技術交流
在讨(tao)論RS-232C接口标準的内(nèi)容之前，先說明兩(liang)點：
其次，RS-232C标準中所(suǒ)提到的“發送”和“接(jie)收”，都是站在DTE立場(chǎng)上🏃🏻，而不是站在DCE的(de)立場來定義的。由(yóu)于在計算機系統(tǒng)中，往往是CPU和I/O設備(bèi)之間🤩傳送信息，兩(liǎng)者都是DTE，因此雙方(fang)都能發送和接收(shōu)。
一(yī)、RS-232-C
RS-232C标(biāo)準(協議)的全稱是(shì)EIA-RS-232C标準，其中EIA(Electronic Industry AssociaTIon)代表美(měi)國電子工業🤩協會(hui)，RS(ecommeded standard)代表推薦标準，232是(shi)标識号，C代表RS232的最(zui)新一次修改(1969)，在這(zhè)之前，有🥵RS232B、RS232A。。它規定連(lian)接電纜和機械、電(dian)氣特性、信号功🤩能(néng)及傳送過程。常用(yòng)物理标準還有有(you)EIA?RS-232-C、EIA?RS-422-A、EIA?RS-423A、EIA?RS-485。 這裏隻介紹EIA?RS-232-C(簡稱(chēng)232，RS232)。 例如，目前在IBM PC機上(shàng)的COM1、COM2接口，就❓是RS-232C接口(kǒu)。
RS232C引(yin)腳定義
1.電氣(qì)特性
EIA-RS-232C對電器特性、邏(luó)輯電平和各種信(xin)号線功能都作了(le)規定。
在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V
邏輯(jí)0(SPACE)=+3～+15V
在(zài)RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：
信号(hào)有效(接通，ON狀态，正(zhèng)電壓)=+3V～+15V
信号無效(斷開(kāi)，OFF狀态，負電壓)=-3V～-15V
以上規(guī)定說明了RS-323C标準對(duì)邏輯電平的定義(yì)。對于數據(信息碼(ma)🌈)：邏⛱️輯“1”(傳号)的電平(ping)低于-3V，邏輯“0”(空号)的(de)電平告語+3V;對于控(kong)制信号;接通狀态(tai)(ON)即信号有效的電(dian)平高于+3V，斷開狀态(tai)(OFF)即信号無效的電(dian)平低于-3V，也就是當(dang)🔆傳輸電平的絕對(dui)值大于3V時，電㊙️路可(kě)以有效地檢查出(chu)來，介于-3～+3V之間的電(dian)壓無意義，低于-15V或(huo)高于+15V的電壓也認(ren)爲無意✊義，因此，實(shí)際工作🏃🏻♂️時，應保證(zheng)電平在±(3～15)V之間。 字串(chuan)2
EIA-RS-232C與(yǔ)TTL轉換：EIA-RS-232C是用正負電(diàn)壓來表示邏輯狀(zhuàng)态，與TTL以高低電平(píng)表示邏輯
