串行通信(xin)接口标準經過(guò)使用和發展，目(mu)前已經有幾種(zhǒng)。但都是在 RS-232标準(zhǔn)的基礎上經過(guo)改進而形成的(de)。所以，以RS-232C爲主來(lái)讨論。RS-323C标準是美(měi)國EIA(電子工業聯(lian)合會)與BELL等公司(si)一起開發的1969年(nián)公布的通信協(xié)議。它适合于數(shù)據傳輸速率🤟在(zài)0～20000b/s範圍内的通信(xìn)。這個标準對串(chuan)行通信接口的(de)有關問題，如信(xìn)📧号線功能、電器(qì)特性都作了明(ming)确規定。由于通(tong)行🌈設備廠商都(dōu)生産與RS-232C制式兼(jiān)容的通信設備(bei)，因此，它作爲一(yi)種标準，目前已(yǐ)在微💛機通信接(jie)口中廣泛采用(yòng)。
http://eepw.com.cn/article/201702/344595.htm在讨論RS-232C接口标(biao)準的内容之前(qian)，先說明兩點：
首(shou)先，RS-232-C标準最初是(shi)遠程通信連接(jiē)數據終端設備(bei)DTE(Data Terminal Equipment)與數據通信設(shè)備DCE(Data CommunicaTIon Equipment)而制定的。因(yīn)此這個标準的(de)制定，并未考慮(lü)計算機系統的(de)應用要求。但目(mù)前它又廣泛地(dì)被借🔴來用于計(ji)算機(更準确的(de)說，是計算機接(jie)口🍓)與終端或外(wài)設之間的近端(duān)連接标準。顯然(ran)，這個标㊙️準的有(you)些規定及和計(jì)算💚機系統是不(bú)一緻的，甚至是(shi)相矛盾的。有🧡了(le)對這種背景🏃的(de)了解，我們對RS-232C标(biao)準與計算機🈲不(bú)兼容的地方就(jiù)不難理解了。
其(qi)次，RS-232C标準中所提(ti)到的“發送”和“接(jiē)收”，都是站在DTE立(li)場🐇上，而不是站(zhan)在DCE的立場來定(ding)義的。由于在計(ji)算機系統中，往(wang)往是CPU和I/O設備之(zhī)間傳送信息，兩(liang)者都是DTE，因此雙(shuang)方都能發送和(hé)接收。
一、RS-232-C
RS-232C标準(協(xié)議)的全稱是EIA-RS-232C标(biao)準，其中EIA(Electronic Industry AssociaTIon)代表美(mei)國電子工業協(xie)💔會☎️，RS(ecommeded standard)代表推薦标(biao)準，232是标識号，C代(dai)表RS232的最新一次(ci)修改(1969)，在這之前(qian)，有RS232B、RS232A。。它規定連接(jiē)電纜和機械、電(dian)氣特性、信号功(gong)能及傳送過程(chéng)。常用物❗理标準(zhun)還有有EIA?RS-232-C、EIA?RS-422-A、EIA?RS-423A、EIA?RS-485。 這裏隻(zhī)介紹EIA?RS-232-C(簡稱232，RS232)。 例如(rú)，目前在IBM PC機上的(de)COM1、COM2接口，就是RS-232C接口(kǒu)。
RS232C引腳定義
串行(háng)口的典型代表(biao)是RS-232C及其兼容插(cha)口，有9針和25針兩(liǎng)類。25針串行❗口具(ju)有20mA電流環接口(kǒu)功能，用9、11、18、25針來實(shi)現。其🤟針腳功能(néng)如下：
EIA-RS-232C對電器特性、邏(luo)輯電平和各種(zhǒng)信号線功能都(dou)作了規定。
在TxD和(hé)RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V
邏輯0(SPACE)=+3～+15V
在(zai)RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上(shàng)：
信号有效(接通(tong)，ON狀态，正電壓)=+3V～+15V
信(xin)号無效(斷開，OFF狀(zhuang)态，負電壓)=-3V～-15V
