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1、RS232C、RS422/RS485 串行通信标准串行通信标准 一、一、RS232C 串行接口标准简介串行接口标准简介 RS232C 是 1969 年有电子工业协会（EIA）公布的标准，RS 是推荐标准（recommended standard）的缩写。该标准的用途是定义数据终端设备（DTE)与数据通信设备（DCE）接口的电气特性。图 1 是个人计算机通过 RS232C、调制解调器访问远程计算机的应用框图。RS232C 接口在个人计算通信中起着极为重要的作用。图 1 RS232C 接口应用图例 1、RS232C 信号特性、电缆长度及波特率信号特性、电缆长度及波特率 为了确保正确的发送二进制数据
2、和正确的执行设备控制，RS232C 标准为数据和管制信号提供了电压标准及范围。当 RS232C 的线路上没有通信的数据信号时，DTE 端的发送信号保持15V 的电压。电压标准如表 1 所示 表 1 交换电压标准 电压 逻辑状态 信号状态接口控制功能+3V+15V 0 间隔 接通 3V15V 1 标志 断开 RS232C 标准规定电缆长度限定在 15m 以内，串行数据传速率的范围为 020000b/s。这一规定足以覆盖个人计算机使用的 509600b/s 范围。电缆长度也足以满足大多数个人计算机通信的要求。2、RS232C 引脚分配及定义引脚分配及定义 RS232C 标准规定设备间使用带D型 2
3、5 针连接器的电缆通信。“D型 25 芯标准连接器见图 2 所示。在这 25 根引线中，有 20 根要用作信号线，其他 3 根（11、18、25）未定以用途，2 根（9、10）备用。表 2 对 RS232C 的 25 针连接器引脚定义进行了说明 表 2 RS232C 标准 25 针连接器引脚定义 引脚号 名称 名称缩写信号方向 说明 1 frame ground FG 屏蔽地线 2 transmitted data TXD 从 DTE 至 DCE传送数据线 3 received data RXD 从 DCE 至 DTE接受数据线 4 request to send RTS 从 DTE 至 DC
4、E请求发送 5 clear to send CTS 从 DCE 至 DTE允许发送 6 data set ready DSR 从 DCE 至 DTE数据设备（DCE）准备好 7 signal ground SG 信号逻辑地线 8 data carrier detect DCD 从 DCE 至 DTE数据载波检测 9 reserved 备用 10 reserved 备用 11 unassigned 未定义 12 secondary data carrier detectDCD 从 DCE 至 DTE数据载波检测（二次通道）13 secondary clear to send CTS 从 DCE
5、至 DTE允许发送（二次通道）14 secondary transmintted data TXD 从 DTE 至 DCE传送数据（二次通道）15 transmit clock TXC 从 DCE 至 DTE传送时钟 16 secondary received data RXD 从 DCE 至 DTE接受数据线（二次通道）17 received clock RXC 从 DTE 至 DCE接受时钟 18 unassigned 未定义 19 secondary request send RTS 从 DTE 至 DCE请求发送（二次通道）20 data terminal ready DTR 从 DT
6、E 至 DCE数据终端准备好 21 signal quality detect SQD 从 DCE 至 DTE信号质量检测 22 ring indicator RI 从 DCE 至 DTE振铃指示 23 data rate select DRS 从 DTE 至 DCE数据速率选择。它是针对 21引脚改变的答应 24 external transmit clock 从 DTE 至 DCE外部发送时钟 25 unassigned 未定义 但目前已经很少有人使用 25 针 D 型连接器了，一般都使用 9 针 D 型连接器，9 针和 25 针连接器间的对应关系如表 3 所示 表 3 9 针连接器和 2
