พิชิต จินตโกศลวิทย์
pichitor@yahoo.com      

จากบทความตอนที่แล้วได้กล่าวเกี่ยวกับในการถึงวิธีการแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับระบบสื่อสารข้อมูลในงานอุตสาหกรรมรวมทั้งสัญญาณรบกวนแบบต่าง ๆ และการป้องกันหรือการลดผลกระทบจากสัญญาณรบกวน แต่ในบทความฉบับนี้จะกล่าวเกี่ยวกับมาตรฐานในการเชื่อมต่อในระดับฟิสิคอลหรือระดับกายภาพที่ใช้กันมากในระบบสื่อสารข้อมูลนั้นคือ EIA-232 หรือ บางท่านเรียกว่าคอมพอร์ต (Com Port) หรือ RS-232

เป็นที่ชัดเจนว่าคอมพอร์ตหรือ RS-232 ถึงแม้จะมีมานานแล้วแต่ก็ยังไม่ตายไปจากระบบสื่อสารข้อมูลโดยเฉพาะอุปกรณ์อัจฉริยะในงานอุตสาหกรรม    เหตุผลเพราะว่าอุปกรณ์เหล่านี้ยังต้องการการตั้งค่าเซตติ้งหรือพารามิเตอร์ผ่านคอมพอร์ตอยู่ เนื่องจากคอมพอร์ตยังสามารถทำงานได้อยู่หากซอฟต์แวร์ประเภทไดรฟ์เวอร์การสื่อสารไม่ทำงาน ดังนั้นคอมพอร์ตจึงเป็นพอร์ตสำรองหรือพอร์ตระบบ (System Port) เพื่อใช้ในการเซตติ้งในกรณีพอร์ตสื่อสารอื่น ๆ ใช้การไม่ได้

มาตรฐาน EIA-232 ถูกพัฒนาเพื่อจุดประสงค์ในการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ดาต้าเทอร์มินอลอีควิปเมนท์ (DTE: Data Terminal Equipment) เช่น คอมพิวเตอร์, PLC (Programmable Logic Controller) หรือ ดิจิตอลมิเตอร์ และอุปกรณ์ดาต้าเซอร์กิตเทอร์มิเนตติ้งอีควิปเมนท์ (DCE: Data Circuit Equipment) เช่น โมเด็ม หรือตัวมีเดียคอนเวอร์เตอร์ (Media Converter) โดยใช้วิธีการรับส่งสัญญาณแบบอนุกรมในรูปแบบดิจิตอล ในระบบงานอุตสาหกรรมอาจจะมีตัวอย่างง่าย ๆ คือการเชื่อมต่อ PLC ผ่านโมเด็มหรือตัวมีเดียคอนเวอร์เตอร์เพื่อส่งค่าให้ระบบ DCS (Distributed Control System) หรือ SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)

มาตรฐานการเชื่อมต่อ EIA-232 ถูกคิดค้นในประเทศสหรัฐอเมริกาในปี 1969 โดยฝ่ายวิศวกรรมขององค์กรมาตรฐาน EIA (Electronic Industries Association) เกือบจะทันทีทันใดหลังจากที่ได้ออกข้อกำหนดมาตรฐานได้มีการแก้ไขปรับปรุงในรายละเอียดปลีกย่อย ทำให้เกิดมาตรฐานใหม่ออกมาทันทีนั้นคือมาตรฐาน EIA-232C มาตรฐาน EIA-232                               

แรกเริ่มเดิมทีมีชื่อว่า RS-232 ซึ่ง RS ย่อมาจาก "Recommended Standard" ปัจจุบันคำว่า RS-232 ก็ยังเป็นที่พูดกันติดปากและถูกใช้มากกว่า คำว่า EIA-232 คำนำหน้าว่า RS ได้ถูกเปลี่ยนอย่างเป็นทางการด้วย EIA/TIA ในปี 1988 และเวอร์ชั่น (Version) หรือ ริวิสชั่น (Revision) ล่าสุดในปัจจุบันคือ EIA/TIA-232E ซึ่งออกในปี 1991 มาตรฐาน EIA-232 สามารถถูกเทียบเคียงกับมาตรฐานอื่นคือ ITU V.24, และ ISO 2110 

สืบเนื่องจากความยากในการแยกแยะสัญญาณแม้ว่าจะได้กำหนดรหัสในการสื่อสารระหว่างกัน EIA-232 ได้ถูกออกแบบเพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ในการสื่อสารข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ที่มาจากต่างผู้ผลิต EIA-232 ได้กำหนดวิธีการเชื่อมต่อระหว่างสองประเภทอุปกรณ์นั้นคือ DTE และ DCE กล่าวถึง DTE      

ตัวอย่างได้แก่ คอมพิวเตอร์ พรินเตอร์ หรือ PLC นั้นคืออุปกรณ์ปลายทางหรือต้นทางนั้นเอง ตัว DTE จะสื่อสารกับ DCE ที่ติดต่อกับ DCE อีกด้านหนึ่งตัวอย่างเช่นโมเด็ม ในปัจจุบัน DCE ได้ถูกเปลี่ยนนิยามใหม่คือ Data Circuit-Terminating Equipment อ้างอิงจากมาตรฐานล่าสุดนั้นคือ EIA/TIA-232E DCE จะรับข้อมูลจาก DTE และส่งซ้ำไปยัง DCE อีกด้านหนึ่งผ่านสื่อในการสื่อสาร เช่น สายโทรศัพท์ เพื่อจะส่งข้อมูลให้ถึงปลายทางนั้นเอง 

รูปที่ 1 การเชื่อมต่อระหว่าง DTE และ DCE โดยใช้ DB-25

มาตรฐาน EIA-232 ประกอบด้วย 3 ส่วนหลักดังต่อไปนี้
- คุณลักษณะของสัญญาณทางไฟฟ้า เช่น ระดับสัญญาณ
- คุณลักษณะทางกลหรือทางแมคานิกของการเชื่อมต่อ เช่น ประเภทคอนเน็กเตอร์
- ฟังก์ชั่นของวงจรแลกเปลี่ยนสัญญาณ เช่น แฮนด์เช็ค

EIA-232 ได้นิยามคุณลักษณะของสัญญาณทางไฟฟ้า เช่น ระดับแรงดันไฟฟ้า คุณลักษณะของกราวด์ (Grounding) เพื่อให้ทำงานสอดคล้องในการแลกเปลี่ยนสัญญาณโดยการส่งสัญญาณจะเป็นแบบไม่สมดุล (Unbalance System) ตัวส่งหรือทรานสมิตเตอร์ (Transmitter) ตามมาตรฐาน EIA-232 ต้องการวงจรสร้างแรงดันไฟฟ้าในช่วง +/-15 ถึง +/-25 V ดังที่นิยามดังต่อไปนี้

- ลอจิก 1: -5V ถึง -25V
- ลอจิก 0: +5V ถึง +25V
- ไม่นิยามลอจิก: +5V ถึง -5V

ที่ตัวรับหรือรีซีฟเวอร์ (Receiver) ตามมาตรฐาน EIA-232 ต้องการวงจรสร้างแรงดันไฟฟ้าเช่นเดียวกันโดยได้นิยามระดับแรงดันไฟฟ้าไว้ดังต่อไปนี้นี้
- ลอจิก 1: -3V ถึง -25V
- ลอจิก 0: +3V ถึง +25V
- ไม่นิยามลอจิก: +3V ถึง -3V

จำไว้ว่าตัวส่งของ EIA-232 ต้องการระดับแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าเล็กน้อยเพื่อชดเชยระดับแรงดันไฟฟ้าที่ตกหรือดรอป (Drop) ตามระยะสายส่งสัญญาณ อีกอย่างระดับแรงดันไฟฟ้าที่ใน CPU (Central Processing Unit) ส่วนใหญ่จะอยู่ในช่วง 0V ถึง +5V หรือเรียกว่าระดับ TTL (Transister-Transister Logic)   

ดังนั้นไลน์ไดรฟ์เวอร์ (Line Driver) ถูกต้องการสำหรับปรับระดับแรงดันไฟฟ้าให้เหมาะสมกับระดับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการสื่อสาร เช่นเดียวกัน ไลน์รีซีฟเวอร์ (Line Receiver) ถูกต้องการที่จุดรับสัญญาณเพื่อแปลงระดับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการสื่อสารให้เป็นระดับ TTL ที่ใช้ในการส่งสัญญาณต่อไปให้ CPU ดังนั้นแรงดันไฟฟ้าไบโพลาร์ที่จ่ายให้กับตัวรับของ EIA-232 ที่เข้ากันได้กับระดับ TTL มีอยู่ที่ระดับ +5V เพียงค่าเดียวเท่านั้น

แหล่งจ่ายไฟฟ้าของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ ส่วนใหญ่แล้วมักจะมีแรงดันไฟฟ้าที่เป็นเอาท์พุทอยู่ที่ +12V ซึ่งสามารถนำไปใช้สำหรับส่งสัญญาณในมาตรฐาน EIA-232 ได้

