ITU-T V.24

ITU-T V.24 — это рекомендация Международного союза электросвязи (ITU-T), определяющая перечень, назначение и электрические характеристики цепей интерфейса между оконечным оборудованием данных (ООД) и аппаратурой передачи данных (АПД) для последовательной передачи данных. Стандарт, впервые принятый в 1964 году и многократно пересматривавшийся, описывает функциональные сигналы, используемые для синхронизации, управления и передачи данных через последовательный интерфейс, и является основой для широко распространённого интерфейса RS-232 (в его 25-контактной реализации).

История и развитие

Рекомендация V.24 была разработана в рамках серии стандартов V (для передачи данных по телефонным сетям) Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ), предшественника ITU-T. Первая версия была опубликована в 1964 году и предназначалась для подключения модемов к терминалам и компьютерам. Она унифицировала интерфейс, который ранее был реализован различными производителями по-разному, что затрудняло совместимость оборудования.

Основные пересмотры стандарта происходили в 1976, 1988, 1996 и 2000 годах. Последняя действующая редакция (V.24, 2000) включает 43 цепи, хотя на практике используется лишь часть из них. В 1990-х годах, с распространением интерфейса USB и Ethernet, использование V.24 в качестве основного интерфейса для подключения периферии сократилось, однако он остаётся актуальным для промышленного оборудования, измерительных приборов, встраиваемых систем и телекоммуникационных устройств, где требуется надёжная асинхронная передача на короткие расстояния (до 15 метров).

Классификация цепей

Рекомендация V.24 определяет цепи интерфейса (interface circuits), каждая из которых имеет уникальный номер (от 101 до 143) и функциональное назначение. Цепи делятся на несколько категорий:

По направлению передачи

• Цепи от ООД к АПД (например, 103 — передаваемые данные, 105 — запрос передачи).
• Цепи от АПД к ООД (например, 104 — принимаемые данные, 106 — готовность к передаче).
• Цепи двунаправленные (например, 102 — общий обратный провод).

По функциональному назначению

• Цепи данных (Data circuits): 103 (TxD), 104 (RxD) — передача и приём последовательных данных.
• Цепи управления (Control circuits): 105 (RTS), 106 (CTS), 107 (DSR), 108 (DTR), 109 (DCD) — управление потоком, готовность оборудования, обнаружение несущей.
• Цепи синхронизации (Timing circuits): 113 (TxC), 114 (RxC), 115 (TxC от АПД) — тактовые сигналы для синхронной передачи.
• Цепи сигнализации (Signaling circuits): 125 (RI) — индикация вызова.
• Цепи заземления (Ground circuits): 101 (защитное заземление), 102 (сигнальное заземление).

Электрические характеристики

V.24 не определяет электрические параметры сигналов — они задаются в других рекомендациях ITU-T, таких как V.28 (для несимметричных цепей с напряжением ±3…±15 В, что соответствует RS-232) или V.10 (для симметричных цепей с дифференциальными сигналами, аналог RS-423). V.24 лишь описывает логические уровни и функциональное поведение цепей.

Для асинхронной передачи (наиболее распространённый режим) используются уровни:

• Логическая «1» (Mark) — отрицательное напряжение (от -3 до -15 В).
• Логический «0» (Space) — положительное напряжение (от +3 до +15 В).
• Диапазон от -3 до +3 В — зона неопределённости (переходное состояние).

Разъёмы и соединения

Хотя V.24 не специфицирует физический разъём, исторически он ассоциируется с 25-контактным разъёмом DB-25 (D-subminiature). Однако на практике часто используются 9-контактные разъёмы DB-9 (DE-9), где задействовано лишь подмножество цепей (обычно 8-9 сигналов). В промышленных системах могут применяться клеммные колодки или разъёмы RJ-45.

Типовое соединение для асинхронной передачи (DB-9)

Применение

В модемах и телекоммуникациях

Изначально V.24 был разработан для подключения модемов к компьютерам. Цепи управления (RTS/CTS, DTR/DSR, DCD) позволяли согласовывать скорость передачи, управлять потоком и обнаруживать потерю связи.

В промышленной автоматизации

Стандарт широко используется в программируемых логических контроллерах (ПЛК), частотных преобразователях, сенсорах и исполнительных механизмах. Протоколы Modbus RTU, PROFIBUS (в варианте RS-485) и другие часто базируются на физическом уровне, совместимом с V.24.

В измерительной технике

Осциллографы, мультиметры, генераторы сигналов и другое лабораторное оборудование оснащается последовательными портами, соответствующими V.24, для удалённого управления и сбора данных.

В компьютерной периферии

До массового распространения USB (в конце 1990-х — начале 2000-х) V.24 был основным интерфейсом для подключения мышей, клавиатур, принтеров и сканеров. В современных компьютерах последовательные порты (COM-порты) часто эмулируются через USB-адаптеры.

Связь с другими стандартами

V.24 является частью семейства рекомендаций ITU-T серии V, включающего:

• V.28 — электрические характеристики для несимметричных цепей (аналог RS-232).
• V.10 — электрические характеристики для симметричных цепей (аналог RS-423).
• V.11 — электрические характеристики для симметричных цепей с более высоким быстродействием (аналог RS-422).
• V.25 — процедуры автоматического вызова и ответа для модемов.

На практике V.24 часто называют «RS-232» (стандарт Ассоциации электронной промышленности США), хотя RS-232 включает как функциональное описание (аналогичное V.24), так и электрические характеристики (аналогичные V.28). В России и странах СНГ аналогом является ГОСТ 23675-79 «Интерфейс последовательный для систем передачи данных».

Ограничения и недостатки

• Максимальная длина кабеля — до 15 метров (при скорости до 115200 бит/с) из-за несимметричной передачи и низкой помехоустойчивости.
• Скорость передачи — ограничена (обычно до 115200 бит/с, хотя в некоторых реализациях — до 1 Мбит/с на коротких расстояниях).
• Количество сигналов — избыточно для простых устройств, но недостаточно для сложных (например, отсутствует цепь для аппаратного управления потоком в обоих направлениях).
• Отсутствие горячего подключения — не предусмотрена возможность подключения/отключения устройства без выключения питания.

Источники

1. ITU-T Recommendation V.24 (2000) — List of definitions for interchange circuits between data terminal equipment (DTE) and data circuit-terminating equipment (DCE).
2. ITU-T Recommendation V.28 (1993) — Electrical characteristics for unbalanced double-current interchange circuits.
3. ГОСТ 23675-79 — Интерфейс последовательный для систем передачи данных.
4. EIA Standard RS-232-C (1969) — Interface Between Data Terminal Equipment and Data Communication Equipment Employing Serial Binary Data Interchange.
5. Axelson, J. (2007). Serial Port Complete: COM Ports, USB Virtual COM Ports, and Ports for Embedded Systems. Lakeview Research.