2022年RS232C串口通讯详解.docx

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1、RS-232-C串口通讯详解串行通信接口标准经过使用和进展，目前已经有几种；但都是在RS-232 标准的基础上经过改进而形成的；所以，以RS-232C 为主来争论； RS- 323C 标准是美国 EIA 电子工业联合会）与 BELL 等公司一起开发的1969 年公布的通信协议；它适合于数据传输速率在0 20000b/s范畴内的通信；这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定；由于通行设备厂商都生产与RS-232C 制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采纳；在争论 RS-232C 接口标准的内容之前，先说明两点：第一， RS-232-C

2、 标准最初是远程通信连接数据终端设备DTEData Terminal Equipment与数据通信设备 DCE而制定的；因此这个标准的制定，并未考虑运算机系统的应用要求；但目前它又广泛地被借来用于运算机 更精确的说，是运算机接口）与终端或外设之间的近端连接标准；明显，这个标准的有些规定及和运算机系统是不一样的，甚至是相冲突的；有了对这种背景的明白，我们对RS-232C 标准与运算机不兼容的地方就不难懂得了其次， RS-232C 标准中所提到的 “发送 ”和“接收 ”，都是站在 DTE 立场上，而不是站在DCE 的立场来定义的；由于在运算机系统中，往往是CPU 和 I/O 设备之间传送信息，两者

3、都是 DTE，因此双方都能发送和接收；一、 RS-232-CRS-232C 标准 代表美国电子工业协会， RSecommeded standard ）代表举荐标准， 232 是标识号， C 代表 RS232 的最新一次修改 1969 ），在这之前，有 RS232B 、RS232A ；它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程；常用物理标准仍有有 EIA� ；RS-232-C 、EIA� ；RS-422-A 、 EIA� ；RS-423A 、EIA� ；RS-485 ；这里只介绍EIA� ；RS-232-C=-3V -15V规律 0SPACE=+3 15V8 / 7在

4、 RTS、CTS、DSR、 DTR 和 DCD 等掌握线上：信号有效 接通， ON 状态，正电压） +3V +15V信号无效 =-3V -15V p1EanqFDPw图 1以上规定说明白 RS-323C 标准对规律电平的定义；对于数据 信息码）：规律 “1”传 号）的电平低于 -3V ，规律 “0”空号）的电平告语+3V ；对于掌握信号；接通状态 即信号无效的电平低于 -3V ，也就是当传输电平的肯定值大于 3V 时，电路可以有效地检查出来，介于-3 +3V 之间的电压无意义，低于-15V 或高于 +15V 的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在3 15 V 之间；EIA-RS-2

5、32C 与 TTL 转换： EIA-RS-232C 是用正负电压来表示规律状态，与TTL 以高低电平表示规律状态的规定不同；因此，为了能够同运算机接口或终端的TTL 器件连接， 必需在 EIA-RS-232C 与 TTL 电路之间进行电平和规律关系的变换；实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片；目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488 、SN75150 芯片可完成 TTL 电平到 EIA 电平的转换，而MC1489 、 SN75154 可实现 EIA 电平到 TTL 电平的转换； MAX232 芯片可完成 TTL EIA 双向电平转换，图1 显示了 1488 和 1489

6、 的内部结构和引脚； MC1488 的引脚 2 、4,5 、9,10 和 12,13 接TTL 输入；引脚 3 、6、8、11 输出端接 EIA-RS-232C ； MC1498 的 14 的 1、4、10 、13 脚接 EIA 输入，而 3、6 、8、11 脚接 TTL 输出；详细连接方法如图2 所示；图中的左边是微机串行接口电路中的主芯片UART，它是 TTL 器件，右边是 EIA-RS-232C 连接器，要求EIA 高电压；因此， RS-232C 全部的输出、输入信号都要分别经过MC1488 和 MC1498 转换器，进行电平转换后才能送到连接器上去或从连接器上送进来；DXDiTa9E3

