RS232串口通信協(xié)議

1、rs-232串口通信協(xié)議rs-232是個人計算機上的通訊接i i之一，由電子t業(yè)協(xié)會(electronic industries association, eia)所制定的界步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口。通常rs-232接口以9個接腳(db-9)或是25個接腳 (db-25)的型態(tài)出現(xiàn),一般個人計算機上會有兩組rs-232接口，分別稱為com1和 com2。rs-232-crs-232-c是美國電子工業(yè)協(xié)會eia (electronic industry association)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)識號，c表示修改次數(shù)。rs-232-c 總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信

2、號線，包括一個主通道和一個輔助通道。在多數(shù)情況卜.主要使丿ij主通 道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現(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)傳輸速率為每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、 4800、9600、19200 波特。rs-232-c標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動器允許冇2500pf的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例 如，采川150pf/m的通信電纜時，最人通信距離為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

3、內(nèi)的通信。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-323c標(biāo)準(zhǔn)是美國e1a(電子工業(yè)聯(lián) 合會)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 20()00b/s范圍內(nèi)的通信。這個標(biāo)準(zhǔn)對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、電器特性都 作了明確規(guī)定。由于通行設(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：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

4、dte(data terminal equipment) 與數(shù)據(jù)通信設(shè)備dce (data communication equipment)而制定的。因此這個標(biāo)準(zhǔn)的制定，并 未考慮計算機系統(tǒng)的應(yīng)用要求。但目前它乂廣泛地被借來用于計算機(更準(zhǔn)確的說，是計算 機接口)與終端或外設(shè)z間的近端連接標(biāo)準(zhǔn)。顯然，這個標(biāo)準(zhǔn)的有些規(guī)定及和計算機系統(tǒng)是 不一致的，甚至是相矛盾的。冇了對這種背景的了解，我們對rs-232c標(biāo)準(zhǔn)與計算機不兼 容的地方就不難理解了其次，rs-232c標(biāo)準(zhǔn)中所提到的“發(fā)送”和“接收”，都是站在dte立場上，而不是站 在dce的立場來定義的。由于在計算機系統(tǒng)中，往往是cpu和i/o設(shè)備z

5、間傳送信息，兩 者都是dte,因此雙方都能發(fā)送和接收。一、rs-232-crs-232c 標(biāo)準(zhǔn)(協(xié)議)的全稱是 eia-rs-232c 標(biāo)準(zhǔn)，其屮 eia(electronic industry association)代表美國電子1.業(yè)協(xié)會，rs (recommeded standard)代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識 號，c代表rs232的最新一次修改(1969),在這z前，冇rs232b、rs232a。它規(guī)定連 接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。常用物理標(biāo)準(zhǔn)還侑有rs-232-c. rs422a、 rs-423a、rs-485。這里只介紹 rs-232-c (簡稱 232, rs2

6、32)。例如，目前在 ibm pc 機 上的 com1、com2 接口，就是 rs-232c 接口。1. 電氣特性eia-rs-232c對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定。在 txd 和 rxd 上:邏輯 l(mark)=-3v-15v邏輯 0(space)=+3+ 15v在rts、cts、dsr、dtr和dcd等控制線上：信號冇效(接通，on狀態(tài)，正電壓)=+3v+15v信號無效(斷開，off狀態(tài)，負(fù)電壓)=3v15v以上規(guī)定說明了 rs-323c標(biāo)準(zhǔn)対邏輯電平的定義。對于數(shù)據(jù)(信息碼)：邏輯“1”(傳 號)的電平低于3v,邏輯“()”(空號)的電平高于+3v；對于控制信號；接通

7、狀態(tài)(on) 即信號有效的電平高于+3v,斷開狀態(tài)(off)ku信號無效的電平低于3v,也就是當(dāng)傳輸電平 的絕對值大于3v時，電路可以有效地檢查出來，介于-3+3v z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，實際工作時，應(yīng)保證電平在±(315)vz間。e1a-rs-232c與ttl轉(zhuǎn)換：eia-rs-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，為了能夠同計算機接口或終端的ttl器件連接， 必須在eia-rs-232c與ttl電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。實現(xiàn)這種變換的方法可 用分立元件，也可用集成電路芯片。目

8、前較為廣泛地使用集成電路轉(zhuǎn)換器件，如mci488. sn75150芯片可完成ttl電平到eia電平的轉(zhuǎn)換,而mc1489、sn75154可實現(xiàn)eia電平 到ttl電平的轉(zhuǎn)換。max232芯片可完成ttl-e1a雙向電平轉(zhuǎn)換。2、連接器的機械特性：連接器：山于rs-232c并未定義連接器的物理特性，因此，岀現(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機采用db-25型連接器。db-25連接器定義了 25根信號線， 分為4組：%1 異步通信的9個電壓信號(含信號地sg) 2, 3, 4, 5, 6, 7,