7、5 针连接器间的对应关系 9 针连接器 25 针连接器 1 8 2 3 3 2 4 20 5 7 6 6 7 4 8 5 9 22 3、RS232C 数据线数据线 RS232C 的数据线有 2 根：发送数据线 TXD 和接收数据线 RXD。与逻辑地线 7 结合起来工作，足以实现全双工和半双工的信息传输。信号是从 DTE 角度说明的，在 DTE 一方引脚 2 定义为 TXD，引脚 3 定义为 RXD。为了使 DCE 能很好地与 DTE 配合，协同进行发送与接收工作，在 DCE 一方引脚 2 定义为 RXD，引脚 3 定义为 TXD，为了能实现正确地传输，对这一点必须给予应有的注意。在使用 RS2
8、32C 标准插头实现连接之前，用户必须根据已有的 DTE 及 DCE 的具体说明，做好匹配的调整工作。对数据线上所传输的数据格式、RS232C 标准并没有严格的规定。所传输的数据速率是多少、有无奇偶校验位、停止位为多少、字符代码采用多少位等问题，应由发送方与接受自行商定，达成一致的协议。4、RS232C 的控制线的控制线 RS232C 的控制线是为建立通信链接和维持通信链接而使用的信号。图 3 所示通信过程说明了 RS232C控制线的功能 在图中，本地的数据终端设备 DTE 通过本地及远程的调制解调器，与远程的数据终端 DTE 进行通信，DTE 与 MODEM 之间采用的是 RS232C 接口
9、。MODEM 之间则是通过电话线进行数据交换，图 3 标出了通信过程和 RS232C 的控制信号出现的从上向下的顺序。（1）DTE：数据终端准备好。DTE 设备加电以后，并能正确实现通信的功能，向 DCE 发出 DTR 信号，表示数据终端已做好准备工作，可以进行通信。（2）DSR：数据设备准备好。数据设备是 DCE 通信的设备，如此的 MODEM。MODEM 加电以后，并能正常执行通信功能时，向 DTE 发出 DSR 信号，表示 MODEM 已准备好。这两个准备好信号，在通信的过程中首先要对他们进行测试，以了解通行对方的状态，以可靠的建立通信。但是如果通信的对方并不要求测试，就可以不发出此信号
10、。（3）RTS：请求发送。当 DTE 有数据需要向远程 DTE 传输通信时，DTE 在测得 DSR 有效，即 MODEM 接收到 信号时，根据提供的目的电话编码，向远程 MODEM 发出呼叫。远程 RST 收到此呼叫，首先发出 2000HZ 得短小短续得冲击声，以关闭电话线路得回声消除器，然后发出回答载波信号。本地 MODEM 接收此载波信号，确认已获得两对方的同意，它向远程 MODEM 发出原载波信号相对方表示是一个可用的 MODEM 同时用 RS232C 的第 8 引线发出数据载波信号 DCD，向 DTE 表示已检测出有效的回答载波信号 （4）DCD：数据载波检测时 MODEM 发向 DT
11、E，表示已检测出对方载波信号。（5）CTS：允许发送。每当一个 MODEM 辨认出对方 MODEM 已准备好运行接收时，他们便用 CTS信号通知自己的 DTE，表示这个通信通路已为传输数据作好准备，允许 DTE 进行数据的发送。至此通信链路才建立，开始通信。在半双工的通信中，CTS 是对 DTE 的 RTS 信号的答应，使 DTE 开始传输数据。在全双工的通信中，CTS 一般保持很长时间，而对 RTS 并不要求保持很长时间，通信链路建立后，即可降下。上述这些控制线，连同数据线及逻辑地线（引线 7），即可构成基本的最长接线。（6）RI：振铃指示线。如果 MODEM 具有自动应答能力，当对方通信传