以上(shàng)規定說明了RS-323C标(biāo)準對邏輯電平(ping)的定義。對于數(shu)據👉(信😄息👨❤️👨碼)：邏輯(ji)“1”(傳号)的電平低(di)于-3V，邏輯“0”(空号)的(de)電平告語+3V;對于(yu)控制⛷️信号;接通(tōng)狀态(ON)即信号有(yǒu)效的電平高于(yu)+3V，斷開狀态(OFF)即信(xin)号無效的電平(píng)低于-3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕(jué)對值🤟大于3V時，電(dian)路可以有⛱️效地(dì)檢查出來，介于(yu)-3～+3V之間的電壓無(wú)意義，低于-15V或💯高(gao)于+15V的電壓也認(ren)爲無意☎️義，因此(cǐ)，實際工作時，應(ying)保證電平在±(3～15)V之(zhī)間。 字串2
EIA-RS-232C與TTL轉換(huàn)：EIA-RS-232C是用正負電壓(ya)來表示邏輯狀(zhuàng)态，與TTL以高低電(diàn)平表示邏輯
狀(zhuang)态的規定不同(tóng)。因此，爲了能夠(gòu)同計算機接口(kǒu)或🤞終端的♌TTL器件(jian)連接，必須在EIA-RS-232C與(yu)TTL電路之間進行(háng)電平和邏輯關(guān)系🐅的變換。實現(xian)這種變換的方(fang)法可用分立元(yuan)件，也可用集成(cheng)電路芯片。目前(qián)較爲廣泛地使(shi)用集成電路轉(zhuan)換器件，如MC1488、SN75150芯片(piàn)可完成TTL電平到(dào)EIA電平的轉換，而(ér)MC1489、SN75154可實現EIA電平到(dào)TTL電平的轉換。MAX232芯(xin)片可完成TTL←→EIA雙向(xiàng)電平轉換，圖1顯(xiǎn)示了1488和1489的内部(bù)結構和引腳。MC1488的(de)引腳(2)、(4，5)、(9，10)和(12，13)接TTL輸入(ru)。引腳3、6、8、11輸出端接(jiē)EIA-RS-232C。MC1498的14的1、4、10、13腳接EIA輸入(rù)，而3、6、8、11腳接TTL輸出。具(ju)體連接方法如(rú)圖2所示。圖中的(de)左邊是微機串(chuàn)行接口電路中(zhong)的主芯片UART，它是(shì)TTL器件，右邊是EIA-RS-232C連(lian)接💛器，要求EIA高電(diàn)壓。因此，RS-232C所有的(de)輸出、輸入信号(hao)都要分别經過(guò)MC1488和MC1498轉☔換器，進行(háng)電平🈲轉換後才(cái)能送到連接🥰器(qi)上去或從連接(jiē)器上送進來。
2、連(lian)接器的機械特(tè)性：
連接器： 由于(yú)RS-232C并未定義連接(jie)器的物理特性(xìng)，因此，出現了DB-25、DB-15和(hé)DB-9各種類型的連(lian)接器，其引腳的(de)定義也各不相(xiàng)同。下面分别介(jie)紹🏃♀️兩種連接器(qi)。
(1)DB-25： PC和XT機采用DB-25型連(lian)接器。DB-25連接器定(dìng)義了25根信号線(xiàn)，分爲4組：
①異步通(tong)信的9個電壓信(xìn)号(含信号地SG)2，3，4，5，6，7，8，20，22
字(zì)串6
②20mA電流環信号(hào) 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(dì)(PE)1個，作爲設備接(jie)地端(1腳)
電(diàn)纜長度：在通信(xin)速率低于20kb/s時，RS-232C所(suo)直接連接的最(zuì)大🧑🏾🤝🧑🏼物理距離爲(wèi)15m(50英尺)。
最大直接(jiē)傳輸距離說明(míng)：RS-232C标準規定，若不(bú)使用MODEM，在碼元畸(jī)變👉小🌐于✨4%的情況(kuang)下，DTE和DCE之間最大(dà)傳輸距離爲15m(50英(yīng)尺)。可見這個最(zui)大的距離是在(zai)碼元畸變小于(yú)4%的前提下給出(chu)的。爲了保證碼(mǎ)元畸變小于4%的(de)要求，接口标準(zhǔn)在電氣特性中(zhōng)規定，驅動器的(de)負載電容應小(xiǎo)于2500pF。
