RS-232C接口标(biao)準其實(shi)還暗藏(cang)這幾點(diǎn)貓膩
來(lai)源: 發布(bù)時間:2025-12-12 浏(liu)覽量:49
串(chuan)行通信(xìn)接口标(biāo)準經過(guo)使用和(he)發展，目(mu)前已經(jīng)有幾種(zhǒng)。但都是(shì)🔴在 RS-232标準(zhun)的基礎(chǔ)上經過(guo)改進而(ér)形成的(de)💜。所以，以(yi)RS-232C爲主來(lái)讨論。RS-323C标(biao)準是美(měi)國EIA(電子(zi)工業聯(lian)合會)與(yǔ)BELL等公司(sī)一起開(kai)發的1969年(nián)公布的(de)通信協(xié)議。它适(shì)合于數(shu)據傳輸(shū)速率在(zai)0～20000b/s範🔞圍内(nei)的通信(xìn)。這個标(biāo)準對串(chuan)行通信(xìn)接口的(de)有關問(wèn)題，如信(xìn)🥰号線功(gōng)能、電器(qì)特性都(dou)作了明(ming)确規定(dìng)。由于通(tong)行設備(bei)廠商都(dōu)生産與(yu)RS-232C制式兼(jiān)容的通(tōng)信設備(bèi)，因此，它(tā)作爲一(yi)種标準(zhǔn)，目前已(yi)在微機(jī)通信接(jiē)口中廣(guang)泛采用(yong)。
本文引(yin)用地址(zhi)：http://eepw.com.cn/article/201702/344595.htm在讨論(lùn)RS-232C接口标(biāo)準的内(nei)容之前(qian)，先說明(míng)兩點：
首(shou)先，RS-232-C标準(zhǔn)最初是(shi)遠程通(tong)信連接(jie)數據終(zhōng)端設備(bèi)DTE(Data Terminal Equipment)與數據(jù)通🥵信設(she)備DCE(Data CommunicaTIon Equipment)而制(zhì)定的。因(yin)此這個(ge)标準的(de)制定，并(bìng)未考慮(lǜ)計算機(ji)系統🔴的(de)應用要(yào)求。但目(mu)前它又(yòu)廣泛地(dì)被借來(lái)用于計(jì)算機🌈(更(gèng)準确💜的(de)說，是計(ji)算機接(jiē)口)與終(zhōng)端或外(wài)設之間(jiān)的近端(duan)連🧑🏽🤝🧑🏻接标(biao)準。顯然(ran)，這個标(biāo)🏃準的有(you)些規定(dìng)及和計(jì)算機系(xì)統是不(bú)一緻的(de)，甚至♈是(shi)相矛盾(dun)的。有了(le)對這種(zhong)背景的(de)了解，我(wo)們對RS-232C标(biāo)準💔與計(ji)算機不(bu)兼容的(de)地方🍓就(jiù)不難理(lǐ)解了。
其(qi)次，RS-232C标準(zhǔn)中所提(tí)到的“發(fa)送”和“接(jiē)收”，都是(shi)站在DTE立(lì)場上，而(ér)不是站(zhan)在DCE的立(li)場來定(ding)義的。由(yóu)于在計(jì)算機系(xi)統中，往(wang)往💯是CPU和(he)🈚I/O設備之(zhi)間傳送(song)信息，兩(liang)者都是(shi)DTE，因此雙(shuāng)方都能(néng)發送和(he)接收。
一(yi)、RS-232-C
RS232C引腳定(ding)義
串行(háng)口的典(dian)型代表(biǎo)是RS-232C及其(qi)兼容插(chā)口，有9針(zhen)和25針兩(liǎng)類。25針串(chuàn)行口㊙️具(ju)有20mA電流(liú)環接口(kǒu)功能，用(yong)9、11、18、25針來實(shi)現。其💞針(zhēn)腳功能(neng)如下：
1.電(diàn)氣特性(xìng)
EIA-RS-232C對電器(qì)特性、邏(luó)輯電平(ping)和各種(zhǒng)信号線(xian)功能都(dōu)作了規(gui)定。
在TxD和(hé)RxD上：邏輯(jí)1(MARK)=-3V～-15V
邏輯0(SPACE)=+3～+15V
在(zài)RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控(kong)制線上(shàng)：
