RS-232-Pinbelegung: DB9 und DB25 erklärt

RS-232-Serienports betreiben noch immer Kassenterminals, Industriecontroller, Netzwerk-Switches, Laborgeräte und ältere Computer. Der Stecker auf der Rückseite ist meist ein DE-9 (umgangssprachlich DB9) oder ein DB25, und die Pinbelegung hängt davon ab, ob das Gerät als DTE oder DCE verdrahtet ist. Ist das falsch, funktioniert die Verbindung einfach nicht; verbindet man RS-232 mit einem Niederspannungs-TTL-Header, kann die Platine zerstört werden.

Die DB9-Pinbelegung

Der DE-9-Stecker hat neun Pins in zwei Reihen. Die Standard-PC-Pinbelegung (DTE) ist:

Pin 5 ist die Signalmasse und immer erforderlich. Pin 2 und 3 übertragen die Daten: TXD ist der Ausgang vom Computer, RXD der Eingang zu ihm. Die übrigen Pins sind Handshake- und Modemsteuerleitungen. Eine minimale Verbindung braucht nur Pin 2, 3 und 5, aber viele Geräte warten auf DSR oder CTS, bevor sie senden.

Die DB25-Pinbelegung

Der DB25 hat 25 Pins und war der ursprüngliche RS-232-Stecker an IBM-PCs und vielen Modems. Die DTE-Pinbelegung ist:

Pin 1 und 9 bis 19 sind meist unbenutzt oder reserviert. Der wichtige Unterschied zum DB9 ist, dass TXD und RXD bei beiden Steckern auf Pin 2 und 3 liegen, aber die Handshake-Leitungen wandern: DTR ist Pin 20 beim DB25 und Pin 4 beim DB9, während DSR bei beiden Pin 6 ist. Ein DB9-auf-DB25-Adapter muss diese korrekt zuordnen, und nicht jeder billige Adapter tut das.

DTE und DCE: welches Ende ist welches

DTE bedeutet Datenendeinrichtung: ein Computer, Terminal oder Controller. DCE bedeutet Datenübertragungseinrichtung: ein Modem oder ein Gerät, das sich wie eines verhält. Die obige Pinbelegung ist die DTE-Ansicht. Bei einem DCE-Gerät tauschen TXD und RXD, und ebenso die Handshake-Paare.

Ein 1:1-Kabel verbindet ein DTE mit einem DCE. Um zwei DTEs zu verbinden, etwa zwei Computer, braucht man ein Nullmodemkabel oder -adapter, das TXD und RXD kreuzt, RTS und CTS kreuzt und DTR auf DSR und DCD kreuzt. Signalmasse läuft direkt durch. Ein Gender-Changer tauscht nur männliche und weibliche Gehäuse; er kreuzt nichts.

RS-232-Pegel

RS-232 ist unsymmetrisch und verwendet invertierte Logik bei höheren Spannungen als moderne Digitalschaltungen. Eine Spannung zwischen +3 V und +15 V ist eine logische 0 (Space). Eine Spannung zwischen -3 V und -15 V ist eine logische 1 (Mark). Der Bereich zwischen -3 V und +3 V ist undefiniert und wird als Rauschen behandelt.

Diese Pegel machen RS-232 robust über Kabel, aber inkompatibel mit Mikrocontroller-Pins. Ein TTL- oder CMOS-Serienport läuft mit 3,3 V oder 5 V und ist kein RS-232. Die beiden direkt zu verbinden kann die Niederspannungsseite zerstören. Ein Pegelwandler oder ein USB-auf-TTL-Adapter ist nötig, und Adapter mit TTL-Ausgang sind kein RS-232. Siehe USB-auf-Seriell-Adapter: Treiber, Pegel und Fallstricke für die Konverter-Chips und Treiberprobleme, die damit einhergehen.

Wie weit RS-232 läuft

Die Norm erlaubt bis zu 15 m (50 ft) bei 19.200 Baud. Niedrigere Baudraten laufen weiter. Die Grenze wird durch die Kabelkapazität bestimmt, nicht durch den Treiber, daher kann ein kapazitätsarmes Kabel die Entfernung strecken und ein langes Spiralkabel nicht. Für längere Strecken oder mehrere Abzweigungen auf einer Leitung sind RS-422 und RS-485 die differentiellen Alternativen; die Unterschiede werden in RS-422 vs. RS-485 behandelt.

Was schiefgeht

TTL an einem RS-232-Port. Der teuerste Fehler. Ein 3,3-V- oder 5-V-Mikrocontroller-Header, der an einen echten RS-232-Port angeschlossen wird, sieht Spannungen weit außerhalb seines Versorgungsbereichs. Die Niederspannungsseite kann beschädigt werden. Prüfen Sie immer, ob ein Port RS-232 oder TTL ist, bevor Sie ihn anschließen.

Falscher Kabeltyp. Ein 1:1-Kabel zwischen zwei DTEs überträgt keine Daten. Ein Nullmodemkabel zwischen einem DTE und einem DCE ebenso wenig. Wenn eine Verbindung nichts tut, ist das Kabel das Erste, was man prüfen sollte.

Fehlende Masse. Pin 2 und 3 allein reichen nicht, wenn die beiden Geräte keine gemeinsame Masse-Referenz haben. Pin 5 (DB9) oder Pin 7 (DB25) muss verbunden sein.

Handshake-Leitungen ignoriert. Manche Geräte setzen DTR oder RTS und warten auf DSR oder CTS, bevor sie senden. Ein Drei-Draht-Kabel erscheint dann tot. Loopback-Brücken am Stecker können das Gerät zufriedenstellen, müssen aber am richtigen Ende angebracht werden.

Gefälschte Adapter-Chips. USB-auf-Seriell-Adapter enthalten einen Konverter-Chip, der den richtigen Treiber benötigt. Gefälschte Chips können von den Treibern des Originalherstellers blockiert werden, sodass der Adapter nach einem Treiber-Update unbrauchbar ist.

DB9 und DB25 verwechselt. Die beiden Stecker verwenden unterschiedliche Pin-Nummern für dieselben Signale. Ein passiver Adapter, der nur die Gehäuseform ändert, funktioniert nicht, es sei denn, er ordnet auch die Pins neu zu.

Auswahl und Prüfung eines seriellen Kabels

Passen Sie den Stecker an jedem Ende an, dann die Verdrahtung. Wenn beide Enden DTE sind, verwenden Sie ein Nullmodemkabel. Wenn ein Ende DCE ist, verwenden Sie ein 1:1-Kabel. Wenn das Gerät unbekannt ist, zeigt eine Breakout-Box oder ein Durchgangsprüfer, welche Pins verbunden sind und welche gekreuzt werden.

Für Neuinstallationen ist ein USB-auf-Seriell-Adapter mit dem richtigen Treiber meist einfacher, als einen PC mit echtem Port zu finden. Für Geräte, die ihren ursprünglichen Stecker behalten müssen, ist ein korrekt verdrahtetes DB9- oder DB25-Kabel immer noch die richtige Antwort. Beschriften Sie beide Enden und notieren Sie die verwendete Pinbelegung, denn ein Kabel, das an einem Gerät funktioniert, kann anders verdrahtet sein als das nächste.