3、RS-232C的接口信号(hào)
RS-232C規标準接口有(yǒu)25條線，4條數據線(xiàn)、11條控制線、3條定(ding)時線、7條備用和(he)未定義線，常用(yòng)的隻有9根，它們(men)是：
(1)聯絡控制信(xin)号線 ：
數據裝置(zhì)準備好(Data set ready-DSR)——有效時(shí)(ON)狀态，表明MODEM處于(yu)可以使用的狀(zhuàng)态。
數據終端準(zhǔn)備好(Data set ready-DTR)——有效時(ON)狀(zhuàng)态，表明數據終(zhong)端可以💁使♋用。
請求發(fā)送(Request to send-RTS)——用來表示DTE請(qing)求DCE發送數據，即(jí)當終端要發送(song)數據時，使該信(xin)号有效(ON狀态)，向(xiàng)MODEM請求發送。它用(yòng)來控制⚽MODEM是否要(yao)進入發🥰送狀🈚态(tài)。
允許發送(Clear to send-CTS)——用來(lai)表示DCE準備好接(jiē)收DTE發來的數據(jù)，是對請求發🆚送(sòng)🆚信🏃♀️号RTS的響應信(xìn)号。當MODEM已準備好(hǎo)接收終端傳來(lai)的數據，并向前(qián)發送時，使該信(xin)号有效，通知終(zhōng)端開始沿發送(sòng)數據線TxD發送數(shù)據。
這對RTS/CTS請求應(ying)答聯絡信号是(shi)用于半雙工MODEM系(xì)統中發送方式(shì)和接收方式之(zhī)間的切換。在全(quan)
雙工系統中作(zuò)發送方式和接(jiē)收方式之間的(de)切換。在全雙工(gōng)系🔞統中，因配置(zhì)雙向通道，故不(bú)需要RTS/CTS聯絡信号(hào)，使其變高。
接收(shōu)線信号檢出(Received Line detecTIon-RLSD)——用(yong)來表示DCE已接通(tong)通信鏈路，告知(zhi)DTE準備接收數據(ju)。當本地的MODEM收到(dao)由通信鏈路另(lìng)一端(遠地)的MODEM送(sòng)🔱來的載波信号(hào)時，使RLSD信号有效(xiào)，通知終端準備(bèi)接收，并且由MODEM将(jiang)接收下來的載(zai)波信号解調成(chéng)數字兩數據後(hou)，沿接收數據線(xiàn)㊙️RxD送到終端⚽。此線(xiàn)也叫🔞做數據載(zǎi)波🧡檢出(Data Carrier dectecTIon-DCD)線。
振鈴(líng)指示(Ringing-RI)——當MODEM收到交(jiao)換台送來的振(zhèn)鈴呼叫信号時(shí)，使該信🌈号😍有效(xiao)(ON狀态)，通知終端(duan)，已被呼叫。
(2)數據(jù)發送與接收線(xiàn)：
發送數據(Transmitted data-TxD)——通過(guò)TxD終端将串行數(shù)據發送到MODEM，(DTE→DCE)。
接收(shōu)數據(Received data-RxD)——通過RxD線終(zhong)端接收從MODEM發來(lai)的串行數據，(DCE→DTE)。
(3)地(dì)線
有兩根線SG、PG——信(xin)号地和保護地(di)信号線，無方向(xiàng)。
上述控制信号(hào)線何時有效，何(hé)時無效的順序(xu)表示了接口信(xin)号🆚的傳送過程(cheng)。例如，隻有當DSR和(he)DTR都處于有效(ON)狀(zhuàng)态時，才能⭐在DTE和(hé)DCE之間進行傳送(sòng)操作。若DTE要發送(song)數據，則預先将(jiāng)DTR線置成有效(ON)狀(zhuàng)态，等CTS線上收到(dào)有效(ON)狀态的回(hui)答後，才能在TxD線(xiàn)上發送串行數(shù)據。這種順🔴序的(de)規定對半雙工(gōng)的通❄️信線路特(te)别🔞有用，因爲半(bàn)雙工的通信🚩才(cai)能确定DCE已由接(jiē)❗收方向改爲發(fa)🔴送方向，這時線(xian)路才能開始發(fa)送。
2個數據信号(hao)：發送TXD;接收RXD。
1個信(xìn)号地線：SG。
DSR??數傳機(即(ji)modem)準備好，Data Set Ready.