信号有(yǒu)效(接通(tong)，ON狀态，正(zheng)電壓)=+3V～+15V
信(xìn)号無效(xiao)(斷開，OFF狀(zhuàng)态，負電(dian)壓)=-3V～-15V
以上(shàng)規定說(shuo)明了RS-323C标(biāo)準對邏(luo)輯電平(ping)的定義(yì)。對于數(shù)據🔱(信息(xi)碼)：邏輯(ji)“1”(傳号)的(de)電平低(di)于-3V，邏輯(ji)“0”(空号)的(de)電平告(gao)語+3V;對于(yú)控制❗信(xin)号;接通(tōng)狀态(ON)即(jí)信号有(you)效的電(dian)平高于(yú)+3V，斷開狀(zhuang)态(OFF)即信(xin)号無效(xiao)的電平(ping)低🔞于-3V，也(ye)就是當(dāng)💚傳輸電(diàn)平的絕(jué)對值大(da)于3V時，電(dian)路可以(yǐ)有效地(dì)檢查🌈出(chū)來，介于(yú)-3～+3V之💋間的(de)電壓無(wú)意義，低(di)于-15V或高(gao)于+15V的電(dian)壓也認(rèn)爲無意(yi)義，因此(ci)，實際工(gōng)作時，應(ying)保證電(dian)平在±(3～15)V之(zhi)間。 字串(chuan)2
狀(zhuàng)态的規(gui)定不同(tóng)。因此，爲(wei)了能夠(gòu)同計算(suàn)機接口(kou)或終端(duan)的TTL器件(jiàn)連接，必(bì)須在EIA-RS-232C與(yu)TTL電路之(zhi)間進行(háng)電平和(he)邏輯關(guan)系的變(bian)換。實現(xian)這種變(biàn)換的方(fang)法可用(yong)分立元(yuán)件，也可(ke)用集成(chéng)電路芯(xin)片。目前(qian)較爲廣(guǎng)泛地使(shi)用🌈集成(cheng)電路📐轉(zhuan)換器件(jiàn)，如MC1488、SN75150芯片(pian)可完成(cheng)TTL電平到(dào)EIA電平的(de)轉換，而(er)MC1489、SN75154可實現(xian)EIA電平到(dao)TTL電平的(de)轉換。MAX232芯(xin)🐅片可完(wan)成TTL←→EIA雙向(xiang)電平轉(zhuǎn)換，圖1顯(xian)示了1488和(he)1489的内部(bu)結構和(he)引腳♻️。MC1488的(de)引腳(2)、(4，5)、(9，10)和(he)(12，13)接TTL輸入(rù)。引腳3、6、8、11輸(shū)出端接(jiē)EIA-RS-232C。MC1498的14的1、4、10、13腳(jiǎo)接EIA輸入(ru)，而3、6、8、11腳接(jie)TTL輸㊙️出。具(jù)體連接(jie)方法🐆如(ru)圖2所示(shi)。圖中的(de)☔左邊是(shì)微機串(chuàn)行接口(kǒu)電路中(zhong)的主芯(xīn)片UART，它是(shi)TTL器件，右(you)邊是EIA-RS-232C連(lian)接👌器，要(yao)求EIA高電(dian)壓。因🌂此(cǐ)，RS-232C所有的(de)輸出、輸(shu)入信号(hao)都要分(fen)别經過(guò)MC1488和MC1498轉換(huan)器，進行(hang)電平🌂轉(zhuan)換後才(cái)能送到(dao)連接器(qì)上去或(huo)從連接(jie)器上送(song)進來。
2、連(lián)接器的(de)機械特(te)性：
連接(jie)器： 由于(yu)RS-232C并未定(dìng)義連接(jie)器的物(wu)理特性(xing)，因此，出(chu)🌍現📐了✊DB-25、DB-15和(hé)DB-9各種類(lei)型的連(lián)接器，其(qi)引腳的(de)定義也(ye)各不相(xiàng)同。下面(miàn)🈲分别介(jiè)紹📱兩種(zhǒng)連接器(qì)。
(1)DB-25： PC和XT機采(cai)用DB-25型連(lian)接器。DB-25連(lian)接器定(ding)義了25根(gen)信号線(xiàn)，分爲4組(zu)：
①異步通(tong)信的9個(gè)電壓信(xin)号(含信(xìn)号地SG)2，3，4，5，6，7，8，20，22
字(zì)串6
②20mA電流(liu)環信号(hào) 9個(12，13，14，15，16，17，19，23，24)