7、d图 22 、连接器的机械特性：连接器：由于RS-232C 并未定义连接器的物理特性，因此，显现了DB-25 、DB-15 和DB-9 各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同；下面分别介绍两种连接器；1 ） DB-25：PC和 XT 机采纳 DB-25 型连接器； DB-25 连接器定义了25 根信号线，分为 4 组：异步通信的 9 个电压信号 含信号地 SG） 2，3 ， 4， 5 ，6， 7， 8 ， 20，22 20mA 电流环信号 9 个12 ， 13， 14， 15， 16 ， 17， 19,23 ， 24）空 6 个9 ，10， 11， 18， 21， 25 ）爱护地 PE ）

8、1 个，作为设备接地端 1 脚）DB-25 型连接器的形状及信号线安排如图3 所示；留意， 20mA 电流环信号仅 IBM PC和 IBM PC/XT 机供应，至 AT 机及以后，已不支持；RTCrpUDGiT图 32 ） DB-9连接器在 AT 机及以后，不支持20mA 电流环接口，使用DB-9 连接器，作为供应多功能I/O 卡或主板上 COM1 和 COM2 两个串行接口的连接器；它只供应异步通信的9 个信号； DB- 25 型连接器的引脚安排与DB-25 型引脚信号完全不同；因此，如与配接DB-25 型连接器的 DCE 设备连接，必需使用特地的电缆线；电缆长度：在通信速率低于20kb/s

9、 时， RS-232C 所直接连接的最大物理距离为15m50英尺）；最大直接传输距离说明：RS-232C 标准规定，如不使用MODEM ，在码元畸变小于4%的情形下， DTE 和 DCE 之间最大传输距离为15m50英尺）；可见这个最大的距离是在 码元畸变小于4% 的前提下给出的；为了保证码元畸变小于4% 的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF ；5PCzVD7HxA3 、RS-232C的接口信号RS-232C 规标准接口有 25 条线， 4 条数据线、 11 条掌握线、 3 条定时线、 7 条备用和未定义线，常用的只有9 根，它们是1 ）联络掌握信号线：数据装置

10、预备好 有效时 有效时 用来表示 DTE 恳求 DCE 发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效ON 状态），向 MODEM 恳求发送；它用来掌握MODEM 是否要进入发送状态；答应发送 用来表示 DCE 已接通通信链路，告知 DTE 预备接收数据；当本地的MODEM 收到由通信链路另一端当 MODEM 收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效ON 状态），通知终端，已被呼叫；通过 TxD 终端将串行数据发送到MODEM ， DTE DCE ；接收数据 Received data-RxD通过 RxD 线终端接收从 MODEM 发来的串行数据，DCE DTE ；3 ）地线有两根线 SG、

11、PG 信号地和爱护地信号线，无方向；上述掌握信号线何时有效，何时无效的次序表示了接口信号的传送过程；例如，只有当 DSR 和 DTR 都处于有效 状态，等 CTS 线上收到有效 ON 状态的回答后，才能在 TxD 线上发送串行数据；这种次序的规定对半双工的通信线路特殊有用，由于半双工的通信才能确定DCE 已由接收方向改为发送方向，这时线路才能开头发送；2 个数据信号：发送TXD；接收 RXD；1 个信号地线： SG；6 个掌握信号：DSR数传机 即 modem ）预备好， Data Set Ready ；DTR数据终端 ；CTSDCE 答应 DTE 发送 Clear To Send） ,该信号

12、是对 RTS 信号的回答；DCD数据载波检出， Data Carrier Detection当本地 DCE 设备 Modem ）收到对方的DCE 设备送来的载波信号时，使DCD 有效，通知 DTE 预备接收，并且由 DCE 将接收到的载波信号解调为数字信号，经 RXD 线送给 DTE；RI振铃信号 Ringing 当 DCE 收到交换机送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效，通知 DTE 已被呼叫；jLBHrnAILg二、远距离通信第 1 和第 2 中情形是属于远距离通信和电话网通信时的信号连接：如在双方 MODEM 之间采纳一般电话交换线进行通信，除了需要2 8 号信号线外仍要增加 RI22 号

13、 和 DTR20 号 两个信号线进行联络，如图1 所示； LDAYtRyKfE图 1DSR、DTR：数传机 DCE ）预备好、数据终端 DTE ）预备好，只表示设备本身可用；第一，通过电话机拔号呼叫对方，电话交换台向对方发出拔号呼叫信号，当对方DCE收到该信号后，使RI 振铃信号）有效，通知DTE ，已被呼叫；当对方 “摘机 ”后，两方建立了通信链路；如运算机要发送数据至对方，第一通过接口电路DTE ）发出 RTS 恳求发送）信号；此时，如 DCEModem ）答应传送，就向DTE 回答 CTS 答应发送）信号；一般可直接将RTS/CTS 接高电平，即只要通信链路已建立，就可传送信号；RTS/