การควบคุมการส่งข้อมูลหรือการทำแฮนด์เช็คกิ้ง (Handshaking) ซึ่งใช้ช่วงแรงดันไฟฟ้าเดียวกันในการส่งสัญญาณข้อมูลสำหรับลอจิก 0 และลอจิก 1 แต่อย่างไรก็ตามมีความแตกต่างนั้นคือใช้ขั้วสัญญาณตรงข้ามกัน นั้นหมายความว่า

* มีการส่งสัญญาณควบคุมหรือคอนโทรลเพื่อแอกตีฟ (Active) ฟังก์ชั่น ตัวส่งจะสร้างแรงดันไฟฟ้าอยู่ในช่วง +5V ถึง +25V ส่วนที่ตัวรับที่ต่อเข้ากับสายสัญญาณควบคุมจะยอมรับที่ระดับแรงดันไฟฟ้าที่อยู่ในช่วง +3V ถึง +25V

* สำหรับการยกเลิกการส่งสัญญาณควบคุมหรืออินแอกตีฟ (Inactive) ฟังก์ชั่น ตัวส่งจะสร้างระดับแรงดันไฟฟ้าอยู่ในช่วง -5V ถึง -25V ส่วนที่ตัวรับจะยอมรับสัญญาณที่ระดับแรงดันไฟฟ้าในช่วง  -3V ถึง -25V

รูปที่ 2 ระดับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในมาตรฐาน EIA-232

ที่จุดรับข้อมูลในอุปกรณ์สื่อสารหรืออุปกรณ์ปลายทาง ตัวไลน์รีซีฟเวอร์มีความจำเป็นที่ต้องลดระดับแรงดันไฟฟ้าในแต่ละเส้นของสายสัญญาณควบคุมและสัญญาณข้อมูลให้อยู่ที่ระดับ 0V และ +5V ซึ่งถูกใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ภายในตัวอุปกรณ์         

รูปที่ 3 ตัวส่งและตัวรับสัญญาณในมาตรฐาน EIA-232

มาตรฐาน EIA-232 นิยามสัญญาณทางไฟฟ้าจำนวน 25 สัญญาณสำหรับการเชื่อมต่อซึ่งสัญญาณได้ถูกจัดเป็นกลุ่มได้จำนวน 4 กลุ่ม ดังต่อไปนี้

- สายสัญญาณข้อมูล (Data Lines)
- สายสัญญาณควบคุม (Control Line)
- สายสัญญาณเข้าจังหวะ (Timing Line)
- สายสัญญาณสำหรับฟังก์ชั่นพิเศษ (Special Function)

สายสัญญาณข้อมูลถูกใช้สำหรับถ่ายโอนข้อมูล สายสัญญาณสำหรับการส่งข้อมูลที่อยู่บนตัว DTE และ DCE จะอยู่ที่พินขาที่ 2 ในกรณีที่เป็นคอนเน็กเตอร์แบบ 25 พิน (DB-25) แต่ตำแหน่งขาพินจะกลับกันถ้าใช้คอนเน็กเตอร์แบบ 9 พิน (DB-9) คือขาพินที่ 3 ส่วนพินที่ 7กรณีใช้ DB-25 จะเป็นสายสัญญาณร่วมเพื่อสัญญาณไหลกลับสำหรับวงจรรับและส่งข้อมูลรวมทั้งวงจรส่งสัญญาณควบคุม          

แต่ใน DB-9 สายร่วมในการไหลกลับของสัญญาณจะอยู่ที่พินขาที่ 5 ดังแสดงในตารางที่ 2สายสัญญาณควบคุมถูกใช้สำหรับการโต้ตอบระหว่างอุปกรณ์ซึ่งรู้จักทั่วไปคือการทำฮาร์ดแวร์แฮนด์เช็คกิ้ง (Hardware Handshaking) ซึ่งจะมีการตั้งกฎเกณฑ์เพื่อการควบคุมการไหลของข้อมูลระหว่างกันโดยที่มีสัญญาณควบคุมที่สำคัญจำนวน 4 สัญญาณที่ถูกใช้ในการควบคุมคือ

- RTS: Request to Send
- CTS: Clear to Send
- DSR: Data Set Ready หรือ DCE Ready
- DTR: Data Terminal Ready หรือ DTE Ready

สิ่งความสำคัญที่ต้องจดจำเพื่อช่วยในการวิเคราะห์ปัญหานั้นคือสัญญาณแฮนด์เช็คกิ้งทำงานที่ระดับทางด้านบวก (Positive Voltage) ส่วนในการยกเลิกสัญญาณควบคุมจะใช้ระดับแรงดันไฟฟ้าทางด้านลบ (Negative Voltage)

ฮาร์ดแวร์แฮนด์เช็คกิ้งอาจจะเป็นปัญหาในการติดต่อสื่อสาร ดังนั้นบางผู้ผลิตจึงได้เมินเฉยหรือไม่ใช้สายสัญญาณควบคุมหรือใช้งานมันในหน้าที่อื่นที่ไม่ตรงกับมาตรฐาน EIA-232 ผลที่ตามมาในปัจจุบันจึงมีระบบงานมากมายที่ไม่ใช้ฮาร์ดแวร์เช็คกิ้งเลยโดยใช้แค่สายข้อมูล 3 เส้น (สายส่งสัญญาณ, สายรับสัญญาณ, สายกราวด์ร่วม) และใช้การทำแฮนด์เช็คกิ้งแบบซอฟต์แวร์ในการควบคุมการไหลของข้อมูลแทนที่ซึ่งแฮนด์เช็คกิ้งจะเป็นส่วนหนึ่งของการทำงานของโปรแกรมคอมพิวเตอร์หรือเฟิร์มแวร์

อีกอย่างมีความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วในการส่งข้อมูลและระยะความยาวของสายสัญญาณระหว่าง 2 อุปกรณ์บนมาตรฐาน EIA-232 ถ้าต้องการความเร็วในการส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นหรือความเร็วของการเปลี่ยนแปลงระดับแรงดันไฟฟ้าจากระดับลอจิก 1 ไปเป็นแรงดันไฟฟ้าระดับลอจิกเพิ่มขึ้น จะต้องพิจารณาคุณภาพของสายสัญญาณเส้นนั้นว่ามีค่าความเก็บประจุและค่าความเหนี่ยวนำของสายสัญญาณที่เป็นอุปสรรคในการส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูงหรือไม่

ซึ่งถ้าสายสัญญาณมีค่าการเก็บประจุหรือค่าความเหนี่ยวนำมีค่ามากการส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูงอาจจะทำให้ระดับแรงดันไฟฟ้าในสายสัญญาณเปลี่ยนแปลงไม่ทันเพราะมีตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำหน่วงการเปลี่ยนแปลงไว้ สิ่งที่เกิดขึ้นต่อมาทำให้เกิดความบิดเบือนของข้อมูล ความยาวของสายสัญญาณที่ใช้งานได้จะถูกจำกัดโดยจำนวนบิตที่ผิดพลาดที่เกิดขึ้นต่อจำนวนบิตทั้งหมดที่เป็นอัตราส่วนหรือเปอร์เซ็นต์ที่ยอมรับได้

แต่อย่างไรก็ตามมาตรฐาน EIA-232D และ EIA-232E ระบุข้อจำกัดของค่าความเก็บประจุของสายสัญญาณที่ 2,500 pF ด้วยปัจจุบันค่าความเก็บประจุในสายสัญญาณได้ถูกปรับปรุงเรื่อยตลอดมาจากปกติประมาณ 160pF/M เหลือเพียง 50pF/M ดังนั้นความยาวของสายสัญญาณสามารถยืดระยะออกไปได้อีกจากเดิมประมาณ 15m (50 ฟุต) ไปถึงประมาณ 50m (166 ฟุต) ความเร็วที่ใช้ในการส่งข้อมูลทั่วไปตามมาตรฐาน EIA-232 คือ 110, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600 และ 19200 bps

อย่างไรก็ตามในระยะสายสั้น ๆ สามารถส่งในความเร็วที่ 38400, 57600 และ 115200 จากการทดสอบจากการใช้งานจริงจึงได้มีตาราง 1 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วหรืออัตราบอดเรตที่เลือกใช้ได้กับระยะสายสูงสุดที่ใช้ได้ สังเกตได้ว่ายิ่งสายสัญญาณยาวเท่าไรความเร็วสูงสุดที่จะส่งได้ก็จะยิ่งลดลง

ยังมีสิ่งที่ต้องจำไว้ว่าความเร็วในการส่งข้อมูลที่ได้ยังขึ้นอยู่กับระดับแรงดันไฟฟ้าของตัวส่ง ค่าความเก็บประจุของสายสัญญาณรวมทั้งสิ่งแวดล้อมรอบระบบสื่อสาร เช่นสัญญาณรบกวนอีกด้วย มาตรฐาน EIA-232 ใช้วิธีการเข้ารหัสสัญญาณแบบ NRZ (Non Return to Zero) สำหรับการส่งข้อมูลแบบอะซิงโครนัสเพราะฉะนั้น 1 บอดจะส่งข้อมูลได้จำนวน 1 บิตต่อวินาทีเท่านั้น

ตารางที่ 1 ความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วหรืออัตราบอดเรตที่เลือกใช้ได้กับระยะสายสูงสุดที่ใช้ได้     

EIA-232 ได้นิยามคุณลักษณะทางแมคานิกหรือทางกล ที่สามารถสังเกตด้วยตาได้ระหว่าง DCE และ DTE ซึ่งก็คือการบังคับลักษณะการเชื่อมต่อทางกายภาพด้วยปลั๊ก (Plug) และซ็อกเก็ต (Socket) หรือบางทีอาจเรียกว่าคอนเน็กเตอร์ตัวผู้ตัวเมีย ประเภทที่ใช้ขึ้นอยู่กับประเภทคอนเน็กเตอร์ที่อยู่บนตัว DCE หรือ DTE

โดยส่วนมากแล้วในปัจจุบันจะเป็นประเภท DB-9 หรือ DB-25 หรือบางครั้งอาจจะเป็น RJ-45 ซึ่งคอนเน็กเตอร์ RJ-45 เริ่มเป็นที่นิยมเนื่องจากใช้พื้นที่น้อยและยังใช้กับสายคู่พันเกลียวที่ทนสัญญาณรบกวนได้ดี ถึงแม้มาตรฐาน EIA-232C ไม่ได้ระบุประเภทคอนเน็กเตอร์อย่างชัดเจนแต่ DB-25 (25พิน,D-type) ก็ได้ถูกใช้อย่างแพร่หลายจนกลายเป็นมาตรฐานแบบดีแฟกโต (De Facto)

แต่อย่างไรก็ตามในริวิสชั่น D และ ริวิสชั่น E ได้กำหนดประเภทคอนเน็กเตอร์ที่มี 26 พินรู้จักในชื่อ "ALT A" คอนเน็กเตอร์ ALT A สนับสนุนทั้ง 25 สัญญาณตามมาตรฐาน EIA-232 คอนเน็กเตอร์แบบ ALT A ในทางกายภาพจะขนาดเล็กกว่า DB-25 และน่าจะสร้างความพึงพอใจต่อผู้ใช้งานเพราะขนาดเล็กกว่า DB-25 แต่จริง ๆ แล้วไม่ค่อยได้รับความนิยมเท่าไร สำหรับอุปกรณ์ปัจจุบันที่สนับสนุนมาตรฐาน EIA-232 แต่ไม่ใช้ฮาร์ดแวร์แฮนด์เช็ค หรือใช้ก็เพียงไม่กี่สัญญาณควบคุมมักจะใช้คอนเน็กเตอร์ DB-9 (9 พิน,D-Type) ซึ่งถูกใช้อย่างแพร่หลาย

และยิ่งกว่านั้นเมื่อ IBM ตัดสินใจสร้างการ์ดการสื่อสารแบบอนุกรมและขนานสำหรับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลชนิด AT&T คอนเน็กเตอร์ขนาดเล็กจึงถูกต้องการเพื่อให้สามารถจัดคอนเน็กเตอร์ลงบนการ์ด ISA ได้ง่ายส่งผลให้เวลาต่อมา DB-9 กลายเป็นมาตรฐานของคอนเน็กเตอร์ที่ใช้ในงานอุตสาหกรรม อีกอย่างการจัดขาพินที่ถูกใช้ใน DB-9 และ DB-25 จะไม่ตรงกันโดยขาพินที่สำหรับส่งสัญญาณข้อมูลของ DB-9 ที่ใช้ใน IBM ถูกจัดดังต่อไปนี้

ตารางที่ 2 การกำหนดสัญญาณสำหรับคอนเน็กเตอร์แบบ DB-9 และ DB-25

EIA-232 นิยามฟังก์ชั่นของวงจรแลกเปลี่ยนสัญญาณสำหรับข้อมูล, ไทมิ่งหรือการเข้าจังหวะเวลา และการควบคุมซึ่งทั้งหมดใช้ในการเชื่อมต่อสื่อสารระหว่าง DTE และ DCE อย่างไรก็ตามยังถือว่ามีการนิยามยังไม่ชัดเจนที่สุดสำหรับระบบงานที่เกี่ยวกับการสื่อสารในระบบวัดค่าและควบคุม แต่ละวงจรหรือแต่ละพินจะเป็นแหล่งกำเนิดกระแสเพื่อสร้างกระแสให้ไหลครบวงจรโดยการไหลจะไหลไปที่ขากราวด์ซึ่งเป็นขาที่ใช้ร่วมกันทุกวงจร

*  Protective Ground
Protective Ground หรือ กราวด์ป้องกันนั้น มีไว้เพื่อทำให้แน่ใจว่ากล่อง (Case) ของ DTE และ DCE มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน ควรระลึกไว้ด้วยว่า Protective Ground สามารถทำให้เกิดปัญหากระแสไหลวนจากดินได้

*  Transmitted Data: Txd
เส้นสัญญาณนี้จะใช้ส่งสัญญาณข้อมูลจาก DTE ไปยังขาที่สอดคล้องกันหรือพินบน DCE เพื่อรับสัญญาณข้อมูล บางครั้งมักถูกเรียกว่าขา TX สายสัญญาณนี้มีค่าแรงดันไฟฟ้าเป็นลบในช่วงเวลาที่สายสัญญาณว่างหรือไม่มีข้อมูลจะส่ง            

* Received Data: Rxd
สายสัญญาณนี้จะใช้สำหรับส่งข้อมูลแบบอนุกรมจาก DCE ไปยังขาหรือพินที่รับข้อมูลบน DTE และมักถูกเรียกว่าสายสัญญาณ RX

* Request to Send: RTS
RTS คือการร้องขอทำการส่งข้อมูลโดยใช้สัญญาณควบคุมแบบฮาร์ดแวร์แฮนด์เช็คกิ้ง สายสัญญาณนี้จะส่งสัญญาณแอกตีฟซึ่งใช้ระดับแรงดันไฟฟ้าทางด้านบวก เมื่อ DTE ขออนุญาตในการส่งข้อมูลแล้ว DCE จะทำการแอกตีฟสัญญาณแรงดันไฟฟ้าทางด้านบวกที่ขา CTS ซึ่งเป็นสัญญาณประเภทฮาร์ดแวร์แฮนด์เช็คกิ้งเช่นกันสำหรับการควบคุมการไหลของข้อมูล

*  เคลียร์ทูเซนด์ (CTS)
เมื่อ DCE ที่เป็นแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์กำลังรับข้อมูลจากอีกฝั่ง ซึ่ง DTE จะได้รับข้อมูลจาก DCE อีกที และ DTE ต้องรักษาสัญญาณ RTS ไม่ให้แอกตีฟ แต่เมื่อ DTE เปลี่ยนไปเป็นส่งสัญญาณข้อมูล มันจะส่งสัญญาณบอกโมเด็มด้วยการส่งสัญญาณแอกตีฟที่ขา RTS เมื่อโมเด็มยืนยันโดยการทำการแอกตีฟขา CTS หมายถึง DCE ทำการแจ้ง DTE ว่าขณะนี้การส่งข้อมูลสามารถทำได้

*  DCE Ready
ชื่อเดิมคือ ดาต้าเซ็ตรีดดี้ (DSR) เส้นสัญญาณนี้มีไว้ให้ DCE แจ้งไปยัง DTE ว่าโมเด็มพร้อมแล้วหลังจากรีเซ็ต เปิดใช้งาน หรือหลังจากสภาวะไม่ว่าง (Busy)

*  สายสัญญาณกราวด์ (ใช้ร่วมกัน)
เส้นสัญญาณสำคัญนี้คือเส้นสัญญาณไหลกลับที่ใช้ร่วมกันสำหรับวงจรที่ใช้ส่งและรับสัญญาณทั้งหมด รวมทั้งวงจรที่ใช้ในการควบคุมการสื่อสารเช่นกัน การเชื่อมต่ออุปกรณ์ทั้ง 2 ด้านต้องถูกเชื่อมต่อสายสัญญาณเส้นนี้เสมอ 

* Data Carrier Detect: DCD
สายสัญญาณนี้ถูกเรียกว่าสายสัญญาณตรวจสอบสัญญาณโทรศัพท์ มันจะแอกตีฟโดยโมเด็มหรือ DCE เมื่อ DCE ได้รับหรือตรวจเจอคลื่นพาหะและจะแอกตีฟต่อไปถ้ายังได้รับสัญญาณพาหะนั้นอยู่

* Ring Indicator
ขาสัญญาณนี้จะแอกตีฟในช่วงมีแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณริงหรือสัญญาณโทรเข้าบนสายสัญญาณโทรศัพท์

*  Data Signal Rate Selector: DSRS
เมื่อระบบสื่อสารมี 2 อัตราการส่งข้อมูล อัตราที่สูงกว่าจะถูกเลือกด้วยการแอกตีฟสัญญาณ DSRS อย่างไรก็ตามสายสัญญาณนี้ไม่ค่อยถูกใช้ในปัจจุบันเพราะส่วนใหญ่ในปัจจุบันระบบสื่อสารสามารถเลือกระดับความเร็วที่ดีที่สุดโดยอัตโนมัติ

ตารางที่ 3 การกำหนดขาพินตามมาตรฐาน ITU-T V24 (ISO 2110)        

ขั้นตอนการทำงานต่อไปนี้เป็นการทำงานของ EIA-232 บนพื้นฐานการส่งข้อมูลแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ ขั้นตอนการทำงานนี้ยังครอบคลุมไปถึงการทำงานแบบฟูลดูเพล็กซ์เช่นกัน รูปที่ 4 แสดงถึงการเริ่มทำงานขั้นต้น (Initial) ของอุปกรณ์ประเภทเทอร์มินอล หรือ DTE ที่ทำงานร่วมกับโมเด็มหรือ DCE ในไดอะแกรมฝั่งซ้าย ส่วนทางไดอะแกรมฝั่งขวาคือรีโมทเทอร์มินอลหรือคอมพิวเตอร์ระยะไกลและโมเด็มของมัน

ลำดับขั้นตอนจะเกิดขึ้นเมื่อผู้ใช้ส่งข้อมูลผ่านสายโทรศัพท์ไปยังโมเด็มและคอมพิวเตอร์ที่อยู่อีกสถานที่หนึ่ง โดยมีรายละเอียดดังต่อไปนี้
- เริ่มต้นโดยผู้ใช้ทำการหมุนโทรศัพท์ไปยังคู่สายโทรศัพท์ของคอมพิวเตอร์ที่อยู่ระยะไกล

- โมเด็มฝั่งรับจะทำการส่งสัญญาณเตือนว่ามีสายโทรเข้าด้วยสัญญาณ RI (Ring Indication) ในรูปแบบสัญญาณพัลส์ (Pulse) ตามโทนสัญญาณสายโทรศัพท์เข้า คอมพิวเตอร์ระยะไกลจะทำการส่งสัญญาณ DTR (Data Terminal Ready) ค้างไว้เพื่อแสดงว่ามันพร้อมที่จะรับสายเข้าตลอดเวลา หรือมันอาจจะทำอีกอย่างหนึ่งโดยจะส่งสัญญาณ DTR หลังจากรับสัญญาณริงสองถึงสามครั้ง หลังจากนั้นแล้วคอมพิวเตอร์ระยะไกลจะส่งสัญญาณ RTS (Request to Send) เพื่อร้องขอการส่งข้อมูล

- โมเด็มฝั่งรับจะตอบกลับทางโทรศัพท์โดยการส่งสัญญาณพาหะไปยังฝั่งเริ่มต้นของการติดต่อ และมันจะส่งสัญญาณ DCR (DCE Ready) หลังจากนั้นประมาณ 2-3 วินาที

- โมเด็มฝั่งเริ่มต้นจะส่งสัญญาณ DCD (Data Carrier Detect) ไปยังเทอร์มินอลที่ฝั่งมันหลังจากนั้นเทอร์มินอลจะส่งสัญญาณ DTR  
- โมเด็มฝั่งรับจะส่งสัญญาณ CTS (Clear to Send) เพื่ออนุญาตให้คอมพิวเตอร์ระยะไกลสามารถส่งข้อมูลไปยังเทอร์มินอลฝั่งเริ่มต้น
- ข้อมูลถูกส่งจาก DTE ฝั่งรับไปยังโมเด็มฝั่งรับหมายความว่าคอมพิวเตอร์ที่อยู่ระยะไกลจะส่งข้อมูลผ่านโมเด็มไปถึงโมเด็มที่อยู่ฝั่งเริ่มต้นและข้อมูลจะถูกส่งยังเทอร์มินอลฝั่งเริ่มต้นอีกทีหนึ่ง

- เทอร์มินอลฝั่งรับจะทำการอินแอกตีฟสัญญาณ RTS แล้วโมเด็มฝั่งรับจะอินแอกตีฟสัญญาณ CTS
- โมเด็มฝั่งรับจะตัดสัญญาณพาหะ
- เทอร์มินอลฝั่งเริ่มต้นตรวจสอบพบว่าสัญญาณ DCD ได้หายไปจากโมเด็มฝั่งเดียวกัน และจะสามารถแอกตีฟสัญญาณ RTS เพื่อแจ้งว่าต้องการส่งข้อมูล โมเด็มจะตอบกลับว่าสามารถส่งข้อมูลได้โดยการแอกตีฟสัญญาณ CTS 

- การส่งข้อมูลจะถูกดำเนินการในทิศทางจากเทอร์มินอลฝั่งเริ่มต้นไปยังคอมพิวเตอร์ระยะไกล
- เมื่อการแลกเปลี่ยนข้อมูลเสร็จเรียบร้อย คลื่นพาหะทั้งคู่ถูกปิดลง ในหลายกรณีสัญญาณ DTR จะถูกอินแอกตีฟด้วย หมายความว่า CTS ,RTS และ DCE Ready ถูกอินแอกตีฟเช่นเดียวกัน

ส่วนการทำงานแบบฟูลดูเพล็กซ์ต้องการการส่งและการรับสัญญาณข้อมูลได้ในเวลาเดียวกัน ในกรณีนี้จะไม่มีการทำแฮนด์เช็คกิ้งด้วยสัญญาณควบคุม RTS และ CTS ทั้ง 2 ด้าน สัญญาณควบคุม RTS และ CTS จะถูกแอกตีฟตลอดพร้อมด้วยสัญญาณพาหะที่ส่งไปคอมพิวเตอร์ระยะไกลจนกว่าจะเลิกการติดต่อ

รูปที่ 4 ลำดับขั้นตอนการสื่อสารแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ในมาตรฐาน EIA-232

EIA-232D ระบุประเภทคอนเน็กเตอร์อย่างชัดเจนที่จะใช้เป็นแบบ 25 พิน D Type ใน Revision C ได้อ้างอิงประเภทคอนเน็กเตอร์แบบ D Type ในเอกสารแนบท้าย แต่ผู้ออกแบบปฏิเสธว่าไม่ได้ตั้งใจจะให้เป็นมาตรฐาน แต่อย่างไรก็ตามมันได้ถูกใช้และกลายเป็นมาตรฐานแบบดีแฟกโต้ ช่วงของแรงดันไฟฟ้าสำหรับสัญญาณควบคุมและสัญญาณข้อมูลถูกเพิ่มระดับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ 25V จากเดิมที่ระบุไว้ใน Revision C ที่ ระดับแรงดันไฟฟ้าที่ 15V ข้อจำกัดของระยะทางอยู่ที่ 15 เมตรหรือ 50ฟุต เป็นการระบุเป็นนัยว่าค่าความเก็บประจุนั้นไม่เกิน 2500 pF (และมาตรฐานของสาย EIA-232 ระบุค่าความเก็บประจุของสายสัญญาณควรอยู่ที่ 50pF ต่อ 1 ฟุต)

Revision E ระบุประเภทคอนเน็กเตอร์แบบใหม่มี 26 พินในชื่อ ALT A คอนเน็กเตอร์นี้สนับสนุนทั้ง 25 สัญญาณที่เกี่ยวข้องกับ EIA-232 แตกต่างจากคอนเน็กเตอร์ 9 พิน ที่เข้ามามีส่วนเกี่ยวข้องกับ EIA-232 ในระยะหลัง ขาที่ 26 อันที่จริงในปัจจุบันไม่ได้ถูกใช้เลย การเปลี่ยนแปลงทางเทคนิคของ Revision E ไม่ค่อยมีผลต่อการแก้ไขปัญหาใน Revision ก่อนหน้า และ Revision E ได้ทำให้ EIA-232 เข้ามาอยู่ในสายมาตรฐานของ CCITT V.42, V.28 และ ISO 2110

ถึงแม้ EIA-232v จะเป็นที่นิยมและใช้กันอย่างแพร่หลาย แต่ก็ควรระลึกไว้ว่ามาตรฐานการเชื่อมต่อแบบ EIA-232 ถูกออกแบบมาเพื่อการเชื่อมต่อระหว่างเทอร์มินอลและโมเด็ม แต่ในความต้องการของระบบสื่อสารใหม่ ๆ ถือว่า EIA-232 มีจุดด้อยหลายจุด โดยเฉพาะความต้องการในปัจจุบันที่ต้องการการเชื่อมต่ออุปกรณ์หลาย ๆ ชนิดเข้าด้วยกัน เช่น PC, เครื่องมือวัดค่าแบบดิจิตอล, ตัวขับความเร็วมอเตอร์แบบดิจิตอล ระบบตรวจสอบระบบไฟฟ้า และอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆ ในโรงงานอุตสาหกรรม

ข้อจำกัดหลักของ EIA-232 เมื่อมันถูกใช้ในระบบวัดคุมในสภาพแวดล้อมแบบอุตสาหกรรมมีดังต่อไปนี้
- การสื่อสารเป็นแบบจุดต่อจุดเท่านั้น ซึ่งเป็นข้อจำกัดหลักในระบบที่ต้องการติดต่อกับอุปกรณ์วัดค่าอัจฉริยะหลาย ๆ ตัวโดยใช้สายสัญญาณเดียวกัน
- ข้อจำกัดเกี่ยวกับระยะทางประมาณ 15 เมตร (50 ฟุต) ค่อนข้างสั้นไปสำหรับระบบวัดคุมในงานอุตสาหกรรม
- อัตราการส่งข้อมูลสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 20kbps ซึ่งช้าไปสำหรับระบบงานอุตสาหกรรมหลาย ๆ ระบบ
- ช่วงของสัญญาณที่ -3V ถึง -25V และ +3V ถึง +25V ซึ่งไม่สามารถใช้งานได้โดยตรงกับมาตรฐานระบบจ่ายไฟเลี้ยงในปัจจุบัน

ผลสืบเนื่องที่ได้คือมีการพัฒนามาตรฐานเชื่อมต่ออื่น ๆ โดย EIA เพื่อจะก้าวข้ามปัญหาที่กล่าวมาแล้วข้างต้น และได้เกิดมาตรฐาน EIA-485 ซึ่งถูกใช้อย่างกว้างขวางแพร่หลายสำหรับระบบวัดคุมในงานอุตสาหกรรม

EIA-232 เป็นระบบการสื่อสารแบบจุดต่อจุดหรือพอยต์ทูพอยต์ซึ่งมีการติดตั้งค่อนข้างง่ายตรงไปตรงมา อุปกรณ์ EIA-232 เกือบทั้งหมดใช้คอนเน็กเตอร์แบบ DB-9 หรือ DB-25 คอนเน็กเตอร์แบบนี้ถูกใช้เพราะมันมีราคาถูกและการเชื่อมต่อค่อนข้างแน่น มาตรฐานอื่นมักจะระบุในมาตรฐานว่าอุปกรณ์ใดบ้างใช้คอนเน็กเตอร์แบบตัวผู้หรือตัวเมีย แต่โดยการปฏิบัติกันมาตัวผู้จะมักถูกใช้บน DTE และตัวเมียที่เป็นซ็อกเก็ต (Socket) จะถูกใช้บน DCE แต่นี้เพียงแค่การปฏิบัติกันมาและอาจไม่เหมือนหรือแตกต่างบนอุปกรณ์บางประเภทได้

เมื่อต้องการที่สร้างการติดต่อสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ที่ใช้ EIA-232 สิ่งสำคัญที่ต้องนึกถึงมีดังต่อไปนี้
- ตัวอุปกรณ์ใดที่เป็น DTE และ DCE 
- อะไรคือประเภทคอนเน็กเตอร์ที่ใช้แบบตัวผู้หรือตัวเมีย ขนาด และต่อกันได้หรือไม่ บางคอนเน็กเตอร์มีน็อตที่อาจขัดขวางการเชื่อมต่อได้
- ความเร็วที่ใช้ในการส่งข้อมูลเป็นเท่าไร
- ระยะทางระหว่าง 2 อุปกรณ์เป็นระยะเท่าไร
- สภาพแวดล้อมมีสัญญาณรบกวนหรือไม่
- เซตอัพซอฟต์แวร์หรือเฟิร์มแวร์ถูกต้องหรือไม่

เมื่อมีปัญหาที่ต้องแก้ไขในการติดต่อสื่อสารแบบอนุกรม เราต้องการวิธีการแก้ไขที่เป็นขั้นตอนเพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนและการสูญเสียเวลาเป็นหลาย ๆ ชั่วโมง ขั้นตอนที่มักจะใช้ในการแก้ไขปัญหาที่ถูกแนะนำมีดังต่อไปนี้

1. ตรวจสอบพารามิเตอร์อะซิงโครนัสพื้นฐานเช่น บอร์ดเรต ,พาริตี้ ,บิตเริ่มต้น/บิตจบ เหมือนกันทั้ง 2 สองอุปกรณ์และทั้ง 2 ฝั่งหรือไม่ บางครั้งพารามิเตอร์ถูกตั้งค่าโดยใช้ดิปสวิตช์ (Dip Switch) บนตัวอุปกรณ์ อย่างไรก็ตามแนวโน้มในปัจจุบันจะตั้งค่าโดยใช้ซอฟต์แวร์ผ่านเทอร์มินอลหรือคอมพิวเตอร์เพื่อตั้งค่าที่กล่าวมาแล้วข้างต้น

2. ตรวจสอบว่าอุปกรณ์ตัวใดคือ DCE หรือ DTE ตรวจสอบคู่มือการติดตั้งว่าพินไหนสำหรับสัญญาณไหน โดยเฉพาะพิน 2 หรือ พิน 3 ของแต่ละอุปกรณ์ สำหรับ DTE ที่มี 25 พิน พินที่ 2 ถูกใช้ในการส่งสัญญาณข้อมูล และควรมีระดับแรงดันไฟฟ้าที่เป็นลบในสภาวะไอเดิล หรือ สภาวะว่าง ในขณะที่พินที่ 3 ถูกใช้สำหรับรับสัญญาณข้อมูลและขณะที่ยังไม่ได้เชื่อมต่อพินควรมีระดับแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์

ในทางกลับกันที่ DCE พินที่ 3 ควรมีระดับไฟฟ้าแรงดันเป็นลบ ในขณะที่พินที่ 2 ควรมีระดับแรงดันไฟฟ้าประมาณ 0 โวลต์ ถ้าไม่มีระดับแรงดันไฟฟ้าทั้งพินที่ 2 และ พินที่ 3 แล้วสามารถพิจารณาได้ว่าอุปกรณ์นั้นไม่ใช่อุปกรณ์ที่สร้างตามมาตรฐาน EIA-232 หรืออาจชำรุดก็เป็นได้

3. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบสื่อสารต้องการทำฮาร์ดแวร์แฮนด์เช็คกิ้ง (Handshaking) ฮาร์ดแวร์แฮนด์แชคกิ้งสามารถก่อให้เกิดความยากลำบากในการสื่อสารได้ และต้องศึกษาคู่มือของการทำแฮนด์เช็คกิ้งให้ดี รวมทั้งตรวจสอบให้แน่ใจว่า สายสัญญาณควบคุมที่ต้องการในการทำแฮนด์แชคกิ้งถูกเข้าสายเป็นที่เรียบร้อย

4. ตรวจสอบชนิดโปรโตคอลจริง ๆ ที่ถูกใช้ มันมักเป็นปัญหาถ้าทั้ง 3 หัวข้อข้างบนไม่สามารถหาต้นต่อของปัญหาได้ และมันมีความเป็นไปได้ที่มีความผิดปกติของโครงสร้างโปรโตคอลระหว่าง DCE และ DTE

5. ในกรณีอื่น ๆ ถ้าใช้แฮนด์แชคกิ้งแบบซอฟต์แวร์ถูกใช้ ตรวจให้แน่ใจว่าซอฟท์แวร์ทั้ง 2 ฝั่งทำงานเข้ากันได้เช่น ใช้รหัสแอสกี้ (ASCII) ตัวเดียวกันสำหรับสัญญาณที่เป็นสัญญาณ XON และ XOFF

รูปที่ 5 โฟวชาร์ตการตรวจสอบอุปกรณ์ว่าเป็น DTE หรือ DCE

มองจากมุมมองการทดสอบ EIA-232E ระบุไว้ว่าตัวกำหนดสัญญาณในวงจรสัญญาณควรถูกออกแบบให้สามารถทนต่อสภาพการลัดวงจรไฟฟ้าระหว่างตัวนำที่ใช้ส่งสัญญาณข้อมูลกับสายสัญญาณเส้นอื่น ๆ รวมทั้งตัวนำไฟฟ้าอื่น เช่น สายดิน โดยไม่ทำให้ตัวมันเองเสียหายหรืออุปกรณ์รอบข้างที่เกี่ยวข้องเสียหาย พูดง่ายๆคือสายสัญญาณทุกเส้นสามารถสัมผัสกันได้หรือแม้แต่ลงดินโดยไม่ก่อเกิดความเสียหาย 

ในทางทฤษฏีนั้นที่กล่าวมานั้นไม่ได้หมายความว่า วงจร EIA-232 ไม่สามารถเสียหายได้ การเชื่อมต่ออุปกรณ์ที่ไม่ถูกต้องกับอุปกรณ์ที่ไม่ทำตามมาตรฐานโดยเฉพาะในเรื่องเกี่ยวกับแรงดันไฟฟ้ารวมทั้งในเรื่องของประจุไฟฟ้าสถิตในช่วงอากาศหนาวอาจทำให้อุปกรณ์ชำรุดเสียหายได้ ถ้าระบบสื่อสารข้อมูลไม่สามารถทำงานได้ อุปกรณ์ที่จะกล่าวดังต่อไปนี้อาจจะมีประโยชน์เมื่อต้องการวิเคราะห์หาปัญหาที่เกิด

* ดิจิตอลมัลติมิเตอร์
     การขาดหรือชำรุดของเส้นสัญญาณใด ๆ สามารถถูกตรวจสอบได้โดยการตรวจสอบค่าความต้านทานจากปลายสายสัญญาณของแต่ละเส้นสัญญาณ การตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าในแต่ละพินของอุปกรณ์สามารถตรวจสอบได้เช่นกันว่าเป็นไปตามมาตรฐานและมีการเปลี่ยนแปลงระดับสัญญาณเมื่อมีการส่งข้อมูลหรือไม่

* LED
     การใช้ LED ถูกใช้สำหรับการตรวจสายสัญญาณว่าส่งสัญญาณตามมาตรฐานหรือไม่ โดยการสังเกตการเปล่งแสงในขณะที่มีการส่งสัญญาณใด ๆ

* กล่องเบรกเอาต์ (Breakout)
* โปรโตคอลอะนาไลเซอร์ที่เป็นซอฟต์แวร์
* โปรโตคอลอะนาไลเซอร์ที่เป็นฮาร์ดแวร์เฉพาะ

กล่องเบรกเอาต์เป็นเครื่องมือที่มีราคาไม่แพงและสามารถให้ข้อมูลที่ค่อนข้างจำเป็นในการวิเคราะห์และหาปัญหาในระบบสื่อสารข้อมูลโดยเฉพาะสำหรับระบบที่ใช้มาตรฐาน EIA-232 ,EIA-422 , EIA-423 และ EIA-485 รวมไปถึงการเชื่อมต่อแบบขนานด้วยเช่นกัน กล่องเบรกเอาต์จะถูกเชื่อมต่อเข้ากับสายสัญญาณเพื่อจะทำให้ตัวนำภายในสายสัญญาณสามารถถูกวัดค่าหรือตรวจสอบได้ มีกล่องเบรกเอาต์หลายชนิดที่สามารถหาซื้อได้ 

เริ่มจากประเภทที่ทำขึ้นใช้เองจนถึงระดับที่ค่อนข้างซับซ้อนที่มีหลอด LED แสดงผล และมีดิปสวิตช์สำหรับตัดต่อสายสัญญาณแต่ละเส้น กล่องเบรกเอาต์โดยปกติแล้วจะมีตัวซ็อกเก็ตทั้งประเภทตัวผู้และตัวเมีย กล่องเบรกเอาต์โดยทั่วไปมีจุดทดสอบ 25 จุดสำหรับ 25 สัญญาณโดยสามารถตรวจสอบได้โดยสังเกตจากหลอด LED หรือใช้ดิจิตอลมัลติมิเตอร์, ออสซิลโลสโคป หรือแม้กระทั้งโปรโตคอลอะนาไลเซอร์ 

ข้อด้อยสำคัญของกล่องเบรกเอาต์ก็คือถึงแม้ตัวกล่องเบรกเอาต์เองสามารถตรวจสอบว่ามีสัญญาณวิ่งไปมาในสายสัญญาณรวมทั้งสามารถตัดต่อสายสัญญาณได้ แต่ก็ไม่ใช่หมายความว่าผู้วิเคราะห์ปัญหาสามารถรู้ได้ว่ามีอะไรที่ถูกส่งไปมา งานนี้จำเป็นต้องใช้เครื่องมือประเภทโปรโตคอลอะนาไลเซอร์มาช่วยแปลสัญญาณเพื่อวิเคราะห์หาปัญหา          

รูปที่ 6 แสดงตำแหน่งทดสอบสัญญาณในกล่องเบรกเอาต์

Null Modem จริง ๆ แล้วรูปร่างเหมือนตัวเปลี่ยนเพศคอนเน็กเตอร์ (Gender Changer) ที่มักจะมีคอนเน็กเตอร์แบบตัวผู้แบบ 25 พินทั้ง 2 ด้านหรือ ตัวเมียแบบ 25 พินทั้ง 2 ด้าน ใช้สำหรับแก้ไขปัญหาที่อุปกรณ์เทอร์มินอลมาจากผู้ผลิตที่แตกต่างกันและส่งระดับสัญญาณแฮนด์เช็คกิ้งแตกต่างกัน โดยภายใน Null Modem จะมีการเข้าสายภายในเพื่อจัดการหลอกอุปกรณ์ประเภทเทอร์มินอลว่าการเชื่อมต่อสมบูรณ์และส่งข้อมูลได้ Null Modem แบบที่ดีจะสามารถทำการลูปแบ็ก (Loop Back) สัญญาณได้ด้วย         

รูปที่ 7 แสดงการเชื่อมต่อสายสัญญาณภายใน Null Modem

Loop Back Plug นี้คืออุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ที่ใช้ลูปสัญญาณกลับของพินที่ส่งสัญญาณข้อมูลไปยังขาพินรับสัญญาณข้อมูล และเช่นเดียวกันมีการจัดการสัญญาณควบคุมหรือแฮนด์เช็คกิ้งในตัววิธีการนี้เป็นวิธีที่เร็ววิธีหนึ่งในพิสูจน์การทำงานของการส่งข้อมูลแบบอนุกรมโดยไม่ต้องเชื่อมต่อไปยังอีกระบบหนึ่งหรือเครื่องมือทดสอบอื่น

โปรโตคอลอะนาไลเซอร์ถูกใช้ในการแสดงผลค่าเป็นบิตหรือค่าที่แปลความหมายแล้วที่วิ่งบนเส้นสัญญาณข้อมูล รวมทั้งรหัสที่ใช้ในการส่งข้อมูล ตัวอย่างเช่น STX, DLE, LF, CR เป็นต้น โปรโตคอลอะนาไลเซอร์สามารถใช้ตรวจสอบบิตของข้อมูลที่ส่งออกบนสายสัญญาณเปรียบเทียบกับบิตควรจะเป็นอ้างอิงจากมาตรฐานของโปรโตคอล สิ่งนี้จะช่วยยืนยันได้ว่าอุปกรณ์เทอร์มินอลที่ส่งสัญญาณข้อมูลส่งข้อมูลถูกต้อง

และอุปกรณ์ฝั่งรับได้รับข้อมูลนั้น โปรโตคอลอะนาไลเซอร์สามารถใช้ในการหาข้อผิดพลาดของบอร์ดเรต, การสร้างพาริตี้, จำนวนบิตหยุด สัญญาณรบกวน การเข้าสายหรือลากวางสัญญาณไม่ถูกต้อง มันยังเป็นไปได้ในการวิเคราะห์โครงสร้างของข้อมูล และหาข้อผิดพลาดในตัวโปรโตคอลเอง เมื่อปัญหาได้เกิดขึ้นแต่ไม่ใช่ปัญหาเนื่องจาก บอร์ดเรต, จำนวนบิตข้อมูล หรือพาริตี้

ดังนั้นเนื้อหาของแพ็กเก็ตหรือโปรโตคอลจะถูกนำมาวิเคราะห์เพื่อหาสาเหตุ โปรโตคอลอะนาไลเซอร์สามารถถูกใช้หาปัญหาเหล่านี้ได้ โปรโตคอลอะนาไลเซอร์อาจจะถูกสร้างเป็นฮาร์ดแวร์เฉพาะซึ่งส่วนใหญ่ราคาจะแพงมาก

โชคดีที่ปัจจุบันสามารถคอมพิวเตอร์ PC หรือคอมพิวเตอร์โน้ตบุ๊กเป็นฮาร์ดแวร์ได้และพัฒนาซอฟต์แวร์โปรโตคอลอะนาไลเซอร์ทำงานบนคอมพิวเตอร์อีกที ซึ่งการใช้คอมพิวเตอร์เป็นโปรโตคอลอะนาไลเซอร์ยังเป็นที่นิยมมาก โดยรูปแบบการต่อใช้งานแสดงในรูปที่ 8 ซึ่งเป็นการเชื่อมต่อแบบง่าย ๆ เพิกเฉยสัญญาณควบคุมการส่งข้อมูล   

รูปที่ 8 การเชื่อมต่อโปรโตคอลอะนาไลเซอร์

ตารางที่ 4 แสดงปัญหาทั่วไปของ EIA-232 ที่สามารถเป็นสาเหตุในความล้มเหลวในการเชื่อมต่อ ปัญหาเหล่านี้สามารถจะเกิดบนการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ 2 ตัวเข้าด้วยกันหรือคอมพิวเตอร์ติดต่อกับเครื่องปริ๊นเตอร์ การจะหาว่าอุปกรณ์ตัวนั้นเป็น DTE หรือ DCE นั้นให้เชื่อมต่อกล่องเบรกเอาต์เข้ากับอุปกรณ์ตัวนั้นและจดบันทึกสภาพของหลอด LED

รูปที่ 9 DB-9 ที่ใช้บน DTE

เมื่อต้องการแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับระบบสื่อสารที่ใช้ EIA-232 สิ่งที่ต้องเข้าใจว่ามี 2 สถานการณ์ที่แตกต่างกันหลัก ๆ สถานการณ์แรกคือถ้าระบบเป็นระบบใหม่และไม่เคยใช้งานมาก่อน ส่วนอีกอย่างคือระบบที่ใช้งานแล้วและมีสาเหตุบางประการทำการสื่อสารไม่ทำงาน ระบบใหม่ที่ไม่ทำงานปัญหาน่าจะหนักกว่าระบบที่ใช้งานแล้วแต่หยุดทำงานหรือทำงานไม่สมบูรณ์ ถ้ามันเป็นระบบใหม่มันจะมี 3 ปัญหาหลักนั้นคือ ปัญหาทางกลหรือทางแมคานิกส์, การตั้งค่าหรือการเซ็ตติ้ง และ สัญญาณรบกวน

ส่วนระบบเก่าที่ทำงานแล้วหยุดทำงาน ปัญหาส่วนใหญ่จะมาจากปัญหาทางแมคานิกส์ เหล่านี้มาจากตั้งสมมุติฐานว่าไม่มีการแก้ไขค่าเซตติ้ง หรือมีการติดตั้งอุปกรณ์หรือระบบใหม่เข้ามาในระบบสื่อสารข้อมูล ทุก ๆ ระบบไม่ว่าจะเป็นระบบใหม่หรือระบบเก่า วิธีดีที่สุดขั้นตอนแรกคือการตรวจสอบทางกายภาพด้วยสายตาและมือก่อน โดยมีตัวอย่างการตรวจสอบดังต่อไปนี้

* ตรวจสอบว่ามีไฟเลี้ยงตัวอุปกรณ์หรือไม่
* ตรวจสอบว่าตัวเชื่อมหรือคอนเน็กเตอร์ต่อแน่นไม่หลวม
* ตรวจสอบว่าสายสัญญาณถูกต่อเข้าอย่างถูกต้อง
* ตรวจสอบว่าไม่มี ส่วนประกอบ, บอร์ด, โมดูล ใดชำรุดไม่ทำงานโดยสังเกตด้วยสายตาหรือทดลองขยับมันด้วยมือ

ตารางที่ 4 แสดงปัญหาทั่วไปของ EIA-232

บ่อยครั้งปัญหาทางแมคานิกส์ที่เกิดในระบบที่ใช้ EIA-232 นั้นเกิดจากการติดตั้งที่ไม่ถูกต้องและมักจะเกิดที่ตัวคอนเน็กเตอร์ หรือไม่เกิดจากการตึงของสายสัญญาณมากเกินไป ข้อแนะนำควรปฏิบัติตามขั้นตอนมาตรฐานการติดตั้งสายสัญญาณ EIA-232 ดังต่อไปนี้

- รักษาระยะสายสัญญาณให้สั้นที่สุด (ยาวที่สุดที่อาจเป็นไปได้อยู่ที่ 20 เมตร)
- สายสัญญาณแบบสแตรนด์หรือสายฝอยควรถูกใช้มากกว่าสายเดี่ยว (เนื่องจากสายฝอยมีความยืดหยุ่นสูงกว่า)
- ควรมีสายสัญญาณเพียงเส้นเดียวหรือคอร์เดียวที่เชื่อมหรือบัดกรีเข้ากับพินของคอนเน็กเตอร์ ถ้าต้องการแยกสัญญาณมากกว่าหนึ่งจุดควรใช้อุปกรณ์สำหรับการแยกสัญญาณเป็นพิเศษ
- สายสัญญาณเปลือยหรือถูกปอกแล้วไม่ควรโผล่ออกมาจากตัวกล่องคอนเน็กเตอร์
- กล่องของคอนเน็กเตอร์ควรแข็งแรงเพื่อป้องกันความเสียหายที่อาจมีผลต่อสายสัญญาณ

ความเร็วและระยะทางระหว่างอุปกรณ์สามารถนำมาประเมินได้ว่าการเชื่อมต่อสื่อสารว่าสามารถทำได้หรือไม่ วิศวกรสื่อสารส่วนใหญ่จะพยายามรักษาระยะสายสัญญาณให้น้อยกว่า 50 ฟุต หรือประมาณ 16 เมตรที่ความเร็ว 115200 bps แต่ก็ยังขึ้นอยู่กับคุณภาพของสายสัญญาณ, ระดับแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณของตัวส่ง และปริมาณของสัญญาณรบกวนในสภาพแวดล้อมของระบบสื่อสาร      

ระดับแรงดันไฟฟ้าของตัวส่งสามารถถูกวัดตรวจสอบได้ที่ปลายทั้ง 2 ด้านในขณะที่กำลังติดตั้ง แรงดันไฟฟ้าควรอยู่ในช่วง +/- 5V ควรถูกตรวจสอบทั้งปลายทั้งสองไม่ว่าจะเป็นสาย TX และ RX กล่องเบรกเอาต์ของ EIA-232 จะถูกติดตั้งระหว่าง DTE และ DCE เพื่อตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของสายสัญญาณโดยตรวจสอบที่พินที่ 2 บนกล่องเบรกเอาต์ และควรใส่ใจว่ามันอาจจะเป็นไปได้ว่าข้อมูลอาจถูกส่งด้วยความเร็วค่อนข้างสูง และหลอด LED ไม่สามารถตอบสนองการเปลี่ยนแปลงได้ทัน ถ้าเป็นไปได้ควรลดระดับความเร็วในระหว่างการทดสอบที่ประมาณ 2bps

รูปที่ 10 แสดงการวัดระดับแรงดันไฟฟ้าผ่านกล่องเบรกเอาต์

สีของหลอด LED จะขึ้นอยู่กับประเภทของตัวกล่องเบรกเอาต์ เบรกเอาต์บางชนิดอาจจะใช้สีแดงสำหรับระดับลอจิก "1" และบางตัวอาจจะใช้สีเขียวสำหรับลอจิก "1" ถ้ามีหลอด LED ติดเพียงหลอดเดียวอาจหมายความว่ามีสายสัญญาณขาดหรือชำรุด ข้อสังเกตที่เป็นไปได้ระหว่างการเชื่อมต่อ DTE และ DTE หลอด LED ของพินที่ 3 จะดับและหลอดที่พินที่ 2 จะติด สำหรับการแก้ไขปัญหา

ลำดับแรกควรตรวจสอบสภาพของสายสัญญาณและก็ตัดวงจรของพินที่ 2 และ พินที่ 3 ที่ตัวเบรกเอาต์ และใช้จัมเปอร์สลับสายสัญญาณ ถ้าหลอด TX และ RX ติด แสดงว่าจะต้องมีสาย Null Modem หรือกล่อง Null Modem หรือการเข้าสายสัญญาณใหม่เพื่อจะทำให้ระบบสื่อสารทำงานได้เนื่องจากขา RX และ TX สลับกัน

ถ้าหลอด LED ของพินที่ 2 และพินที่ 3  ติด และปลายด้านหนึ่งกำลังส่งสัญญาณข้อมูล และสัญญาณควบคุมถูกต้องแล้วปัญหาที่เหลืออีกหนึ่งสิ่งนั้นคือโปรโตคอลหรือสัญญาณรบกวน ไม่ว่าจะเป็นตัวโปรโตคอลอะนาไลเซอร์แบบซอฟต์แวร์หรือฮาร์ดแวร์จะถูกใช้เพื่อวิเคราะห์ตรวจสอบปัญหาการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์สำหรับระบบสื่อสารที่พึ่งติดตั้งใหม่เนื่องจากปัญหาอาจเกิดจากการเซตติ้งได้ง่าย

ปัญหาที่มักพบเป็นประจำคืออัตราบอร์ดเรตที่ไม่ตรงกัน โปรโตคอลอะนาไลเซอร์จะสามารถบอกได้อย่างชัดเจนเกี่ยวกับอัตราบอร์ดเรตของแต่ละอุปกรณ์ อีกอย่างที่ตัวโปรโตคอลอะนาไลเซอร์สามารถตรวจสอบได้คือระยะเวลาหรือไทมิ่ง (Timing)

บ่อยครั้งที่ฝั่งส่งจะรอคอยการตอบสนองหรือรอการยืนยัน (Confirmation) จากฝั่งรับ ถ้าฝั่งรับใช้เวลานานเพื่อตอบสนองหรือการตอบสนองไม่ถูกต้อง ฝั่งส่งจะเกิดเหตุการณ์สภาวะหมดเวลารอคอยการตอบสนองหรือไทม์เอาต์ (Timeout) เหล่านี้มักจะทำให้เกิดการสื่อสารล่มเหลวหรือขัดข้องได้ทั้งที่ตัวอุปกรณ์ไม่ได้มีปัญหา

รูปที่ 11 กล่องเบรกเอาต์

ในขณะที่ทำการตรวจสอบแล้วพบว่าการเชื่อมต่อเป็นปกติถูกต้อง มีระดับแรงดันไฟฟ้าเหมาะสมทั้งปลายทั้งสองด้านนั้น ก็ถึงเวลาที่จะตรวจสอบค่าพารามิเตอร์หรือค่าเซตติ้ง หัวข้อดังต่อไปนี้ต้องการถูกตรวจสอบก่อนที่จะมีการทดสอบระบบสื่อสารข้อมูล

