyền.
Truyền dữ liệu: Dữ liệu được truyền từ DTE đến DCE qua đường truyền đã được chuẩn bị.
Yêu cầu gửi tiếp theo: Từ DCE, yêu cầu gửi tiếp theo có thể được tạo bởi tín hiệu RTS, và tín hiệu CTS của nguồn DTE sẽ xóa đường dẫn nhận dữ liệu để chuẩn bị cho quá trình truyền tiếp theo.

RS232 cho phép các thiết bị trao đổi dữ liệu hai chiều

Trong quá trình truyền dữ liệu, việc xóa và kích hoạt các đường dẫn tương ứng xảy ra theo chu kỳ nhằm đảm bảo hiệu suất và đồng bộ trong quá trình truyền thông.

Những đặc điểm của chuẩn truyền thông RS232

Là một chuẩn truyền thông phổ biến RS233 sở hữu một số đặc điểm sau:

Kiểu truyền dữ liệu: RS232 truyền dữ liệu theo kiểu nối tiếp, có nghĩa là truyền từng bit một.
Định dạng giao tiếp: RS232 là một chuẩn giao tiếp truyền thông không đồng bộ. Với định dạng này, các bit dữ liệu không được đồng bộ bởi xung đồng hồ – tín hiệu để đồng bộ hóa hoạt động trong một hệ thống điện tử.
Mức truyền thông: RS232 dùng mức truyền thông không đối xứng – sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch, cần sự tương thích giữa mức 0 và 1.
Điện áp logic: RS232 sử dụng mức logic ngược với các tiêu chuẩn khác, tức là logic “1” được biểu diễn bằng điện áp âm (-) và logic “0” được biểu diễn bằng điện áp dương (+). Với mức logic 0 (hoặc “space”) ở mức điện áp từ -3V đến -12V, và mức logic 1 (hoặc “mark”) ở mức điện áp từ +3V đến +12V.
Tốc độ truyền (tốc độ bit): RS232 sử dụng đơn vị gọi là tốc độ Baud (số bit truyền trong 1 giây) để đo tốc độ truyền. Tốc độ truyền dữ liệu của RS232 có thể là 20 kbit/s và đôi khi lên đến 115 kbit/s, đặc biệt đối với một số thiết bị cụ thể. Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn hay dùng: 9600, 19200, 38400…. đến 115200 bps.
Trở kháng đường truyền: Trở kháng của mạch điều khiển của RS232 được chỉ định trong phạm vi từ 3000 Ω đến 7000 Ω.
Chiều dài cáp tối đa: Độ dài của cáp nối giữa 2 thiết bị sử dụng chuẩn RS232 không vượt qua 15m.
Tải dung đường truyền giới hạn: Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF.
Cấu trúc dữ liệu: Một kết nối RS232 thông thường bao gồm ít nhất 3 dây là dây truyền (TX), dây nhận (RX), và dây đất (Ground). Dữ liệu được truyền qua dây TX và nhận qua dây RX.
Kiểm tra lỗi đường truyền: RS232 sử dụng Bit chẵn lẻ hoặc Parity bit để kiểm tra lỗi đường truyền.

RS232 sử dụng điện áp logic ngược với các tiêu chuẩn khác

Giao thức kết nối RS232 có những ưu, nhược điểm gì?

Sở hữu nhiều ưu điểm nên RS232 từng là chuẩn giao tiếp được ưa chuộng nhất trên thế giới. Tuy nhiên, chuẩn kết nối này còn tồn tại nhiều hạn chế, đây là một trong những nguyên nhân chính khiến cho RS232 đang dần bị thay thế bởi những kết nối hiện đại hơn.

Những điểm nổi bật của chuẩn RS232

Chuẩn giao tiếp RS232 có một số ưu điểm sau:

Phổ biến và tiêu chuẩn: RS-232 đã tồn tại từ lâu và được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, vậy nên việc tìm kiếm chuẩn giao tiếp này khá dễ dàng.
Chi phí thấp: So với một số giao tiếp mới hơn như Ethernet hay USB, việc triển khai và sử dụng RS232 thường có chi phí thấp hơn, đặc biệt là với các thiết bị đã tích hợp sẵn cổng RS-232.
Khả năng chống nhiễu: RS232 sử dụng mức điện áp logic cao, nên nó khá chống nhiễu và kháng nhiễu. Điều này giúp giảm hiện tượng nhiễu và đảm bảo truyền thông ổn định.
Tương thích đa dạng: Chuẩn RS232 tương thích với nhiều loại thiết bị, từ máy tính đến các thiết bị ngoại vi.
Dễ sử dụng và cài đặt: RS232 có cấu trúc đơn giản, điều này làm cho việc cài đặt và sử dụng nó trở nên dễ dàng, đặc biệt là trong các ứng dụng như giao tiếp giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi.
Tháo lắp linh hoạt: Có thể tháo lắp thiết bị mà không cần tắt nguồn, thuận tiện trong việc bảo trì và cài đặt.

Chuẩn giao tiếp RS232 tương thích với nhiều thiết bị

Các hạn chế của RS232

Bên cạnh những ưu điểm, RS232 còn tồn tại một số hạn chế:

Tốc độ truyền thấp: dữ liệu giao tiếp qua RS232 có thể được chuyển ở mức khoảng 20 kbit/s. Đây được coi là tốc độ khá chậm so với các thiết bị kết nối truyền thông khác.
Chiều dài cáp hạn chế: chiều dài tối đa của cáp là khoảng 15 mét. Điều này là một lý do khiến RS232 không được phổ biến cho việc truyền dữ liệu xa.