電(diàn)纜長度(du)：在通信(xìn)速率低(di)于20kb/s時，RS-232C所(suǒ)直接連(lián)接的最(zuì)大物理(li)距離爲(wèi)15m(50英尺)。
最(zuì)大直接(jie)傳輸距(jù)離說明(míng)：RS-232C标準規(gui)定，若不(bú)使用MODEM，在(zài)碼元畸(ji)變小于(yu)4%的情況(kuàng)下，DTE和DCE之(zhī)間最大(da)傳輸距(jù)離爲15m(50英(ying)尺)。可見(jian)這個最(zuì)大的距(ju)離是在(zai)碼元畸(jī)變小于(yu)4%的前提(tí)下給出(chū)的。爲了(le)保證碼(ma)元畸變(biàn)小于4%的(de)要求，接(jie)口❤️标準(zhun)在電氣(qi)特性中(zhōng)規定，驅(qu)動器的(de)負載電(diàn)容應小(xiǎo)于2500pF。
3、RS-232C的接(jiē)口信号(hào)
RS-232C規标準(zhun)接口有(you)25條線，4條(tiao)數據線(xiàn)、11條控制(zhì)線、3條定(dìng)時線、7條(tiao)✉️備用和(hé)未定義(yì)線，常用(yong)的隻有(yǒu)9根，它們(men)是：
(1)聯絡(luo)控制信(xìn)号線 ：
數(shu)據裝置(zhi)準備好(hǎo)(Data set ready-DSR)——有效時(shí)(ON)狀态，表(biao)明MODEM處于(yu)可以使(shǐ)用❌的狀(zhuàng)态。
數據(jù)終端準(zhun)備好(Data set ready-DTR)——有(you)效時(ON)狀(zhuàng)态，表明(ming)數據終(zhong)端可以(yǐ)使用。
這(zhe)兩個信(xìn)号有時(shi)連到電(diàn)源上，一(yī)上電就(jiu)立即有(you)效🈲。這兩(liǎng)🛀🏻個☀️設備(bei)♉狀态信(xìn)号有效(xiào)，隻表示(shi)設備本(běn)身可用(yong)，并不說(shuo)明通信(xìn)鏈路可(kě)以開始(shǐ)進行通(tōng)信了，能(neng)否開🏃始(shi)進行通(tong)信要由(you)下面的(de)控制👣信(xin)号決定(ding)。
請求發(fā)送(Request to send-RTS)——用來(lai)表示DTE請(qǐng)求DCE發送(sòng)數據，即(ji)當終端(duān)要發送(song)數據🌏時(shi)，使該信(xìn)号有效(xiào)(ON狀态)，向(xiàng)MODEM請求發(fā)送。它用(yong)來控制(zhì)MODEM是否🛀要(yao)進入發(fa)送狀态(tài)。
允許發(fa)送(Clear to send-CTS)——用來(lai)表示DCE準(zhǔn)備好接(jie)收DTE發來(lai)的數據(jù)，是對請(qing)求發送(song)信号RTS的(de)響應信(xin)号。當MODEM已(yǐ)準備好(hǎo)接收終(zhōng)端傳來(lai)的數據(ju)，并向前(qian)發送時(shi)，使該信(xìn)号有效(xiao)，通知終(zhong)🆚端開始(shǐ)沿發送(song)數據線(xian)TxD發送數(shu)據。
這對(duì)RTS/CTS請求應(yīng)答聯絡(luò)信号是(shi)用于半(ban)雙工MODEM系(xì)統中發(fa)送方✊式(shì)☁️和接收(shōu)方式之(zhī)間的切(qiē)換。在全(quan)
雙工系(xi)統中作(zuo)發送方(fāng)式和接(jiē)收方式(shi)之間的(de)切換🔱。在(zai)全雙⭕工(gōng)✏️系統中(zhōng)，因配置(zhì)雙向通(tōng)道，故不(bu)需要RTS/CTS聯(lian)絡信号(hào)，使其變(biàn)高。
接收(shou)線信号(hao)檢出(Received Line detecTIon-RLSD)——用(yòng)來表示(shì)DCE已接通(tōng)通信鏈(liàn)路，告知(zhi)DTE準備接(jie)✉️收數據(ju)。當本地(di)的MODEM收到(dào)由通信(xìn)鏈路另(ling)一端(遠(yuan)地)的MODEM送(sòng)來的載(zǎi)波㊙️信号(hao)時，使RLSD信(xìn)号有效(xiào)，通知終(zhong)端💞準備(bei)接收，并(bing)且由MODEM将(jiang)接收下(xià)來的載(zai)波信号(hao)解調成(chéng)數字兩(liǎng)數據後(hou)，沿接收(shōu)數據線(xian)RxD送到終(zhōng)端。此線(xian)也叫做(zuo)數據載(zai)波檢出(chu)(Data Carrier dectecTIon-DCD)線。
(2)數據(ju)發送與(yǔ)接收線(xiàn)：
發送數(shù)據(Transmitted data-TxD)——通過(guo)TxD終端将(jiāng)串行數(shu)據發送(song)到MODEM，(DTE→DCE)。
接收(shou)數據(Received data-RxD)——通(tong)過RxD線終(zhōng)端接收(shou)從MODEM發來(lái)的串行(háng)數據，(DCE→DTE)。
有兩(liǎng)根線SG、PG——信(xìn)号地和(he)保護地(di)信号線(xian)，無方向(xiàng)。
上述控(kong)制信号(hao)線何時(shi)有效，何(hé)時無效(xiao)的順序(xù)表示了(le)接口信(xìn)号的傳(chuán)送過程(chéng)。例如，隻(zhī)有當DSR和(he)DTR都處于(yu)有效(ON)狀(zhuang)✍️态時，才(cái)能在DTE和(hé)DCE之間進(jìn)行傳送(song)操作。若(ruò)DTE要發送(sòng)數據，則(ze)預先将(jiāng)DTR線置成(chéng)有效(ON)狀(zhuang)态，等CTS線(xian)上收到(dao)有效(ON)狀(zhuàng)态的回(hui)答後，才(cai)能🐆在TxD線(xiàn)上發送(song)串行數(shù)據。這種(zhong)順序的(de)規定對(duì)半雙工(gōng)的通🈚信(xin)線路特(tè)别有用(yong)，因爲半(ban)🐆雙工的(de)通信才(cái)能确定(dìng)DCE已由接(jie)收方向(xiang)改爲發(fa)🔞送方向(xiang)，這時線(xian)路才能(neng)開始發(fā)送。
2個數(shu)據信号(hào)：發送TXD;接(jie)收RXD。
1個信(xin)号地線(xiàn)：SG。
DSR??數(shù)傳機(即(ji)modem)準備好(hǎo)，Data Set Ready.
DTR??數據終(zhōng)端(DTE，即微(wei)機接口(kou)電路，如(rú)Intel8250/8251，16550)準備好(hao)，Data Terminal Ready。
RTS??DTE請求DCE發(fā)送(Request To Send)。
CTS??DCE允許(xǔ)DTE發送(Clear To Send)，該(gai)信号是(shi)對RTS信号(hào)的回答(dá)。
DCD??數據載(zǎi)波檢出(chu)，Data Carrier Detection當本地(di)DCE設備(Modem)收(shōu)到對方(fāng)的DCE設備(bei)送來的(de)🈲載波信(xin)号時，使(shǐ)DCD有效，通(tōng)知DTE準備(bèi)接收， 并(bìng)且由DCE将(jiang)接收到(dao)的載波(bō)信💋号解(jie)⭐調爲數(shù)字信号(hào)， 經RXD線送(sòng)給DTE。
RI??振鈴(líng)信号 Ringing當(dāng)DCE收到交(jiao)換機送(sòng)來的振(zhen)鈴呼叫(jiao)信号時(shi)，使該信(xin)号有效(xiào)，通知DTE已(yǐ)被呼叫(jiao)。
遠距離(lí)通信
第(di)1和第2中(zhong)情況是(shì)屬于遠(yuan)距離通(tong)信(傳輸(shu)距離大(dà)于15m的🈲通(tōng)信‼️)的例(lì)子，故一(yī)般要加(jia)調制解(jie)調器MODEM，因(yin)此使用(yòng)的信号(hào)線⭕較多(duo)。注意：在(zai)以下各(ge)圖中，DTE信(xin)号爲RS-232-C信(xin)号，DTE與計(ji)算機📞間(jian)的電平(píng)轉換電(dian)路未畫(huà)出。
若在雙(shuang)方MODEM之間(jiān)采用普(pu)通電話(huà)交換線(xiàn)進行通(tong)信，除了(le)需要2～8号(hao)📧信号線(xiàn)外還要(yao)增加RI(22号(hào))和DTR(20号)兩(liǎng)個信号(hào)線進行(hang)✌️聯絡，如(ru)圖4所示(shi)。
DSR、DTR：數傳機(jī)(DCE)準備好(hao)、數據終(zhōng)端(DTE)準備(bèi)好，隻表(biao)示設備(bei)本身可(kě)🌈用。
首先(xian)，通過電(dian)話機拔(ba)号呼叫(jiao)對方，電(diàn)話交換(huàn)台向對(duì)💋方發出(chu)🎯拔号呼(hū)叫信号(hào)，當對方(fāng)DCE收到該(gāi)信号後(hou)，使RI(振😄鈴(ling)信号)有(you)效，通知(zhi)DTE，已被呼(hū)叫。當對(duì)方“摘機(jī)”後，兩方(fang)建立了(le)通🐇信鏈(liàn)路。
若計(ji)算機要(yào)發送數(shù)據至對(duì)方，首先(xiān)通過接(jie)口電路(lu)(DTE)發出⚽RTS(請(qing)求發送(sòng))信号。此(ci)時，若DCE(Modem)允(yun)許傳送(song)，則向DTE回(hui)答CTS(允許(xu)發送)信(xìn)号。一般(ban)可直接(jiē)🛀将RTS/CTS接高(gao)電平，即(jí)隻要通(tōng)信鏈路(lù)已建立(lì)，就可傳(chuan)送信号(hào)。(RTS/CTS可隻用(yong)于半雙(shuang)工系統(tǒng)中作發(fā)送方式(shì)和接收(shōu)方式的(de)切換。
當(dāng)DTE獲得CTS信(xin)号後，通(tong)過T XD線向(xiang)DCE發出串(chuàn)行信号(hào)，DCE(Modem)将這些(xie)數字信(xìn)号調⭐制(zhi)成模拟(nǐ)信号(又(you)稱載波(bo)信号)，傳(chuan)向對方(fang)。
計算機(jī)向DTE“數據(ju)輸出寄(ji)存器”傳(chuán)送新的(de)數據前(qián)，應檢查(chá)Modem狀态和(he)數據輸(shu)出寄存(cun)器爲空(kong)。當對方(fāng)的DCE收到(dào)載波信(xìn)号後，向(xiàng)對方的(de)❄️DTE發出DCD信(xìn)号(數據(jù)載波檢(jian)出)，通知(zhi)其DTE準備(bei)接收，同(tóng)時，将載(zǎi)波信号(hào)📐解調爲(wèi)數據信(xìn)号，從RXD線(xiàn)上送給(gěi)DTE，DTE通過串(chuàn)行接收(shou)移位寄(jì)存器對(duì)接收到(dào)的✉️位流(liu)進行移(yi)位，當收(shōu)到1個字(zì)符的全(quan)部🛀位流(liú)後，把該(gai)字符的(de)數據位(wei)送到數(shù)據輸入(ru)✂️寄存器(qì)，CPU可以從(cong)數據輸(shu)入寄存(cún)👌器讀取(qǔ)字符。
近(jin)距離通(tōng)信：
當通(tong)信距離(lí)較近時(shi)，可不需(xu)要Modem，通信(xìn)雙方可(ke)以直接(jiē)連接，這(zhè)種情況(kuàng)下，隻需(xu)使用少(shao)數幾根(gēn)信号線(xiàn)。最簡單(dān)的情況(kuàng)，在通信(xìn)中根本(běn)🆚不需要(yào)RS-232C的控制(zhi)聯絡信(xìn)号，隻需(xū)三根線(xian)(發送線(xian)、接收線(xiàn)、信号地(dì)線)便可(kě)實現全(quan)雙工異(yi)步串行(háng)通信，即(jí)是這裏(li)要讨論(lun)的第一(yi)種情況(kuàng)。
無Modem時，最(zuì)大通信(xin)距離按(àn)如下方(fang)式計算(suan)：
RS-232C标準規(guī)定：當誤(wu)碼率小(xiǎo)于4%時，要(yào)求導線(xiàn)的電容(róng)值應小(xiǎo)于2500PF。對于(yú)普通導(dao)線，其電(dian)容值約(yuē)爲170PF/M。則允(yun)許距離(lí)L=2500PF/(170PF/M)=15M
這一距(jù)離的計(ji)算，是偏(piān)于保守(shǒu)的，實際(jì)應用中(zhong)，當使用(yòng)9600bps，普通雙(shuāng)絞屏蔽(bi)線時，距(jù)離可達(dá)30~35米。