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シリアル通信の概念

事例紹介

「送る」「受け取る」「確認する」通信の流れを見てみよう

シリアル通信の概要
シリアル通信は、データを1ビットずつ順次送信する通信方式で、産業機器やPCとの接続に広く利用されています。パラレル通信と異なり、少ない配線で長距離・高信頼性の通信が可能です。

基本概念とデータ形式

通信プロセス:送信者→チャネル→受信者の流れで、プロトコルに基づきメッセージを交換
データ転送:ビット単位で送信し、電圧レベルで論理値を表現(例:2~5V=1、0~0.8V=0)
フォーマット構成:

スタートビット(1ビット)
データ(7~8ビット)
パリティ(誤り検出用)
ストップビット(1~2ビット)


通信速度:50bps~921.6kbps


PCと外部機器の接続方法

オンボードCOMポート:BIOS設定で有効化、IRQやメモリアドレス調整
拡張カード:PCI、PCIe、PC/104などでポート追加
ドライバ管理:デバイスマネージャでCOMポート確認


通信モード

シンプレックス:一方向のみ
半二重:双方向だが同時不可(RS-485など)
全二重:同時双方向(RS-232、RS-422)


主要インターフェイス規格


RS-232

特徴:全二重、短距離(15m)、低速(115.2kbps)、ノイズ耐性低
用途:モデム、プリンタ、バーコードスキャナなど



RS-485

特徴:半二重、長距離(最大1200m)、高速(最大35Mbps)、差動信号でノイズ耐性高
用途:PLC、温度調節器、POS機器など
最大接続:32台



RS-422

特徴:全二重、距離1200m、速度10Mbps、差動信号



比較表

規格信号距離速度モードRS-232シングルエンド15m115.2kbps全二重RS-422差動1200m10Mbps全二重RS-485差動1200m35Mbps半二重

CAN BUS規格

概要:1980年代にBoschが開発。車両配線の簡素化と信頼性向上を目的
特徴:

ブロードキャスト型通信(全ノードが受信可能)
ノイズ耐性強、エラー検出機能あり
ボーレート:10K~1Mbps
距離:40m~5km
最大デバイス数:64


用途:自動車、工場自動化、医療機器、エレベータなど
データ形式:CRCチェック、ACK確認、優先度制御

CAN vs RS-485比較

項目CAN BUSRS-485ノイズ耐性強い弱いボーレート~1Mbps~115.2kbps距離~5km~1.2kmエラー検出ハードウェア対応なしマルチマスター対応非対応

まとめ
本資料は、産業用通信におけるシリアル通信の基本構造、主要規格(RS-232/422/485)、CAN BUSの特徴と比較を網羅。長距離・高信頼性通信を実現するための設計指針を提供しています。

このカタログについて

ドキュメント名 シリアル通信の概念
ドキュメント種別 事例紹介
ファイルサイズ 2.7Mb
取り扱い企業 アドバンテック株式会社 (この企業の取り扱いカタログ一覧)

このカタログの内容

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概念、スライド 1

シリアル通信の概念
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スライド 2: 概要

概要 1. シリアル通信 ⚫ 概念 ⚫ データ形式 2. PCと外部機器間の通信 3. シンプレックス、半二重、全二重通信 4. 一般的な産業用シリアル通信規格 5. 比較表 RS232/422/485 6. CANBUS ⚫ 概念 ⚫ フォーマット 7. 標準RS-485とCANBUSの比較表
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シリアル通信の概念、スライド 3: シリアル通信の概念

シリアル通信の概念
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スライド 4: 通信プロセスは どのように確立されますか?

通信プロセスは どのように確立されますか? 送信者 チャネル 受信者 メッセージ 言語
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スライド 5: 産業用通信の概念

産業用通信の概念 プ 通 信 ロ 信 通 … ト ル コ コ ル ト … ロ プ メッセージ メッセージ (データ) (データ) インターフェイス スレーブ マスター
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スライド 6: シリアル通信とは?