Một số ứng dụng sử dụng giao thức RS232

Ngày nay, RS232 ít phổ biến hơn so với trước đây, chỉ có một số thiết bị còn sử dụng cổng truyền thông này chẳng hạn như: Các máy tính cá nhân cũ có thể được kết nối với các thiết bị ngoại vi như chuột, máy in, modem và các thiết bị khác.

RS232 còn được sử dụng trong các máy PLC, máy CNC và bộ điều khiển servo, các bảng vi điều khiển, máy in hóa đơn và hệ thống điểm bán hàng.

Các phương pháp chuyển đổi tín hiệu RS232

Khi chuẩn RS232 dần bị lỗi thời, phương pháp chuyển đổi tín hiệu RS232 sang các phương thức truyền thông khác nhằm đáp ứng nhu cầu kết nối với các thiết bị hiện đại, đạt được tốc độ truyền thông cao hơn, truyền thông xa hơn được nhiều người sử dụng. Dưới đây là các phương pháp chuyển đổi tín hiệu RS232 phổ biến:

Chuyển đổi RS232 sang USB: sử dụng các bộ chuyển đổi RS232 sang USB để kết nối các thiết bị RS232 truyền thống với máy tính hoặc thiết bị có cổng USB.
Chuyển đổi RS232 sang RS485 hoặc RS422: sử dụng các bộ chuyển đổi RS232 sang RS485 hoặc RS422 để kết nối các thiết bị RS232 với các mạng RS485 hoặc RS422. Các bộ chuyển đổi này thường có thể mở rộng phạm vi truyền dẫn và cải thiện khả năng chống nhiễu.
Chuyển đổi RS232 sang Ethernet: sử dụng các thiết bị chuyển đổi RS232 sang Ethernet để kết nối các thiết bị RS232 với mạng Ethernet. Các thiết bị này thường cho phép điều khiển và giám sát từ xa thông qua mạng Ethernet.

Bộ chuyển đổi tín hiệu RS232 sang Ethernet

So sánh giữa RS232 và RS422

Giới thiệu tổng quan về chuẩn truyền thông RS422

RS422 là một chuẩn truyền hỗ trợ kết nối với tốc độ cao và cho phép truyền dữ liệu khoảng cách xa. Đây là một tiêu chuẩn giao tiếp truyền thông được phát triển và quy ước bởi EIA/TIA, hoạt động dựa trên việc truyền dữ liệu nối tiếp giữa các máy chủ (host) và thiết bị ngoại vi. Trong chuẩn truyền thông RS422, mỗi tín hiệu được truyền qua một cặp dây riêng biệt, điều này làm nổi bật nó so với các chuẩn truyền thông khác.

Những điểm khác biệt giữa RS232 và RS422

Đặc điểm	RS232	RS422
Đường truyền	RS232 sử dụng một đường truyền đồng trục (single-ended) duy nhất	RS422 sử dụng hai đường truyền đồng trục (differential) hoặc bốn đường truyền đồng trục (full-duplex).
Số lượng thiết bị kết nối	RS232 cho phép kết nối một thiết bị trên mỗi đường truyền	RS422 có thể kết nối nhiều thiết bị trên cùng một đường truyền
Khoảng cách truyền tối đa	15m với vận tốc 9600bps	1200m với vận tốc 9600bps
Ứng dụng	RS232 thường được sử dụng trong các thiết bị ngoại vi như máy in, máy quét mã vạch, và máy tính đồng hồ.	RS422 thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp như hệ thống giám sát, điều khiển công nghiệp, truyền thông dữ liệu xa, và hệ thống máy tính công nghiệp.

Nên lựa chọn chuẩn RS232 hay RS422

Lựa chọn giữa RS232 và RS422 phụ thuộc vào nhiều yếu tố như yêu cầu của ứng dụng, môi trường làm việc, khoảng cách truyền dẫn, và tốc độ truyền dữ liệu cụ thể như sau:

RS232 thích hợp cho các ứng dụng truyền dữ liệu ngắn, tốc độ thấp và không yêu cầu kết nối nhiều thiết bị.

Còn RS422 thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu truyền dữ liệu ổn định, nhanh chóng và có khả năng chống nhiễu tốt hơn, đặc biệt trong các môi trường công nghiệp và thương mại.

RS232 và RS422 có những điểm đặc điểm phù hợp với đối tượng khác khau

Nếu ứng dụng của bạn yêu cầu truyền dữ liệu ở khoảng cách xa, với tốc độ cao và cần khả năng chống nhiễu tốt, thì RS422 là lựa chọn tốt hơn. Tuy nhiên, RS232 vẫn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng cần kết nối với các thiết bị cổ điển hoặc trong các ứng dụng cần kết nối ngắn hơn và không yêu cầu tốc độ truyền cao.

Luci – Đơn vị cung cấp giải pháp tổng thể IoT tại Việt Nam

Hy vọng bài viết trên đã giúp bạn hiểu hơn về RS232 là gì và các ứng dụng thực tiễn của nó. Mặc dù hiện nay RS232 đã được thay thế một phần bởi các giao thức truyền dẫn dữ liệu khác như USB và Ethernet nhưng nó vẫn đóng vai trò quan trọng với các giải pháp kiểm soát hữu hiệu trong việc kết nối thiết bị.

Công ty cổ phần Luci là một đơn vị tiên phong về công nghệ IoT tại Việt Nam. Với mục đích đem đến những công nghệ tiên tiến phục vụ trong quá trình hoạt động của các doanh nghiệp, Luci đã nghiên cứu và phát triển các giải pháp IoT (Internet of Things) ứng dụng trong lĩnh vực đô thị và tòa nhà thông minh. Các giải pháp IoT của Luci đã được triển khai thành công tại nhiều đô thị lớn trên cả nước, bao gồm: