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1、RS232串行通信接口 技术摘要: 本文通过对RS-232C 串行通信接口标准的讨论, 主要介绍了该接口的电气特性、连接器的机械特性及信号线功能。主题词： 串行 通信接口1前言串行通信接口标准经过使用和发展，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为主来讨论。 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020000b/s 范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电气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
2、备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。2 RS-232-C 在讨论 RS-232C接口标准的内容之前，先说明两点：首先， RS-232-C 标准最初是远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment) 与数据通信设备DCE （Data Communication Equipment)而制定的。因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求。但目前它又广泛地被借来用于计算机（更准确的说，是计算机接口）与终端或外设之间的近端连接标准。显然，这个标准的有些规定及和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。有了对这种背景的了解，我们对RS-232C标准与
3、计算机不兼容的地方就不难理解了。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。由于在计算机系统中，往往是CPU和 I/O 设备之间传送信息，两者都是DTE ，因此双方都能发送和接收。1 RS-232C标准 （协议）的全称是EIA-RS-232C 标准， 其中 EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS （Recommeded standard ）代表推荐标准，232 是标识号， C代表 RS232的最新一次修改 （1969） ， 在这之前， 有 RS232B 、 RS232A
4、 。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有有EIARS-232-C 、EIARS-422-A 、EIARS-423A、EIARS-485 。 这里只介绍 EIARS-232-C （简称 232，RS232）。例如，目前在IBM PC 机上的 COM1 、COM2 接口，就是RS-232C接口。2.1 电气特性EIA-RS-232C 对电气特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。在 TxD和 RxD上：逻辑1(MARK)=-3V-15V 逻辑 0(SPACE)=+3 15V 在 RTS 、CTS 、DSR 、DTR和 DCD等控制线上：信号有效（接通，ON状态，正
5、电压）+3V+15V 信号无效（断开，OFF状态，负电压 )=-3V -15V 图 1 2 以上规定说明了RS-323C标准对逻辑电平的定义。对于数据（信息码）： 逻辑“ 1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“ 0”（空号）的电平告语+3V ；对于控制信号；接通状态（ ON ）即信号有效的电平高于+3V ，断开状态 (OFF)即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于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-232C 与 TTL 转换： EI
6、A-RS-232C 是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA-RS-232C 与 TTL 电路之间进行电平和逻辑关系的变换。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TTLEIA 双向电平转换，图1 显示了 1488 和 1489 的内部结构和引脚。MC1488的引脚 (
7、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。具体连接方法如图 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所有的输出、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。3 图 2 2.2 连接器的机械特性：连接器：由于 RS-232C
8、并未定义连接器的物理特性，因此，出现了 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。2.2.1 DB-25： PC 和 XT机采用 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 ）2，3，4，5，6，7，8，20，2220mA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）保护地（ PE ）1 个，作为设备接地端（1 脚）DB-25 型连接器的外形及信号线分配如图3 所示。注意， 20mA
9、电流环信号仅IBM PC和 IBM PC/XT 机提供，至AT机及以后，已不支持。4 图 3 2.2.2 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，作为提供多功能I/O 卡或主板上COM1 和 COM2 两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的9 个信号。DB-25 型连接器的引脚分配与DB-25 型引脚信号完全不同。因此，若与配接DB-25型连接器的DCE设备连接，必须使用专门的电缆线。电缆长度：在通信速率低于20kb/s 时，RS-232C所直接连接的最大物理距离为15m （50 英尺）。最大直接传输距离说明：RS-232C标准规定，若不使用MODEM
10、，在码元畸变小于4% 的情况下， DTE和 DCE之间最大传输距离为15m （50 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。3RS-232C的接口信号RS-232C规标准接口有25 条线， 4 条数据线、 11 条控制线、 3 条定时线、 7 条备用和未定义线，常用的只有9 根，它们是：3.1 联络控制信号线：5 数据装置准备好（Data set ready-DSR)有效时（ ON ）状态，表明MODEM 处于可以使用的状态。数据终端准备好(Data set ready-
11、DTR)有效时（ ON ）状态，表明数据终端可以使用。这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。请求发送 (Request to send-RTS)用来表示DTE请求 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 请求发送。它用来控制MODEM 是否要进入发送状态。允许发送（ Clear to send-CTS）用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。当MODEM 已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，
12、使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。这对 RTS/CTS 请求应答联络信号是用于半双工MODEM系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号，使其变高。接收线信号检出(Received Line detection-RLSD)用来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。当本地的MODEM 收到由通信链路另一端（远地）的MODEM 送来的载波信号时，使RLSD信号有效，通知终端准备接收，并且由MODEM 将接收下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线RxD送到终端
13、。此线也叫做数据载波检出(Data Carrier dectection-DCD）线。振铃指示 (Ringing-RI)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。3.2 数据发送与接收线：6 发送数据 (Transmitted data-TxD)通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，(DTEDCE) 。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)。3.3 地线有两根线SG 、PG 信号地和保护地信号线，无方向。上述控制信号线何时有效，何时无效的顺序表示了接口信号的传
14、送过程。例如，只有当 DSR和 DTR都处于有效（ ON ）状态时，才能在DTE和 DCE之间进行传送操作。若 DTE要发送数据，则预先将DTR线置成有效 (ON)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。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有用，因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向，这时线路才能开始发送。2 个数据信号：发送TXD ；接收 RXD 。1 个信号地线：SG 。6 个控制信号：DSR数传机（即modem ）准备好， Data Set Ready. DTR数据终端（ DTE ，即微机接口电路，如Intel8250/8251,
15、16550）准备好， Data Terminal Ready。RTSDTE请求 DCE发送 (Request To Send)。CTSDCE允许 DTE发送（ Clear To Send） , 该信号是对RTS信号的回答。7 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准备接收，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。4 结束语通过对 RS232接口的分析以及对实际应用情况的了解，同时根据此种类型接口的电气特性、机械特性，使它具有广阔的应用前景。参考文献（1）石柏铭 . 计算机通信网与开放系统互连技术. 北京 : 人民邮电出版社,1993 年