狀态的規(gui)定不同。因此，爲了(le)能夠同計算機接(jie)口或終端的TTL器💛件(jiàn)連接，必須在EIA-RS-232C與TTL電(dian)路之間進行電平(ping)和邏輯關系🐇的變(bian)換。實現這種變換(huàn)的方法可用分立(lì)元件，也可用集🈲成(cheng)電路芯片。目前較(jiao)爲廣泛地使用集(ji)成電路🐕轉換器件(jian)💔，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL電(diàn)平到EIA電平的轉換(huan)，而MC1489、SN75154可實現EIA電平到(dao)TTL電平的轉換。MAX232芯♈片(pian)可完成TTL←→EIA雙向電平(píng)轉換，圖1顯示了1488和(hé)1489的内部結構和引(yin)腳🐅。MC1488的引腳(2)、(4，5)、(9，10)和(12，13)接TTL輸(shu)入。引腳3、6、8、11輸出端接(jie)EIA-RS-232C。MC1498的14的1、4、10、13腳❤️接EIA輸入，而(ér)3、6、8、11腳接TTL輸出。具體連(lián)接方法如圖2所示(shi)。圖中的左🏃🏻邊是微(wēi)機⛱️串行接口電路(lu)中的主🐉芯片UART，它是(shì)TTL器件，右邊是EIA-RS-232C連接(jiē)器，要求EIA高電壓。因(yin)此，RS-232C所有的輸出、輸(shū)入信号都要分别(bie)經過MC1488和MC1498轉換器，進(jin)行電平轉換後才(cai)能送到連接器上(shàng)去或從連接器上(shang)送進來。
2、連接器的機(jī)械特性：
連接器： 由于(yú)RS-232C并未定義連接器(qì)的物理特性，因此(cǐ)，出現了🚶♀️DB-25、DB-15和DB-9各種類(lèi)型的連接器，其引(yin)腳的定義也各不(bú)👅相同。下面分别介(jie)紹兩種連接器。
(1)DB-25： PC和XT機(ji)采用DB-25型連接器。DB-25連(lián)接器定義了25根信(xin)号線，分爲4組：
①異步通(tōng)信的9個電壓信号(hao)(含信号地SG)2，3，4，5，6，7，8，20，22
字串6
②20mA電流環(huan)信号 9個(12，13，14，15，16，17，19，23，24)
③空6個(9，10，11，18，21，25)
④保護地(PE)1個(gè)，作爲設備接地端(duan)(1腳)
DB-25型連接器的外形(xíng)及信号線分配如(rú)圖3所示。注意，20mA電流(liu)環信号僅IBM PC和IBM PC/XT機提(tí)供，至AT機及以後，已(yǐ)不支持。
電纜長度：在(zai)通信速率低于20kb/s時(shí)，RS-232C所直接連接的最(zuì)大物⛱️理距離爲15m(50英(ying)尺)。
最大直接傳輸距(ju)離說明：RS-232C标準規定(dìng)，若不使用MODEM，在碼元(yuan)畸變小于4%的情況(kuang)下，DTE和DCE之間最大傳(chuán)輸距離爲15m(50英尺)。可(kě)見這🤩個最大的距(ju)離是在碼元畸變(biàn)小于4%的前提下給(gěi)出的。爲了保證碼(ma)元畸變小于🔆4%的要(yào)求，接口标準在電(diàn)❌氣特性中規定，驅(qū)動🐅器的負載電容(róng)應小于2500pF。
3、RS-232C的接口信号(hào)
RS-232C規(gui)标準接口有25條線(xian)，4條數據線、11條控制(zhi)線、3條定時線、7條備(bei)用和未定義線，常(cháng)用的隻有9根，它們(men)是：
(1)聯絡控制信号線(xiàn) ：
數(shu)據裝置準備好(Data set ready-DSR)——有(yǒu)效時(ON)狀态，表明MODEM處(chu)于可以使用的狀(zhuang)态。
數據終端準備好(hǎo)(Data set ready-DTR)——有效時(ON)狀态，表明(míng)數據終端可以使(shi)用。