シリアル通信とは? • ポイントツーポイントの通信です • シリアルポートは、情報のバイトを一度に 1ビットずつ送受信します。 データ (ビット) 物理信号 方形波 信号電圧 デジタル信号 10001010011
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スライド 7: シリアル通信とパラレル通信

シリアル通信とパラレル通信 1.シリアル通信(非同期通信) • データをビット単位で転送する データ送信 データ受信 Bit 2.パラレル通信(同期通信) • すべてのデータを同時に転送する Bit Bit Bit データ受信 データ送信 Bit Bit Bit Bit Bit
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データ形式、スライド 8: シリアル通信

シリアル通信 • -データ形式
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スライド 9: シリアル通信データフォーマット(一般)

シリアル通信データフォーマット(一般) • 1ビットずつ連続してデータを送るシリアル通信 高い 物理信号 方形波 信号電圧 低い デジタル信号 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 ( ) 10001010011 データ長:8ビット スタート 送信者 ビット ストップ 受信者 電圧レベルで定義されたロジック 1 と 0 を処理 ビット – 高電圧 (2~5V) => ロジック1 受信者はメッセージの – 低電圧 (0~0.8V) => ロジック0 開始と終了を検出します
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スライド 10: シリアル通信データフォーマット

シリアル通信データフォーマット 高い 高い 物理信号 方形波 信号電圧 低い 低い デジタル信号 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 ( ) 10001010011 レシーバ 送信者 データ長:8ビット スタートビット (低信号) データ パリティ ストップビット (高信号) 1. スタートビット:1ビット、データの先頭 2. データ: 7~8bits 実データ 3. パリティ:0~1ビット、なし、偶数、奇数によるデータチェック 4. ストップビット: 1~2 ビット; データエンド 1, 1.5, 2 5. ボーレート: 送信速度 50bps ~921.6kbps(ビット/秒)
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PCと外部機器間の通信、スライド 11: PCと外部機器間の通信

PCと外部機器間の通信
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スライド 12: 通信インターフェイス:PC - 外部デバイス

通信インターフェイス:PC - 外部デバイス 送信者 マーキーディ シーケンサ RTU HMI スプレイ 温度調節器 バーコード パネル・ スキャナ ラベル デジタル プリンタ 秤 受信者
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スライド 13: オンボードCOMポート(I)

オンボードCOMポート(I) 1. Super IO(コンピュータにCOMポートを内蔵) – スーパーIOでのBIOSの有効/無効、IRQ、メモリ アドレス、RS422/485、 オートフロー制御の設定。 – 追加のドライバをインストールする必要はありません。 AMI BIOS Award BIOS
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スライド 14: 拡張COMポートカード (II)

拡張COMポートカード (II) 2.拡張ボードまたはモジュール – PCI – PCIe – PC/104およびPCI/104 ボード ケーブル
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スライド 15: デバイスマネージャ:COMポート(III)

デバイスマネージャ:COMポート(III) • ドライバ アドバンテックのドライバ COMポート内蔵
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シリアル通信の送信モード、スライド 16: シリアル通信の送信モード

シリアル通信の送信モード • -シンプレックス • -半二重 • -全二重
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スライド 17: シリアル通信の送信モード

シリアル通信の送信モード シンプレックス 全二重 シンプレックスチャネルの データは同時に両方向に移動できます。 データフローは常に一方向です。 半二重(RS-232またはRS-422)のように、 送信モードから受信モードに 切り替える必要はありません。 ソース ソース 行き先 行き先 半二重 送受信できますが、同時にはできません。 ソース ソース 1車線の橋のようなもので、2車線の交通が 渡るには道を譲らなければなりません。 (RS-485) 行き先
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スライド 18: シリアル通信におけるインターフェイス規格

シリアル通信におけるインターフェイス規格 送信 処方箋 処方箋 送信 CTS RTS DB9 ピン配列 RS-232 RTS CTS DTR DSR RS-232/422/485 DSR DTR バーコードリーダー アース アース 送信+ Tx- Rx+ RS-422 処方箋- アース シーケンサ データ+ RS-485 データ- アース シーケンサ
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スライド 19: RS-232インターフェイス 通信規格(I)

RS-232インターフェイス 通信規格(I) • RS-232シリアルポートは、かつてパーソナルコンピュータの標準機能であり、 モデム、プリンタ、マウス、データストレージ、無停電電源装置、およびその他の レガシー周辺機器への接続に使用されていました。 BD9 DB25 関数 1 8 データキャリア検出 2 3 データ受信(RX) 3 2 送信(TX) 4 20 データ端末対応 5 7 シグナルグランド(GND) 6 6 データセット準備完了 7 4 データセット準備完了 8 5 送信依頼 9 22 リングインジケーター
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スライド 20: RS-232インターフェイス通信規格(Ⅱ)

RS-232インターフェイス通信規格(Ⅱ) • 全二重操作 • ポイントツーポイント:通信を処理する2つのデバイス間。 • 通信速度が遅い(115.2kbps以内) RTU HMI • 短い伝送距離(15m以内) • ノイズ除去なし(シングルエンド) シングルエンド 送信 シングルエンド パネル・ 運転者 レシーバ デジタル規模 ラベルプリンタ 信号 マーキーディスプレイ バーコードスキャナー 処方箋