Erweiterte RS232 Informationen und Fehlersuche

Die serielle Schnittstelle RS232

Die RS232 ist eine recht alte, aber bewährte Schnittstelle zum Datenaustausch mit relativ langsamen externen Geräten. Der Anschluß erfolgt über ein spezielles Kabel mit sogenannten DB9 oder früher DB25 Stecken bzw. Buchsen. Am herkömmlichen Standard-PC befinden sich ein oder zwei Stecker mit folgender Pin-Belegung:

Etwas Theorie: Die Datenübertragung erfolgt asynchron spannungsgesteuert auf einer Sendeleitung (TX Transmit data) und einer Empfangsleitung (RX Receive data). Alle anderen Signale dienen zur Steuerung und Abfrage von Statusinformationen. Asynchron bedeutet, daß es keine Taktleitung gibt. Spannungsgesteuert heißt, die Spannung an den Signalausgängen läßt sich mit herkömmlichen Meßgeräten oder Oszillographen messen. Eine logische 1 (Mark) sollte nach dem RS232-Standard im Bereich von -3 bis -15V, eine logische 0 (Space) von +3 bis +15V liegen. Spannungen zwischen -3 und +3V gelten als undefinierte Pegel. Die Spannungen werden relativ zum GND (Signal ground) gemessen und liegen im Allgemeinen zwischen 9 und 12 Volt. Die Übertragungsraten sind standardmäßig zwischen 1200 und 115200 Bit pro Sekunde (Baud). Dabei ist es wichtig, daß Sender und Empfänger auf die gleiche Übertragungsrate eingestellt sind.

Zu beachten: Für eine funktionierende Datenverbindung muß natürlich die TX-Leitung des Senders mit der RX-Leitung des Empfängers verbunden sein. Dafür ist das richtige Kabel notwendig. Unglücklicherweise gibt es hier verschiedene Alternativen und nicht jedes RS232-Kabel läßt sich verwenden, auch wenn die Anschlüsse physikalisch passen. Im schlimmsten Fall werden zwei Sendeleitungen zusammengeschlossen und es kann zu ernsten Hardwaredefekten kommen.

Die maximale Länge eines RS232-Kabels hängt von der Qualität des Kabels (Kapazität und Abschirmung) und der Übertragungsrate ab. Bei 9600 Baud und weniger kann die Kabellänge bis zu 100m betragen. Bei 19200 Baud und höher sollten 15m nicht überschritten werden.

Fehlersuche

Defekte in der RS232-Hardware können sich sehr unterschiedlich äußern, vom Totalausfall bis zu sporadischen Übertragungsfehlern.
Der Hardwaretest erfolgt am einfachsten über eine temporäre Brücke zwischen der Sendeleitung TX und der Empfangsleitung RX. Dann werden alle gesendeten Daten auch gleichzeitig wieder empfangen und bei fehlerfreier Hardware sollten diese natürlich immer identisch sein. Für eine solche Brücke zwischen TX und RX gibt es Teststecker (eigentlich Testbuchsen), welche man auch selbst einfach herstellen kann. Man benötigt eine handelsüblich DB9-Buchse und lötet zwischen Pin2 und Pin 3 eine Drahtbrücke. Kompliziertere Teststecker haben noch zusätzliche Brücken zwischen den Steuerleitungen, um auch diese zu testen (Ansicht von hinten, Lötseite): 

RS232 DB9 Loop Einfach

RS232 DB9 Loop Profi

Nun braucht man noch eine entsprechende Software. Im einfachsten Fall läßt sich das HyperTerminal von Windows benutzen, um mit dem einfachen Teststecker zu überprüfen, ob alle gesendeten Zeichen auch empfangen werden. Darüber hinaus bieten wir Ihnen auch eine eigene Software speziell für die Diagnose an Tanita-Waagen an:

Download RS232-Testsoftware

Testverbindung zur Waage: Wählen Sie im Feld "RS232-Port" die Schnittstelle aus, an welcher die Waage angeschlossen ist. Der Waagentyp aus dem Feld "Scale pre settings" bestimmt automatisch die notwendige Baudrate und Datentyp. Nicht alle Waagen haben eine bidirektionale Schnittstelle. Manche können nur Daten senden, wenn zum Beispiel der Wiegevorgang abgeschlossen ist. In diesem Fall ist das Feld "Output" gesperrt. Andernfalls läßt sich hier zum Beispiel der Befehl W? eintragen und mit der Entertaste abschicken. Die Waage sollte mit einer Typnummer antworten und wenn man das fehlerfrei wiederholen kann, dann ist die Verbindung prinzipiell in Ordnung.

Hardwaretest mit Teststecker: Über die beiden Tasten "Hardware Check...." läßt sich ein Übertragungstest mit dem einfachen und dem Profi-Teststecker ausführen. Bei der Verwendung von USB-RS232 Konvertern sollten Sie nur den einfachen RX-TX Test verwenden, weil manche Konverter die Statussignale sehr eigentümlich behandeln.

Über einen Mausklick auf die Schalter DTR und RTS lassen sich die zugehörigen Signalausgänge umschalten. Die Statussignale DSR, CTS, DCD und RI ändern sich dann entsprechend dem angeschlossenen Gerät. Beim Profi-Teststecker ist zum Beispiel DTR mit DSR/DCD und RTS mit CTS/RI verbunden.

Fehlersuche mit Oszillographen

Ein guter Elektroniker wird natürlich bei einem negativen Softwaretest noch nicht aufgeben. Die Signale lassen sich recht gut mit einem Speicheroszillograph messen und analysieren. Der Profi kann sogar den Inhalt der Daten daraus ablesen.

Korrektes Signal (TX/19200Baud):

Beispiel für einen defekten USB-RS232 Konverter:

Bei einer Übertragungsrate von 19200Baud ist jedes Datenbit ca. 52µs lang. Im linken Bild liegen die Spannungen im korrekten Bereich von +10 und -10Volt und die Flanken sind steil genug.
Im rechten Bild sieht man eine Überlagerung des Datensignals mit einer Störfrequenz, die zu sporadischen Übertragungsfehlern führt. Die Ursache ist wohl ein Defekt in der Ladungspumpe, welche im USB-Konverter aus den 5V die +/-9V erzeugt. Der USB-RS232 Konverter ist also praktisch ein Fall für die Mülltonne.

Nützliche Hilfsmittel

Für den Servicetechniker, der mit dieser Problematik öfters zu tun hat empfiehlt sich ein sogenannter "RS232 Tester". Verschiedene Hersteller bieten solche Geräte an und diese sind auch im Internet leicht zu finden.
Mit dieser Box kann man den Status der einzelnen Signale optisch kontrollieren und sieht recht schnell, wenn Leitungen unterbrochen sind oder wenn ein falsches Kabel verwendet wird:

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