這兩個信号有時(shi)連到電源上，一上(shàng)電就立即有效。這(zhe)兩個設備狀态信(xìn)号有效，隻表示設(shè)備本身可用，并不(bú)說明通信鏈路可(ke)以開始進行通信(xin)了，能否開🌍始進行(hang)通信要由下面的(de)控制信号決🌈定。
請求(qiú)發送(Request to send-RTS)——用來表示DTE請(qǐng)求DCE發送數據，即當(dang)終端要發送數🈲據(jù)時，使該信号有效(xiào)(ON狀态)，向MODEM請求發送(song)。它用來控制MODEM是否(fǒu)🧑🏾🤝🧑🏼要進入發送狀态(tai)。
允(yǔn)許發送(Clear to send-CTS)——用來表示(shì)DCE準備好接收DTE發來(lai)的數據，是對請♉求(qiu)發送信号RTS的響應(ying)信号。當MODEM已準備好(hao)接收終端傳來的(de)數據，并向前發送(sòng)時，使該信号有效(xiào)，通知終端開始沿(yán)發送🌈數據線TxD發送(song)數據。
這對RTS/CTS請求應答(dá)聯絡信号是用于(yú)半雙工MODEM系統中發(fā)送方式⛱️和接收方(fang)式之間的切換。在(zai)全
雙工系統中作發(fa)送方式和接收方(fāng)式之間的切換⛷️。在(zài)全雙工系統中，因(yin)配置雙向通道，故(gu)不需要RTS/CTS聯絡信号(hào)，使其變高。
接收線信(xìn)号檢出(Received Line detecTIon-RLSD)——用來表示(shi)DCE已接通通信鏈路(lù)，告知DTE準備接🧡收數(shù)據。當本地的MODEM收到(dao)由通信鏈路另一(yī)端(遠地)的MODEM送😍來的(de)載波信号時，使RLSD信(xin)号有效，通知終端(duān)準備接收，并且由(yóu)MODEM将接收下來的載(zai)波信号解調成數(shù)字兩數🏃據後，沿接(jie)收數據線RxD送到終(zhong)端。此線也叫做數(shù)據載波檢出(Data Carrier dectecTIon-DCD)線。
振鈴(ling)指示(Ringing-RI)——當MODEM收到交換(huan)台送來的振鈴呼(hū)叫信号時，使該信(xin)号有效(ON狀态)，通知(zhi)終端，已被呼叫。
(2)數據(ju)發送與接收線：
發送(sòng)數據(Transmitted data-TxD)——通過TxD終端将(jiāng)串行數據發送到(dao)MODEM，(DTE→DCE)。
(3)地線
有兩根(gēn)線SG、PG——信号地和保護(hù)地信号線，無方向(xiàng)。
上(shang)述控制信号線何(he)時有效，何時無效(xiao)的順序表示了接(jie)📞口信号的傳送過(guo)程。例如，隻有當DSR和(hé)DTR都處于有效(ON)狀态(tài)時，才能在DTE和⛱️DCE之間(jian)進行傳送操作。若(ruò)DTE要發送數據，則預(yu)先将DTR線置成♈有效(xiao)(ON)狀态，等CTS線上收到(dào)有效✂️(ON)狀态的回答(dá)後，才能🤩在TxD線上發(fā)送串行數據。這種(zhong)順㊙️序的規定對半(bàn)雙工的通信線路(lu)特别有用，因爲半(ban)雙工的通信🛀才能(neng)确定DCE已由接收方(fāng)向改爲發送方向(xiang)，這時線路才能開(kāi)始發送。
2個數據信号(hào)：發送TXD;接收RXD。
1個信号地(di)線：SG。
6個控制信号：
DSR??數傳機(jī)(即modem)準備好，Data Set Ready.
