RS-232C

概要

RS-232C（Recommended Standard 232 Revision C）は、1969年にEIA（Electronic Industries Alliance）が制定したシリアル通信の規格です。正式名称は「EIA-232」とも呼ばれます。コンピュータとモデム（DTE-DCE間）を接続するために設計された規格で、PC時代を通じて広く普及しました。

最大の特徴は電圧レベルです。通常のTTLレベル（0/3.3V または 0/5V）のUARTとは異なり、RS-232Cは±12V系（一般的に+3〜+15Vが論理0、-3〜-15Vが論理1）を使います。この負電圧を使う点がノイズ耐性を高め、比較的長い距離（最大15m程度）での通信を可能にしています。

現代の組み込みシステムでは、産業機器・計測器・POSシステム・医療機器など、レガシー機器との接続やPC（シリアルポート経由）との通信に今も現役で使われています。

歴史・背景

RS-232は1960年代のコンピュータとモデム接続の標準化として誕生しました。1969年のRS-232C改訂が最も普及し、一般に「RS-232C」と呼ばれます。1997年にEIA-232Fとして更新されています。

1980〜90年代のPCには「COMポート」（DB9またはDB25コネクタ）が標準装備されており、マウス・モデム・プロッター・産業機器の接続に使われました。2000年代にはUSBにその座を譲りましたが、産業機器・計測器分野では依然として現役です。

USB-シリアル変換IC（CH340、FT232、CP2102等）の普及により、現代のPCでもUSBポート経由でRS-232C機器と接続できるため、組み込み開発でのデバッグコンソールや産業機器との通信に広く使われ続けています。

技術仕様

電気的特性

項目	仕様
ロジック1（マーク）	-3V〜-15V（送信側）/ -3V〜-25V（受信側）
ロジック0（スペース）	+3V〜+15V（送信側）/ +3V〜+25V（受信側）
アイドル状態	マーク（論理1、負電圧）
最大伝送速度	20kbps（規格上）/ 実際は数Mbpsまで対応
最大ケーブル長	15m（20kbps時、容量50pF/m制限）
ロードキャパシタンス	最大2500pF

注意：RS-232Cは論理0がPositive電圧、論理1がNegative電圧という「負論理」です。これはUARTとは逆です（TTL UARTはアイドル時High）。

コネクタとピン配置

DB9（9ピン）コネクタ（最も一般的）：

ピン番号	信号名	方向（DTE側）	説明
1	DCD	入力	データキャリア検出
2	RXD	入力	受信データ
3	TXD	出力	送信データ
4	DTR	出力	データ端末レディ
5	GND	-	グランド
6	DSR	入力	データセットレディ
7	RTS	出力	送信要求
8	CTS	入力	送信可
9	RI	入力	呼び出し検出

最小接続（3線接続）はTXD（3番）・RXD（2番）・GND（5番）のみです。フロー制御不要な場合はこれで通信できます。

レベル変換IC

マイコン（TTLレベル）とRS-232C機器を接続するには専用のレベル変換ICが必要です：

IC	メーカー	特徴
MAX232	Maxim	最も定番。5V系、外付けコンデンサ4個
MAX3232	Maxim	3.3V系対応
SP3232E	Sipex	3V系、低消費電力
ST3232	STMicro	3.3V系、高ESD耐性

マイコン(TTL 3.3V) ─── MAX3232 ─── DB9コネクタ(RS-232C)
   TXD ──→ T1IN   T1OUT ──→ 3番(TXD)
   RXD ←── R1OUT  R1IN ←── 2番(RXD)
   GND ────────────────── 5番(GND)

動作原理

RS-232Cの信号レベルはTTL UARTの論理を電圧変換しているだけで、プロトコル（フレームフォーマット）はUARTと同一です。

TTL UART:  アイドル=High(3.3V)、スタートビット=Low(0V)、データ=High/Low
RS-232C:   アイドル=Mark(-12V)、スタートビット=Space(+12V)、データ=Mark/Space
（論理値は同じだが、電圧レベルが反転・増幅される）

MAX232等のICが内部チャージポンプで±12V系電源を生成し、TTL信号を±12V系に変換します。

// STM32からRS-232C機器との通信（レベル変換IC接続後はUARTと同じ）

// UART初期化（例：115200bps、8N1）
huart1.Instance        = USART1;
huart1.Init.BaudRate   = 115200;
huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B;
huart1.Init.StopBits   = UART_STOPBITS_1;
huart1.Init.Parity     = UART_PARITY_NONE;
huart1.Init.Mode       = UART_MODE_TX_RX;
huart1.Init.HwFlowCtl  = UART_HWCONTROL_NONE;
HAL_UART_Init(&huart1);

// RS-232C機器への文字列送信
const char *cmd = "AT\r\n";
HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)cmd, strlen(cmd), 1000);

// RS-232C機器からの応答受信
uint8_t buf[64];
HAL_UART_Receive(&huart1, buf, sizeof(buf), 1000);

フロー制御（RTS/CTS）

大量データ転送ではハードウェアフロー制御（RTS/CTS）を使い、バッファオーバーフローを防ぎます：

// ハードウェアフロー制御有効化
huart1.Init.HwFlowCtl = UART_HWCONTROL_RTS_CTS;
HAL_UART_Init(&huart1);

用途・ユースケース

RS-232Cが今も使われる場面：

産業機器・PLC: 工場の製造ラインに設置された古いPLC・計測器・バーコードリーダーはRS-232Cで制御
POSシステム: レジのレシートプリンター・バーコードスキャナーはRS-232C接続が多い
医療機器: 古い分析装置・生体計測器はRS-232Cを採用していることが多い
ネットワーク機器の管理: ルーターやスイッチのコンソールポートは今もRS-232C（RJ45→DB9変換ケーブルを使用）
組み込みデバッグ: USB-シリアル変換アダプタ経由でのデバッグコンソール接続
GPSレシーバー: 古い業務用GPSはNMEAセンテンスをRS-232C経由で出力

実装・開発のポイント

クロスケーブル（ヌルモデムケーブル）

同じDTE機器（PCと組み込みマイコン）を直接接続する場合、TXDとRXDを交差させた「ヌルモデムケーブル」が必要です：

DTE(PC側)    ヌルモデムケーブル    DTE(組み込み機器)
TXD(3) ──────────────────→ RXD(2)
RXD(2) ←────────────────── TXD(3)
GND(5) ─────────────────── GND(5)
（RTS/CTS接続なし、または自己ループあり）

ESD保護

RS-232Cは±12Vの高電圧を扱うため、ESD（静電気）に対してTVSダイオードなどの保護素子を実装することが推奨されます。特にコネクタ近くに配置します。

USB-シリアル変換ツール

現代の開発では、USB-シリアル変換IC（CH340G・FT232RL・CP2102）を使ったアダプタがよく使われます。これらはUSB-TTL UART変換であり、RS-232C（±12V）への変換は別途MAX3232等が必要です。

他技術との比較

RS-232C vs RS-485

項目	RS-232C	RS-485
信号方式	シングルエンド	差動
最大距離	約15m	1200m
マルチドロップ	不可（1対1）	最大32デバイス
ノイズ耐性	中	高い
電圧	±12V	±200mV〜±6V（差動）

RS-485は差動信号による高ノイズ耐性と長距離・多点接続が強みで、産業現場でのModbus通信に広く使われています。

RS-232C vs USB

現代のPCではUSBがRS-232Cを置き換えましたが、産業機器・計測器ではRS-232Cの信頼性・互換性が評価され、新しい機器にも採用されることがあります。

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