9、 8, 20, 22%1 20ma 電流環(huán)信號 9 個(12, 13, 14, 15, 16, 17, 19,23, 24)%1 空 6 個(9, 10, 11, 18, 21, 25)%1 保護(hù)地(pe) 1個，作為設(shè)備接地端(1腳)db-25型連接器的外形及信號線分配如圖3所示。注意，20ma電流環(huán)信號僅ibm pc 和ibm pc/xt機提供，至at機及以后，已不支持。(2) db9連接器在at機及以后，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com2兩個串行接口的連接器。它只提供杲步通信的9個信號o db-25 型連接器的引腳分配與db-

10、25型引腳信號完全不同。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。電纜長度：在通信速率低于2()kb/s時，rs-232c所肓接連接的最人物理距離為15m (5() 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)?？梢娺@個最大的距離是在碼 元畸變小于4%的前捉下給岀的。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)動器的負(fù)載電容應(yīng)小于2500pfo3、rs-232c的接口信號rs-232c規(guī)標(biāo)準(zhǔn)接口有25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3

11、條定時線、7條備用和未 定義線，常用的只有9根，它們是(1) 聯(lián)絡(luò)控制信號線：數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好(data set ready-dsr)有效時(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(datasetready-dtr)有效時(on)狀態(tài)，表明數(shù)據(jù)終端可以使用。這兩個信號有時連到電源上，一上電就立即有效。這兩個設(shè)備狀態(tài)信號有效，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 號決定。請求發(fā)送(request to send-rts)用來表示dte請求dce發(fā)送數(shù)據(jù)，即當(dāng)終端要發(fā)送 數(shù)據(jù)時，使該信號有效(on狀態(tài))，向modem請求發(fā)

12、送。它用來控制modem是否要進(jìn) 入發(fā)送狀態(tài)。允許發(fā)送(clear to send-cts) 用來表示dce準(zhǔn)備好接收dte發(fā)來的數(shù)據(jù)，是對 請求發(fā)送信號rts的響應(yīng)信號。當(dāng)modem己準(zhǔn)備好接收終端傳來的數(shù)據(jù)，并向前發(fā)送時, 使該信號有效，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rts/cts請求應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號是用于半雙工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)屮作發(fā)送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統(tǒng)屮，因配登雙 向通道，故不需要rts/cts聯(lián)絡(luò)信號，使其變高。接收線信號檢出(received line dctcction-rlsd)用來表示dce已接通通信鏈路

13、，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 來的載波信號時，使rlsd信號冇效，通知終端準(zhǔn)備接收，并冃由modem將接收下來的 載波信號解調(diào)成數(shù)字兩數(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(data carrier dectection-dcd)線。振鈴指示(ringing-ri)當(dāng)modem收到交換臺送來的振鈴呼叫信號時，使該信號冇 效(on狀態(tài))，通知終端，已被呼叫。(2) 數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線：發(fā)送數(shù)據(jù)(transmitted data-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)(recei

14、ved data-rxd)通過rxd線終端接收從modem發(fā)來的串行數(shù)據(jù)， (dce-dte)o(3) 地線有兩根線sg、pg信號地和保護(hù)地信號線，無方向。上述控制信號線何時有效，何時無效的順序表示了接口信號的傳送過程。例如，只有當(dāng) dsr和dtr都處于有效(on)狀態(tài)時，才能在dte和dce z間進(jìn)行傳送操作。若dte 耍發(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)定對半雙工的通信線路特別冇川，因為 半雙工的通信才能確定dce已由接收方向改為發(fā)送方向，這時線路才能開始發(fā)送。2個數(shù)據(jù)信號：發(fā)送txd；接收

15、rxdo1個信號地線：sgo6個控制信號：數(shù)傳機(即modem)準(zhǔn)備好，data set ready.數(shù)據(jù)終端(dte,即微機接口電路，如intel825o/8251,16550)準(zhǔn)備好，data terminal readyodte 請求 dce 發(fā)送(request to send)。dce允許dte發(fā)送(clear to send)，該信號是對rts信號的回答。dcd數(shù)據(jù)載波檢出，data carrier detection當(dāng)本地dce設(shè)備(modem)收到対方的dce 設(shè)備送來的載波信號時，使dcd有效，通知dte準(zhǔn)備接收，并門由dce將接收到的載 波信號解調(diào)為數(shù)字信號，經(jīng)rxd線送給dte。振鈴信號ringing當(dāng)dce收到交換機送來的振鈴呼叫信號時，使該信號冇效，通知dte 已被呼叫?？偨Y(jié)：rs-232數(shù)據(jù)接發(fā)方式為全雙工，不過傳輸距離較短，一般為15m,不能應(yīng)用