- มีการเซตอัพพารามิเตอร์เกี่ยวกับการสื่อสารแบบอะซิงโครนัสทั้ง 2 ด้านเหมือนกันหรือไม่เช่น 8N1, 7E1 หรือ 7O1
- อัตราบอร์ดเรตเหมือนกันทั้งสองฝั่งหรือไม่ เช่น 1200, 4800, 9600, 19200
- ตรวจสอบประเภทรหัสการส่งข้อมูลทั้ง 2 ฝั่ง เช่น เป็นแบบไบนารี หรือ รหัสแอสกี้ (ASCII)
- ตรวจสอบว่าเซตอัพการควบคุมการไหลของข้อมูลเหมาะสมหรือไม่

ถึงแม้ขนาดข้อมูลมีขนาด 8 บิต ไม่มีการตรวจสอบพาริตี้  และมี 1 บิตหยุด จะมักถูกเซตอัพใช้เป็นส่วนใหญ่สำหรับการสื่อสารแบบอะซิงโครนัส แต่ก็มีบ่อยครั้งขนาดข้อมูล 7 บิต และพาริตี้แบบคู่ พร้อมด้วย 1 บิตหยุดถูกใช้ในอุปกรณ์งานอุตสาหกรรม อัตราบอดเรตที่ถูกใช้มากที่สุดอยู่ที่ 9600 ส่วนรหัสที่ถูกใช้ส่งข้อมูลมีทั้งแบบไบนารีและแอสกี้ แต่ถ้าอุปกรณ์จะส่งสัญญาณข้อมูลแล้วแต่ตัวรับหรือฝั่งรับไม่ตอบสนอง 

ดังนั้นแล้วมีอีกหัวข้อหนึ่งถัดไปที่ต้องตรวจสอบคือ ประเภทการควบคุมการไหลของสัญญาณที่อุปกรณ์เหล่านั้นกำลังใช้ อุปกรณ์อาจจะใช้การควบคุมสัญญาณแบบฮาร์ดแวร์หรือซอฟต์แวร์ก็เป็นไปได้ โดยที่ทั้งสองด้านต้องเซตอัพการควบคุมให้เหมือนกัน เช่น ฮาร์ดแวร์ ,ซอฟต์แวร์ หรือไม่มีการควบคุมสัญญาณเลย

EIA-232 เป็นวงจรสื่อสารแบบไม่สมดุล (Unbalanced) ซึ่งทำให้ตัวมันสามารถรับสัญญาณรบกวนได้โดยง่าย มีสามวิธีที่สัญญาณรบกวนสามารถเข้ารบกวนในวงจรสื่อสาร EIA-232
- การเหนี่ยวนำบนกราวด์ร่วมหรือสายกระแสไหลกลับ
- การเหนี่ยวนำบนสายสัญญาณ TX และ RX
- การเหนี่ยวนำบนสายบ่งบอกสถานะอุปกรณ์และสายสัญญาณควบคุม
- การเหนี่ยวนำบนกราวด์ร่วม

ความแตกต่างของระดับแรงดันไฟฟ้าบนสายกราวด์ พินที่ 7 ของคอนเน็กเตอร์แบบ DB-25 หรือพินที่ 5 ของคอนเน็กเตอร์แบบ DB-9 สามารถก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนบนสายกราวด์ได้ การเปลี่ยนแปลงระดับแรงดันไฟฟ้าจะเหนี่ยวนำบนระบบกราวด์ทั้ง 2 ด้านโดยอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงสามารถก่อให้เกิดสัญญาณรบกวนได้ ประเภทของสัญญาณรบกวนแบบนี้เป็นประเภทที่แก้ไขได้ยาก บางครั้งการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของระบบกราวด์อุปกรณ์ไม่ว่าจะเป็นตัวอุปกรณ์ EIA-232 หรืออุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูงอาจช่วยได้          

แต่ก็มีบ่อยครั้งที่ไม่สามารถปรับเปลี่ยนตำแหน่งได้ ถ้ามันได้ถูกตรวจสอบและพบว่าปัญหาเกี่ยวกับสัญญาณรบกวนเกิดขึ้นเนื่องจากกราวด์ วิธีที่ดีที่สุดคือการคอนเวิร์ต EIA-232 ไปเป็นสายใยแก้วนำแสงหรือ EIA-422 และในปัจจุบันตัวคอนเวอร์เตอร์เปลี่ยนจากสายใยแก้วนำแสงเป็น EIA-232 หรือ เปลี่ยนจาก EIA-422 เป็น EIA-232 สามารถจัดหาได้ง่ายและราคาไม่แพง

สัญญาณรบกวนจากภายนอกสามารถทำให้การสื่อสารข้อมูลบน EIA-232 ล้มเหลว แต่ระดับแรงดันไฟฟ้าที่รบกวนต้องมีขนาดค่อนข้างสูงเพราะว่าแรงดันไฟฟ้าของ EIA-232 จะอยู่ในช่วง +/-7 และ +/-12 V ระดับแรงดันไฟฟ้าของสัญญาณรบกวนต้องค่อนข้างสูงเพื่อจะเหนี่ยวนำให้เกิดการรบกวนได้ ประเภทการรบกวนนี้สามารถตรวจสอบได้ง่ายเพราะว่าแรงดันไฟฟ้าบน TX และ RX จะไม่ตรงกับข้อกำหนดของมาตรฐาน EIA-232 

สัญญาณรบกวนบน RX สามารถรบกวน TX ได้รวมทั้งในทางกลับกันสืบเนื่องจากการใช้สายกราวด์หรือสายสัญญาณไหลกลับร่วมกัน สัญญาณรบกวนนี้สามารถถูกตรวจสอบได้โดยการเปรียบเทียบข้อมูลที่ถูกส่งกับข้อมูลที่ถูกรับที่ทั้งสองปลายสายสัญญาณโดยต้องตั้งสมมุติฐานว่าไม่มีสายสัญญาณเส้นใดขาดหรือชำรุด

โปรโตคอลอะนาไลเซอร์จะถูกต่อเข้ากับตัวส่งที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งเพื่อตรวจสอบและถ้าข้อมูลถูกต้องโปรโตคอลอะนาไลเซอร์ก็จะถูกเปลี่ยนมาต่อที่ปลายของสายสัญญาณอีกด้านและถ้าข้อมูลเกิดเสียหายที่ฝั่งรับ แสดงว่าสัญญาณรบกวนบนสายสัญญาณอาจจะเป็นตัวปัญหา ถ้าตรวจสอบพบว่าสัญญาณรบกวนบน TX และ RX เป็นตัวปัญหา วิธีการที่ดีที่สุดคือการแยกสายสัญญาณ EIA-232 ออกห่างจากแหล่งกำเนิดสัญญาณรบกวน ถ้ามันยังไม่ช่วยอะไร อาจจำเป็นต้องเปลี่ยนสายทองแดงไปเป็นสายใยแก้วนำแสง หรือใช้มาตรฐาน EIA-485

สัญญาณรบกวนประเภทนี้มีคล้ายคลึงกับสัญญาณรบกวนบน TX/RX ความแตกต่างคือสัญญาณรบกวนบนสายสัญญาณเหล่านี้อาจจะหายากกว่า ที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะว่าข้อมูลสามารถส่งถึงจากอีกด้าน แต่ก็ยังมีปัญหาการสื่อสารซ่อนอยู่ การใช้โวลต์มิเตอร์หรือออสซิลโลสโคปจะช่วยในการวัดค่าแรงดันไฟฟ้าบนสายสายสัญญาณควบคุมหรือสายบ่งบอกสถานะ ดังนั้นการหาปัญหายังคงเป็นไปได้แต่ก็ค่อนข้างจะยากลำบาก

การแก้ไขระหว่างระบบใหม่และระบบเก่า
* ตรวจสอบว่ามีแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงอุปกรณ์หรือไม่
* ตรวจสอบว่าจุดต่อคอนเน็กเตอร์ไม่หลวมหรือหลุด
* ตรวจสอบว่าสายสัญญาณเชื่อมต่อถูกต้องถูกอุปกรณ์
* ตรวจสอบว่าส่วนประกอบ, บอร์ด, โมดูล ไม่ชำรุดหรือแสดงอาการบกพร่องด้วยสายตาหรือใช้มือตรวจสอบ

สำหรับในบทความถัดไปผู้เขียนจะกล่าวถึงมาตรฐาน EIA-485 ซึ่งเป็นที่นิยมใช้ในงานอุตสาหกรรมเพราะว่าคุณสมบัติเมื่อเปรียบเทียบกับราคาแล้วถือว่าดีเลิศ โปรดติดตามนะครับ  

1. J.E Goldman and P.T Rawles, Applied Data Communications. Addison-Wesley, New York,2001
2. J. Fulcher, An Introduction to Microcomputer Systems: Architecture and Interfacing. Addison-Wesley, Sydney,1989
3. S. Mackay, E. Wright, D. Reynders and .J Park, Practical Industrial Data Network: Design, Installation and Troubleshooting. IDC Technologies, Perth,2004
4. J.R. Vacca, High-speed Cisco Networks: Planning, Design, and Implemention. CRC Press LLC, Florida, 2001