ヌルモデムケーブル：配線、アダプタ、ピン配置

ヌルモデムケーブルは、どちらもシリアルリンクのコンピュータ側であることを期待する2台のデバイスを接続します。送信線と受信線を交差させることで、各側の出力が相手側の入力に届くようにします。これはイーサネットで使われるクロスケーブルのシリアル版です。2台のDTE（2台のPC、2台の端末、PCとルータのコンソールなど）をモデムを介さずに直接通信させる必要があるときはいつでも、これが必要です。

ストレートケーブルでは動作しない理由

RS-232は2つの役割を定義しています。DTEはコンピュータまたは端末、DCEはモデムやその他の通信機器です。ストレートケーブルはピン同士を1対1で接続し、DTEとDCEを接続するためのものです。モデムが内部で交差を行っているためです。2台のDTEをストレートケーブルで接続すると、両方とも同じ線で送信し、もう一方の線で受信します。何も届きません。ヌルモデムは代わりにケーブル内で交差を行います。

ヌルモデムの配線

最小限のリンクには、送信、受信、信号グランドのみを交差または共有すれば十分です。ハードウェアフロー制御にはハンドシェイク線が追加されます。完全なDB9ヌルモデムの配線は次のとおりです。

これはクロスとして読んでください。一方のTXDが他方のRXDに、RTSがCTSに、DTRがDSRとDCDに交差します。信号グランドはそのまま通ります。ケーブルによっては、DTRをDSRとDCDに同じ端で結線するものもあります。これは回線がアサートされているかどうかだけをチェックするソフトウェアを満足させますが、実際のハンドシェイクは行いません。

3線式ヌルモデムはピン2、3、5のみを使用します。これはフロー制御なしに設定されたソフトウェアで動作し、CTSを待つソフトウェアでは失敗します。リンクが確立した後、データのバースト後に停止する場合、ハンドシェイク配線の欠如が通常の原因です。

DB9、DB25、アダプタ

DE-9コネクタは、ほとんど常にDB9と呼ばれ、一般的なPCシリアルポートです。DB25は元々のPCとモデムのコネクタでした。ピン機能は両者で異なるため、一方用に作られたヌルモデムは他方用に作られたものと同じケーブルではありません。両方の完全なピン割り当てはRS-232シリアルピン配置リファレンスに記載されています。

アダプタには2つの形態があります。ヌルモデムアダプタは、片面にオスコネクタ、もう片面にメスコネクタを備えた小さなシェルで、内部でクロス配線されており、任意のストレート延長ケーブルをヌルモデムリンクに変えます。ヌルモデムケーブルはクロスが内蔵されており、恒久的な設置にはこちらが適しています。余分な嵌合ペアはそれぞれ障害点となるためです。アダプタは、機器側のコネクタの性別が固定されていてケーブルを変更できない場合に便利です。

ジェンダーチェンジャー

ジェンダーチェンジャーは、何も交差させずにオスをメスに交換します。これはヌルモデムではなく、2台のDTEを通信させることはできません。ケーブルとポートが両方ともオスまたは両方ともメスの場合に使用します。ヌルモデムアダプタとジェンダーチェンジャーは似て見えます。ラベルを確認し、疑わしい場合は導通テスタでピンをテストしてください。

DB9からDB25へ

DB9-to-DB25ヌルモデムアダプタは、信号を交差させると同時にピン番号を変換する必要があります。単純なDB9-to-DB25ストレートアダプタはどちらも行いません。この2つを混同することは、リンクが死んでいるように見える一般的な原因です。

ポートがUSBアダプタ上にある場合

多くのマシンにはもはやシリアルポートがないため、リンクはUSB-シリアルコンバータを介して実行されます。コンバータは内蔵ポートとまったく同様にDTEを提供するため、ヌルモデムのルールは変わりません。2台のDTEにはクロスが必要です。コンバータチップには正しいドライバが必要であり、TTL出力のアダプタはRS-232ではなく、RS-232ポートに直接接続してはいけません。これらの点はUSB-シリアルアダプタガイドで説明されています。

ループバックによるテスト

ケーブルを疑う前に、ポートが動作することを証明してください。ループバックプラグはTXDをRXDに接続し、完全なテストではRTSをCTSに、DTRをDSRとDCDに接続します。プラグを装着した状態で、端末プログラムに入力したものはそのまま返ってきます。返ってこない場合、障害はポート、ドライバ、または端末設定にあり、ヌルモデムにはありません。

ケーブル自体については、導通テスタで各ピンが表の通りに着地していることを確認します。簡単なワイヤマップチェックで、断線、短絡、交差した配線を見つけることができますが、ソフトウェアがハンドシェイク線をアサートしない場合、それらが配線されているかどうかはわかりません。使用する予定のソフトウェアで、使用する予定のボーレートでテストしてください。

何がうまくいかないか

• ストレートケーブルに2台のDTE。 最も一般的な間違いです。何も損傷しませんが、データは通過しません。ヌルモデムを取り付けてください。
• ストレートケーブルが必要な場所にヌルモデム。 PCからモデム、またはPCからDCEにはストレートケーブルが必要です。そこにヌルモデムを使うと信号が二重に交差し、リンクは失敗します。
• ハードウェアフロー制御を有効にした3線式ケーブル。 リンクが開始してからハングします。ハンドシェイク線を配線するか、両端でフロー制御をオフにしてください。
• ヌルモデムとして使用されるジェンダーチェンジャー。 シェルを交換するだけで、信号は交換しません。
• TTLシリアルをRS-232に接続。 低電圧側が損傷する可能性があります。RS-232は約プラスマイナス3～15 Vの間で振れます。3.3 Vまたは5 Vのマイクロコントローラピンは、レベルシフタなしでは互換性がありません。
• 標準が許容するよりも長いケーブル。 RS-232は19,200ボーで15 m (50 ft)までと規定されており、より低いボーレートではさらに長く動作します。それを超える場合は、RS-422やRS-485などの差動標準へのコンバータを使用してください。
• 目的に合わないアダプタ。 ヌルモデムリンクにDB9-to-DB25ストレートアダプタを使用すると、クロスが欠落します。

同じ論理はネットワーク側にも現れます。クロスケーブルは2つの同種デバイスを接続し、ストレートケーブルはデバイスをスイッチに接続します。Auto-MDI-Xはイーサネットではほとんど自動化しましたが、シリアルポートは決してネゴシエートしません。ケーブルが正しくなければなりません。クロスケーブル比較でイーサネットの場合を説明しています。

適切な部品の選択

実際に存在するコネクタタイプに合わせてケーブルを購入または作成し、両端にラベルを付けてください。ヌルモデムケーブルは外見上ストレートケーブルと同一に見え、引き出しの中で混同しやすいです。導通チェックは1分で済み、午後を節約できます。