RS232

1 概述

　　RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。

　　在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。

　　RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400波特。

　　RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時(shí)，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內(nèi)的通信。

2 接口標(biāo)準(zhǔn)

　　串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已經(jīng)有幾種。但都是在RS-232標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而形成的。所以，以RS-232C為主來討論。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)EIA（電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)）與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口的有關(guān)問題，如信號(hào)線功能、電氣特性都作了明確規(guī)定。由于通信設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通信接口中廣泛采用。

　　在討論RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容之前，先說明兩點(diǎn)：

　　終端

　　首先，RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)最初是遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(DataTerminalEquipment）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（DataCommunicateEquipment）而制定的。因此這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，并未考慮計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用要求。但目前它又廣泛地被借來用于計(jì)算機(jī)（更準(zhǔn)確的說，是計(jì)算機(jī)接口）與終端或外設(shè)之間的近端連接標(biāo)準(zhǔn)。顯然，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的有些規(guī)定和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是不一致的，甚至是相矛盾的。有了對(duì)這種背景的了解，我們對(duì)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)與計(jì)算機(jī)不兼容的地方就不難理解了。

　　收發(fā)

　　其次，RS-232C標(biāo)準(zhǔn)中所提到的“發(fā)送”和“接收”，都是站在DTE立場(chǎng)上，而不是站在DCE的立場(chǎng)來定義的。由于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，往往是CPU和I/O設(shè)備之間傳送信息，兩者都是DTE，因此雙方都能發(fā)送和接收。

3 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

　　RS-232C標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）的全稱是EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA(ElectronicIndustryAssociation）代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)，RS（recommendedstandard）代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識(shí)號(hào)，C代表RS232的最新一次修改（1969），在這之前，有RS232B、RS232A。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過程。常用物理標(biāo)準(zhǔn)還有EIARS-422A、EIARS-423A、EIARS-485。這里只介紹EIARS-232C（簡(jiǎn)稱232，RS232）。例如，目前在IBMPC機(jī)上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。

　　電氣特性

　　EIA-RS-232C對(duì)電氣特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。

　　在TxD和RxD上：

　　邏輯1(MARK)=-3V～-15V

　　邏輯0(SPACE)=+3～+15V

　　在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：

　　信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）=+3V～+15V

　　信號(hào)無效（斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓）=-3V～-15V

　　以上規(guī)定說明了RS-232C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”（傳號(hào)）的電平低于-3V，邏輯“0”（空號(hào)）的電平高于+3V；對(duì)于控制信號(hào)；接通狀態(tài)（ON）即信號(hào)有效的電平高于+3V，斷開狀態(tài)（OFF）即信號(hào)無效的電平低于-3V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V時(shí)，電路可以有效地檢查出來，介于-3～+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認(rèn)為無意義，因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證電平在-3V～-15V或+3V～+15V之間。

　　EIARS-232C與TTL轉(zhuǎn)換：EIARS-232C是用正負(fù)電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的TTL器件連接，必須在EIARS-232C與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實(shí)現(xiàn)這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL電平到EIA電平的轉(zhuǎn)換，而MC1489、SN75154可實(shí)現(xiàn)EIA電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換。MAX232芯片可完成TTL←→EIA雙向電平轉(zhuǎn)換。

　　機(jī)械特性

　　連接器：由于RS-232C并未定義連接器的物理特性，因此，出現(xiàn)了DB-25、DB-15和DB-9各種類型的連接器，其引腳的定義也各不相同。下面分別介紹兩種連接器。

　　（1）DB-25：PC和XT機(jī)采用DB-25型連接器。DB-25連接器定義了25根信號(hào)線，分為4組：

　　①異步通信的9個(gè)電壓信號(hào)（含信號(hào)地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，22

　　②20mA電流環(huán)信號(hào)9個(gè)（12，13，14，15，16，17，19,23，24）

　?、劭?個(gè)（9，10，11，18，21，25）

　?、鼙Ｗo(hù)地（PE）1個(gè)，作為設(shè)備接地端（1腳）

　　注意，20mA電流環(huán)信號(hào)僅IBMPC和IBMPC/XT機(jī)提供，至AT機(jī)及以后，已不支持。

　?。?）DB-9：

　　在AT機(jī)及以后，不支持20mA電流環(huán)接口，使用DB-9連接器，作為提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2兩個(gè)串行接口的連接器。它只提供異步通信的9個(gè)信號(hào)。DB-9型連接器的引腳分配與DB-25型引腳信號(hào)完全不同。因此，若與配接DB-25型連接器的DCE設(shè)備連接，必須使用專門的電纜線。