DTR??數據終(zhōng)端(DTE，即微機接口(kou)電路，如Intel8250/8251，16550)準備好(hǎo)，Data Terminal Ready。
RTS??DTE請求DCE發送(Request To Send)。
CTS??DCE允許(xǔ)DTE發送(Clear To Send)，該信号是(shì)對RTS信号的回答(da)。
DCD??數據載波檢出(chu)，Data Carrier Detection當本地DCE設備(Modem)收(shou)到對方的DCE設備(bèi)送來的載波信(xin)⚽号時，使DCD有效，通(tōng)知DTE準備接收， 并(bing)且由DCE将接收到(dào)的載☀️波信号解(jie)調爲數字信号(hào)， 經RXD線送給DTE。
RI??振鈴(ling)信号 Ringing當DCE收到交(jiāo)換機送來的振(zhen)鈴呼叫信号時(shi)，使該👣信号有🌈效(xiào)，通知DTE已被呼叫(jiao)。
遠距離通信
第(dì)1和第2中情況是(shi)屬于遠距離通(tong)信(傳輸距離大(da)于15m的通信)的例(li)子，故一般要加(jia)調制解調器MODEM，因(yīn)此使用的信号(hao)線較多。注意：在(zai)以🏃🏻下各圖中，DTE信(xìn)号爲RS-232-C信号，DTE與❤️計(ji)算機間的電平(ping)轉換電路未畫(hua)出。
1、采用Modem(DCE)和電話(hua)網通信時的信(xin)号連接：
若在雙(shuang)方MODEM之間采用普(pu)通電話交換線(xian)進行通信，除⭐了(le)需要🔴2～8号信号線(xian)外還要增加RI(22号(hao))和DTR(20号)兩個信号(hao)線🈲進行聯絡✊，如(ru)圖4所示。
DSR、DTR：數傳機(ji)(DCE)準備好、數據終(zhong)端(DTE)準備好，隻表(biǎo)示設備本身🧑🏾🤝🧑🏼可(kě)用。
首先，通過電(diàn)話機拔号呼叫(jiao)對方，電話交換(huàn)台向對方發出(chū)拔号呼叫信号(hào)，當對方DCE收到該(gai)信号後，使RI(振鈴(ling)信号)有☁️效，通知(zhī)DTE，已被呼叫。當對(duì)方“摘機”後，兩方(fang)建立了通♉信鏈(lian)路。
若計算機要(yào)發送數據至對(dui)方，首先通過接(jie)口電路(DTE)發出♍RTS(請(qing)求發送)信号。此(cǐ)時，若DCE(Modem)允許傳送(sòng)，則向DTE回答CTS(允許(xǔ)發送)信号。一般(bān)可直接将RTS/CTS接高(gāo)電平，即隻要通(tōng)信鏈路已🔴建立(li)，就可傳送信号(hào)。(RTS/CTS可隻用于半雙(shuang)工系統💜中作發(fā)送方式和接收(shou)方式的切換。
當(dāng)DTE獲得CTS信号後，通(tong)過T XD線向DCE發出串(chuan)行信号，DCE(Modem)将這些(xiē)數字信号調制(zhì)成模拟信号(又(yòu)稱載波信号)，傳(chuan)向對方。
計算機(ji)向DTE“數據輸出寄(ji)存器”傳送新的(de)數據前，應檢查(chá)Modem狀态和數👨❤️👨據輸(shu)出寄存器爲空(kong)。當對方的DCE收到(dào)載波信号後，向(xiang)對🤩方的DTE發出🏃♀️DCD信(xìn)号(數據載波檢(jian)出)，通知其DTE準備(bei)接收，同時，将載(zai)💘波信号解調爲(wei)🏃數據信号，從RXD線(xiàn)上送給DTE，DTE通過串(chuan)行接收移位寄(ji)存器對接收到(dào)的位流進行移(yí)位，當收到1個字(zì)符的全部位流(liu)後，把該字符的(de)數據位🧑🏽🤝🧑🏻送到數(shù)據輸入寄存器(qì)，CPU可以從數據輸(shū)入寄存☔器讀取(qǔ)💰字符。
近距離通(tōng)信：
無Modem時，最大通信(xin)距離按如下方(fang)式計算：
RS-232C标準規(gui)定：當誤碼率小(xiǎo)于4%時，要求導線(xiàn)的電容值應小(xiao)⛱️于2500PF。對♋于普通導(dao)線，其電容值約(yuē)爲170PF/M。則允許距離(lí)L=2500PF/(170PF/M)=15M
這一距離的計(ji)算，是偏于保守(shou)的，實際應用中(zhong)，當使用9600bps，普㊙️通雙(shuāng)絞屏蔽線時，距(ju)離可達30~35米。