DTR??數據終端(duān)(DTE，即微機接口電路(lù)，如Intel8250/8251，16550)準備好，Data Terminal Ready。
RTS??DTE請求DCE發送(sòng)(Request To Send)。
CTS??DCE允(yǔn)許DTE發送(Clear To Send)，該信号是(shi)對RTS信号的回答。
DCD??數據(ju)載波檢出，Data Carrier Detection當本地(di)DCE設備(Modem)收到對方的(de)DCE設備送來的載波(bo)信号時，使DCD有效，通(tong)知DTE準備接收， 并且(qie)由DCE将接收到的載(zai)波信号解調爲數(shu)字信号， 經RXD線送給(gei)DTE。
RI??振(zhen)鈴信号 Ringing當DCE收到交(jiāo)換機送來的振鈴(ling)呼叫信号時🌈，使該(gāi)信号有效，通知DTE已(yǐ)被呼叫。
遠距離通信(xin)
第(di)1和第2中情況是屬(shu)于遠距離通信(傳(chuán)輸距離大于15m的通(tōng)⛷️信)的例子，故一般(bān)要加調制解調器(qì)MODEM，因此使用的信号(hao)線較多。注意：在以(yǐ)下各圖中，DTE信号爲(wèi)RS-232-C信号，DTE與計算機間(jian)的電平轉換🐉電路(lù)未🐆畫出。
1、采用Modem(DCE)和電話(hua)網通信時的信号(hào)連接：
若在雙方MODEM之間(jian)采用普通電話交(jiao)換線進行通信，除(chú)了需要🙇♀️2～8号信号線(xian)外還要增加RI(22号)和(he)DTR(20号)兩個信号線♋進(jin)行聯絡⛷️，如圖4所示(shì)。
DSR、DTR：數(shù)傳機(DCE)準備好、數據(jù)終端(DTE)準備好，隻表(biǎo)示設備本身可用(yong)。
首(shou)先，通過電話機拔(bá)号呼叫對方，電話(huà)交換台向對🌍方發(fā)出拔号呼叫信号(hào)，當對方DCE收到該信(xin)号後，使RI(振鈴信㊙️号(hào))有效，通知DTE，已被呼(hū)叫。當對方“摘機”後(hou)，兩方建立了通信(xìn)鏈路。
若計算機要發(fā)送數據至對方，首(shou)先通過接口電路(lù)(DTE)發出RTS(請求發送)信(xìn)号。此時，若DCE(Modem)允許傳(chuán)送，則向DTE回答CTS(允許(xǔ)發送)信号。一💔般可(ke)直接将RTS/CTS接高電平(píng)，即隻要通信鏈路(lù)已建立，就可傳送(sòng)👌信号。(RTS/CTS可隻用于半(ban)雙工系統🐅中作發(fā)送方式和接收方(fāng)式的切換。
當DTE獲得CTS信(xin)号後，通過T XD線向DCE發(fa)出串行信号，DCE(Modem)将這(zhe)些數字信号調制(zhì)成模拟信号(又稱(cheng)載波信号)，傳向對(duì)方。
計算機向DTE“數據輸(shū)出寄存器”傳送新(xīn)的數據前，應檢查(chá)🌏Modem狀态和數據輸出(chu)寄存器爲空。當對(dui)方的DCE收到載波信(xin)号後，向對方的DTE發(fa)出DCD信号(數據載波(bō)檢出)，通知其DTE準備(bèi)接收，同🌍時，将載波(bo)信号解調爲數據(ju)信号，從RXD線上送給(gěi)DTE，DTE通過串行接收移(yí)位寄存器對接收(shōu)到的位流進行移(yi)位，當收到1個字符(fú)的全部位流後，把(bǎ)該字符的數據位(wei)送到數據輸入寄(ji)存器，CPU可以從數據(jù)🔴輸入寄存器讀取(qǔ)字符。
近距離通信：
當通(tong)信距離較近時，可(ke)不需要Modem，通信雙方(fāng)可以直接連接，這(zhè)種情況下，隻需使(shǐ)用少數幾根信号(hào)線。最簡☁️單的情況(kuàng)，在通🔆信中根本不(bu)需要RS-232C的控制聯絡(luo)信号，隻需三根線(xiàn)(發送線、接收線、信(xìn)号地線🈲)便可實現(xiàn)全雙工異步串行(hang)通信，即是這裏要(yao)讨論的❤️第一種情(qing)👣況。
無Modem時，最大通信距(jù)離按如下方式計(jì)算：
RS-232C标準規定：當誤碼(ma)率小于4%時，要求導(dǎo)線的電容值應🌈小(xiao)于2500PF。對于普通導線(xian)，其電容值約爲170PF/M。則(zé)允許距離L=2500PF/(170PF/M)=15M
這一距離(li)的計算，是偏于保(bǎo)守的，實際應用中(zhong)，當使用9600bps，普通雙絞(jiao)屏蔽線時，距離可(kě)達30~35米。