　　電纜長(zhǎng)度：在通信速率低于20kb/s時(shí)，RS-232C所直接連接的最大物理距離為15m（50英尺）。

　　最大直接傳輸距離說明：RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若不使用MODEM，在碼元畸變小于4%的情況下，DTE和DCE之間最大傳輸距離為15m（50英尺）。可見這個(gè)最大的距離是在碼元畸變小于4%的前提下給出的。為了保證碼元畸變小于4%的要求，接口標(biāo)準(zhǔn)在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容應(yīng)小于2500pF。

　　接口信號(hào)

　　RS-232C的功能特性定義了25芯標(biāo)準(zhǔn)連接器中的20根信號(hào)線，其中2條地線、4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時(shí)信號(hào)線，剩下的5根線作備用或未定義。常用的只有10根，它們是：

　?。?）聯(lián)絡(luò)控制信號(hào)線：

　　數(shù)據(jù)發(fā)送準(zhǔn)備好（Datasetready-DSR）——有效時(shí)（ON）狀態(tài)，表明MODEM處于可以使用的狀態(tài)。

　　數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（Dataterminalready-DTR）——有效時(shí)（ON）狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。

　　這兩個(gè)信號(hào)有時(shí)連到電源上，一上電就立即有效。這兩個(gè)設(shè)備狀態(tài)信號(hào)有效，只表示設(shè)備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始進(jìn)行通信了，能否開始進(jìn)行通信要由下面的控制信號(hào)決定。

　　請(qǐng)求發(fā)送（Requesttosend-RTS）——用來表示DTE請(qǐng)求DCE發(fā)送數(shù)據(jù)，即當(dāng)終端準(zhǔn)備要接收MODEM傳來的數(shù)據(jù)時(shí)，使該信號(hào)有效（ON狀態(tài)），請(qǐng)求MODEM發(fā)送數(shù)據(jù)。它用來控制MODEM是否要進(jìn)入發(fā)送狀態(tài)。

　　允許發(fā)送（Cleartosend-CTS）——用來表示DCE準(zhǔn)備好接收DTE發(fā)來的數(shù)據(jù)，是與請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)RTS相應(yīng)的信號(hào)。當(dāng)MODEM準(zhǔn)備好接收終端傳來的數(shù)據(jù)，并向前發(fā)送時(shí)，使該信號(hào)有效，通知終端開始沿發(fā)送數(shù)據(jù)線TxD發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　這對(duì)RTS/CTS請(qǐng)求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)是用于半雙工MODEM系統(tǒng)中發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)中，因配置雙向通道，故不需要RTS/CTS聯(lián)絡(luò)信號(hào)，使其變高。

　　接收線信號(hào)檢出（ReceivedLinedetection-RLSD）——用來表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。當(dāng)本地的MODEM收到由通信鏈路另一端（遠(yuǎn)地）的MODEM送來的載波信號(hào)時(shí)，使RLSD信號(hào)有效，通知終端準(zhǔn)備接收，并且由MODEM將接收下來的載波信號(hào)解調(diào)成數(shù)字量數(shù)據(jù)后，沿接收數(shù)據(jù)線RxD送到終端。此線也叫做數(shù)據(jù)載波檢出（DataCarrierdectection-DCD）線。

　　振鈴指示（Ringing-RI）——當(dāng)MODEM收到交換臺(tái)送來的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效（ON狀態(tài)），通知終端，已被呼叫。

　?。?）數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線：

　　發(fā)送數(shù)據(jù)（Transmitteddata-TxD）——通過TxD終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送到MODEM，（DTE→DCE）。