14、CTS 可只用于半双工系统中作发送方式和接收方式的切换；当 DTE 获得 CTS 信号后，通过TXD 线向 DCE 发出串行信号， DCEModem ）将这些数字信号调制成模拟信号 又称载波信号），传向对方；运算机向 DTE“数据输出寄存器 ”传送新的数据前，应检查Modem 状态和数据输出寄存器为空；当对方的DCE 收到载波信号后，向对方的DTE 发出 DCD 信号 数据载波检出），通知其DTE 预备接收，同时，将载波信号解调为数据信号，从RXD 线上送给DTE， DTE 通过串行接收移位寄存器对接收到的位流进行移位，当收到1 个字符的全部位流后，把该字符的数据位送到数据输入寄存器，CPU

15、可以从数据输入寄存器读取字符；Zzz6ZB2Ltk2 、采纳专用电话线通信：在通信双方的MODEM 之间采纳电话线进行通信，就只要使用2 8 号信号线进行联络与掌握；不需要电话机、振铃信号RI 和 DTR 信号，其信号线的连接如图2 那样；dvzfvkwMI1图 2三、近距离通信：当通信距离较近时，可不需要Modem ，通信双方可以直接连接，这种情形下，只需使用少数几根信号线；最简洁的情形，在通信中根本不需要RS-232C 的掌握联络信号，只需三根线 发送线、接收线、信号地线）便可实现全双工异步串行通信，即是这里要争论的第一种情形；无 Modem 时，最大通信距离按如下方式运算：RS-232C

16、 标准规定：当误码率小于4% 时，要求导线的电容值应小于2500PF ；对于一般导线，其电容值约为170PF/M ；就答应距离 L=2500PF/170PF/M） =15M这一距离的运算，是偏于保守的，实际应用中，当使用9600bps ，一般双绞屏蔽线时，距离可达30 35M ；rqyn14ZNXI1 、零 Modem的最简连线 3线制）图 3 是零 MODEM 方式的最简洁连接 即三线连接），图中的2 号线与 3 号线交叉连接是由于在直连方式时，把通信双方都当作数据终端设备看待，双方都可发也可收；在这种方式下，通信双方的任何一方，只要恳求发送RTS 有效和数据终端预备好DTR 有效就能开头发

17、送和接收； EmxvxOtOco图 31 ） RTS 与 CTS 互联：只要恳求发送，立刻得到答应2 ） DTR 与 DSR 互联：只要本端预备好，认为本端立刻可以接收DSR 、数传机预备好）； SixE2yXPq52 、零 Modem标准连接：假如想在直接连接时，而又考虑到 RS-232C 的联络掌握信号，就采纳零 MODEM 方式的标准连接方法，其通信双方信号线支配如下 1-2-3-4-5 次序所演示的那样；无 Modem 的标准联线 7 线制）如下列图：从中可以看出， RS-232C 接口标准定义的全部信号线都用到了，并且是根据 DTE 和DCE 之间信息交换协议的要求进行连接的，只不过

18、是把 DTE 自己发出的信号线送过来，当作对方 DCE 发来的信号，因此，又把这种连接称为双叉环回接口；双方的握手信号关系如下 注：甲方乙方并未在图中标出）：1 ）当甲方的 DTE 预备好，发出 DTR 信号，该信号直接联至乙方的 RI 振铃信号）和 DSR 数传机预备好）；即只要甲方预备好，乙方立刻产生呼叫RI ）有效，并同时准备好 DSR ）；尽管此时乙方并不存在DCE 数传机）；2 ）甲方的 RTS 和 CTS 相连，并与乙方的DCD 互连；即：一旦甲方恳求发送RTS ），便立刻得到答应 CTS ），同时，使乙方的DCD 有效，即检测到载波信号；3 ）甲方的 TXD 与乙方的 RXD 相连，一发一收；12346ewMyirQFL