12、叫来时，MODEM 用引线向DTE 发出 信号，指示此呼叫。在电话呼叫振铃结束后，MODEM 在 DTE 已准备好通信的条件（即 DTE有效），立即向对方自动应答 5、RS23C 的连接方法的连接方法 在 RS232C 的机械结构中，有 25 个插针的连接器（DB-25）。数据采集和控制系统中如果有联网通信，和在本地和远程控制数据时，RS232C 是数据终端设备和调制解调器之间的接口标准，所以数据终端设备和调制解调器各有对应的规格，通信会连接的双方必须配对。终端与终端之间连接的例子如图 4 所示 （1）发送终端与接收终端连接，和接收端与发送端连接，各级端一旦处于工作状态，就可以不管对方的状态而
13、发送或接收数据，由软件来去认数据的发送和接收。（2）一方的 RTS 和另一方的 CTS 相连。这种情况挂钩联络是困难的，互相通信时，需要知道对方是否可以接收数据。但是这种连接方式只求通过发送请求将对方置与可发送状态。编制程序时，必须注意这个问题。（3）通过检查 DSR，能够确认对方是否输出了发送请求，把 DTR 置于 ON，使对方知道可以接收，因而注意这个问题。另外，大规模集成电器与 RS232C 的连接方法很多,只要充分了解 RS232C 的接口规定，就可以迎刃而解。二、二、RS422 和和 RS485 随着通信技术的发展，对通信速率的要求越来越高，距离要求越来越远。根据 RS232C 标准
14、，他的最高传输速率为 20kb/s 时，最远距离仅为 15m，当然在使用中也可达到 60m，但这远远不能满足上述发展对速度及距离所提出的新的要求。美国 EIA 学会与 1977 年在 RS232C 基础上提出了改进的标准 RS449,现在的 RS422 和 RS485 都是从 RS449 派生出来的。RS422 是利用差分传输方式提高通信距离和可靠性的一种通信标准，它在发送端使用 2 根信号线发送同一信号（2 根线的极性相反），在接收端对这两根线上的电压信号相减得到实际信号，这种方式可以有效的抗共模干扰，提高通信距离，最远可以传送 1200m，原理图如图 5 图 5 RS422/RS485 原
15、理 RS485 的电器标准与 RS422 完全相同，但当 RS485 线路空闲（即不传送信号）时，线路处于高阻（或挂起）状态这时 RS485 线路就可以允许被其他设备占用，也就是说具有 RS485 通信接口的设备连成网络。根据 RS485 驱动芯片驱动能力的不同，一个 RS485 数据发送设备可以驱动 32256 台 RS485 数据接收设备。当 RS485 网络上的设备多于 2 台时，就必须采用半双工方式进行通信，即数据发送和接收使用同一线路，发送时不允许接收数据进入线路，反之亦然，在 RS485 网络中只允许有一个设备是主设备，其余全部是从设备；或者无主设备，各个设备之间通过传递令牌获得总
16、线控制权。由于 RS422/RS485 具有诸多优点，现已被大量采用，但普通 PC 机很少直接配置 RS422/RS485 通信接口，只有工控机提供的 ALL-IN-ONE，主板配置有 RS422/RS485 通信口，可以用跳线选择 T 通信的工作方式是 RS422 还是 RS485。市场上有大量的 RS422/RS485/RS232 转换或可以直接插在 PC 机扩展槽上的 RS422/RS485 通信卡销售。三、三、20mA 电流环接口电流环接口 另一种流行的串行连接方式是电流控制，而不像 RS232C 标准那样用电压控制。电流控制是把 20mA电流作为逻辑“1”，零电流作为逻辑“0”。电流
17、还在许多方面比 RS232C 接口优越。它内在的双端传输具有对共模噪音的抑止作用，而且由于他采用隔离技术能消除接地回路引起的一些问题，因而他的连接距离比 RS232C 长的多。EIA 把 RS232C 接口作为正式标准，而 20mA 电流环的文件在目前还只是非正式标准。所以，大多说制造厂商都提供 RS232C 串行接口，这样这种连接得到了最广泛的使用。因为 RS232C 和电流接口之间只在电气连接上存在差别，所以两者可共用 I/O 接口，设计师常常为串行口提供 2 个不同的连接器来利用这个公共口。一个接到电流环，另一个接到 RS232C。这就允许用户根据具体情况，决定采用 2 种接口中的一种。市场上也有产品可以直接插在 PC 机扩展槽上的电流环通信卡销售。