　　接收數(shù)據(jù)（Receiveddata-RxD）——通過RxD線終端接收從MODEM發(fā)來的串行數(shù)據(jù)，（DCE→DTE）。

　?。?）地線：

　　GND、Sig.GND——保護(hù)地和信號(hào)地，無方向。

　　上述控制信號(hào)線何時(shí)有效，何時(shí)無效的順序表示了接口信號(hào)的傳送過程。例如，只有當(dāng)DSR和DTR都處于有效（ON）狀態(tài)時(shí)，才能在DTE和DCE之間進(jìn)行傳送操作。若DTE要發(fā)送數(shù)據(jù)，則預(yù)先將DTR線置成有效（ON）狀態(tài)，等CTS線上收到有效（ON）狀態(tài)的回答后，才能在TxD線上發(fā)送串行數(shù)據(jù)。這種順序的規(guī)定對(duì)半雙工的通信線路特別有用，因?yàn)榘腚p工的通信才能確定DCE已由接收方向改為發(fā)送方向，這時(shí)線路才能開始發(fā)送。

　　2個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)：發(fā)送TXD；接收RXD。

　　1個(gè)信號(hào)地線：SG。

　　6個(gè)控制信號(hào)：

　　DSR數(shù)據(jù)發(fā)送準(zhǔn)備好，DataSetReady。

　　DTR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好，DataTerminalReady。

　　RTSDTE請(qǐng)求DCE發(fā)送（RequestToSend）。

　　CTSDCE允許DTE發(fā)送（ClearToSend），該信號(hào)是對(duì)RTS信號(hào)的回答。

　　DCD數(shù)據(jù)載波檢測(cè)（DataCarrierDetection），當(dāng)本地DCE設(shè)備（Modem）收到對(duì)方的DCE設(shè)備送來的載波信號(hào)時(shí)，使DCD有效，通知DTE準(zhǔn)備接收，并且由DCE將接收到的載波信號(hào)解調(diào)為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)RXD線送給DTE。

　　RI振鈴信號(hào)（Ringing），當(dāng)DCE收到對(duì)方的DCE設(shè)備送來的振鈴呼叫信號(hào)時(shí)，使該信號(hào)有效，通知DTE已被呼叫。

　　接線

　　在工程當(dāng)中經(jīng)常會(huì)用到232口，一般是圓頭8針與D型9針兩種串口。在一定的條件下，必須要自己制作一個(gè)相應(yīng)的"圓頭或者是D型的"232串口。

　　RS232C串口通信接線方法（三線制）

　　首先，串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實(shí)現(xiàn)：同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連，兩個(gè)串口相連或一個(gè)串口和多個(gè)串口相連

　　同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連對(duì)9針串口和25針串口，均是2與3直接相連；

　　兩個(gè)不同串口（不論是同一臺(tái)計(jì)算機(jī)的兩個(gè)串口或分別是不同計(jì)算機(jī)的串口）

　　DB9-DB9

　　2-3,3-2,5-5

　　DB25-DB25

　　2-3,3-2,7-7

　　DB9-DB25

　　2-3,3-2,5-7

　　上面是對(duì)微機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串行口而言的，還有許多非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，如接收GPS數(shù)據(jù)或電子羅盤數(shù)據(jù)，只要記住一個(gè)原則：接收數(shù)據(jù)針腳（或線）與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳（或線）相連，彼此交叉，信號(hào)地對(duì)應(yīng)相接。

　　8針圓形串口接線：2"邏輯地"，4"TXD",7"RXD"。

　　9針D型串口：2"RXD"，3"TXD"，5"邏輯地"。

　　RS-232-C的電氣接口電路

　　RS-232-C的電氣接口電路采取的是不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊，其發(fā)送電平與接收電平的差只有2～3V，所以共模抑制能力較差，容易受到共地噪聲和外部干擾的影響，再加上信號(hào)線之間的分布電容，因此其傳送距離最大為約15米，最高數(shù)據(jù)傳輸速率為20kb/s。此外RS-232-C的接口電路的信號(hào)電平較高，容易損壞接口電路的芯片，與TTL電路的電平也不兼容，影響其通用性。為了彌補(bǔ)RS-232-C的不足，提高數(shù)據(jù)傳輸率和延長(zhǎng)通信距離，EIA于1977年制訂了RS－499串行通信標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)RS-232-C的不足做了改進(jìn)和補(bǔ)充。RS-422A是RS-499的標(biāo)準(zhǔn)子集之一。