RS-232ピン配列：DB9とDB25の解説

RS-232シリアルポートは、POS端末、産業用コントローラ、ネットワークスイッチ、実験機器、旧型コンピュータなどで今も使われている。背面のコネクタは通常DE-9（一般にDB9と呼ばれる）かDB25で、ピン配列はデバイスがDTEかDCEかによって異なる。これを間違えるとリンクは動作しない。RS-232を低電圧のTTLヘッダに接続すると、ボードを破壊する可能性がある。

DB9のピン配列

DE-9コネクタは2列に9本のピンを持つ。標準的なPC（DTE）のピン配列は次の通り。

ピン5は信号グラウンドで、常に必要となる。ピン2と3がデータを伝送する。TXDはコンピュータからの出力、RXDはコンピュータへの入力である。残りのピンはハンドシェイクとモデム制御線である。最小構成のリンクにはピン2、3、5のみが必要だが、多くのデバイスは送信前にDSRやCTSを待つ。

DB25のピン配列

DB25は25本のピンを持ち、IBM PCや多くのモデムで使われた元祖RS-232コネクタである。DTEのピン配列は次の通り。

ピン1と9～19はほとんど未使用か予約済みである。DB9との重要な違いは、TXDとRXDは両コネクタともピン2と3にあるが、ハンドシェイク線が移動することだ。DTRはDB25ではピン20、DB9ではピン4、DSRは両方ともピン6である。DB9-DB25アダプタはこれらを正しくマッピングする必要があり、安価なアダプタがすべてそうしているわけではない。

DTEとDCE：どちらがどちらか

DTEはデータ端末装置を意味し、コンピュータ、端末、コントローラを指す。DCEはデータ通信装置を意味し、モデム、またはモデムのように振る舞うデバイスを指す。上記のピン配列はDTE側から見たものである。DCEデバイスではTXDとRXDが入れ替わり、ハンドシェイクのペアも同様に入れ替わる。

ストレートケーブルはDTEとDCEを接続する。2台のコンピュータなどDTE同士を接続するには、TXDとRXD、RTSとCTS、DTRとDSRおよびDCDを交差させるヌルモデムケーブルまたはアダプタが必要である。信号グラウンドはそのまま通る。ジェンダーチェンジャーはオス・メスのシェルのみを交換し、何も交差させない。

RS-232の電圧レベル

RS-232はシングルエンドで、現代のデジタル回路より高い電圧で反転ロジックを使用する。+3 V～+15 Vの電圧は論理0（スペース）である。-3 V～-15 Vの電圧は論理1（マーク）である。-3 V～+3 Vの領域は未定義で、ノイズとして扱われる。

これらのレベルがRS-232をケーブル上で堅牢にする一方、マイクロコントローラのピンとは互換性がない。TTLまたはCMOSシリアルポートは3.3 Vまたは5 Vで動作し、RS-232ではない。両者を直接接続すると低電圧側が破損する恐れがある。レベルシフタまたはUSB-TTLアダプタが必要で、TTL出力のアダプタはRS-232ではない。コンバータチップとそれに伴うドライバ問題についてはUSBシリアルアダプタ：ドライバ、レベル、落とし穴を参照。

RS-232の伝送距離

規格では19,200ボーで15 m (50 ft)まで許容される。低いボーレートならさらに延長できる。限界はドライバではなくケーブルの静電容量で決まるため、低容量ケーブルは距離を延ばせるが、長いカールコードは延ばせない。それを超える場合や1本の回線に複数ドロップを設ける場合は、差動方式のRS-422とRS-485が代替となる。違いはRS-422 vs RS-485で解説している。

よくあるトラブル

RS-232ポートにTTLを接続。 最も高くつく誤り。3.3 Vまたは5 Vのマイクロコントローラヘッダを実際のRS-232ポートに接続すると、供給範囲をはるかに超える電圧がかかる。低電圧側が破損する恐れがある。接続前にポートがRS-232かTTLかを必ず確認すること。

間違ったケーブルタイプ。 DTE同士をストレートケーブルで接続してもデータは通らない。DTEとDCEの間にヌルモデムケーブルを使っても同様である。リンクが全く動作しない場合、まずケーブルを確認する。

グラウンドの欠落。 2台のデバイスに共通のグラウンド基準がない場合、ピン2と3だけでは不十分である。ピン5（DB9）またはピン7（DB25）を接続する必要がある。

ハンドシェイク線の無視。 デバイスによってはDTRやRTSをアサートし、送信前にDSRやCTSを待つ。3線ケーブルでは死んでいるように見える。コネクタでのループバックジャンパでデバイスを満足させられるが、正しい側に取り付ける必要がある。

偽造アダプタチップ。 USBシリアルアダプタには適切なドライバが必要なコンバータチップが搭載されている。偽造チップは純正メーカーのドライバにブロックされ、ドライバ更新後にアダプタが使えなくなることがある。

DB9とDB25の混同。 2つのコネクタは同じ信号に異なるピン番号を使う。シェルの形状だけを変えるパッシブアダプタは、ピンも再マッピングしない限り動作しない。

シリアルケーブルの選択と確認

両端のコネクタを合わせ、次に配線を合わせる。両端がDTEならヌルモデムケーブルを使う。片端がDCEならストレートケーブルを使う。デバイスが不明な場合は、ブレークアウトボックスや導通テスタでどのピンが接続され、どれが交差しているかを確認できる。

新規設置では、正しいドライバを備えたUSBシリアルアダプタの方が、実ポートを持つPCを探すより簡単なことが多い。元のコネクタを維持する必要がある機器では、正しく配線されたDB9またはDB25ケーブルが依然として正解である。両端にラベルを付け、使用したピン配列を記録しておくこと。あるデバイスで動作するケーブルが、次のデバイスでは異なる配線になっているかもしれない。