串口通讯资料Word下载.docx

串口通讯资料Word下载.docx

《串口通讯资料Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《串口通讯资料Word下载.docx（20页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

RS-232-C、EIA&

RS-422-A、EIA&

RS-423A、EIA&

RS-485。

这里只介绍EIA&

RS-232-C（简称232，RS232）。

例如，目前在IBMPC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。

1.电气特性

　　　EIA-RS-232C对电器特性、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，正电压）＝+3V～+15V

　　　　　　　　　　信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V～-15V

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1

　　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：

EIA-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TTL←→EIA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

（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。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2

2、、连接器的机械特性：

　　连接器：

由于RS-232C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。

（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：

　　①异步通信的9个电压信号（含信号地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，22

　　②20mA电流环信号9个（12，13，14，15，16，17，19,23，24）

　　③空6个（9，10，11，18，21，25）

　　④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电流环信号仅IBMPC和IBMPC/XT机提供，至AT机及以后，已不支持。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图3

（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，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。

3、RS-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

（1）联络控制信号线：

　　数据装置准备好（Datasetready-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（Datasetready-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（Requesttosend-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（Cleartosend-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，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（ReceivedLinedetection-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。

此线也叫做数据载波检出（DataCarrierdectection-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。

（2）数据发送与接收线：

　　发送数据（Transmitteddata-TxD）——通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，（DTE→DCE）。

　　接收数据（Receiveddata-RxD）——通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，（DCE→DTE）。

　　（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，DataSetReady.

　　DTR&

数据终端（DTE，即微机接口电路，如Intel8250/8251,16550）准备好，DataTerminalReady。

　　RTS&

DTE请求DCE发送（RequestToSend）。

　　CTS&

DCE允许DTE发送（ClearToSend）,该信号是对RTS信号的回答。

　　DCD&

数据载波检出，DataCarrierDetection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。

原作者：

不详

串口通讯—RS-232-C详解

（二）

一、远距离通信

第1和第2中情况是属于远距离通信（传输距离大于15m的通信）的例子，故一般要加调制解调器MODEM，因此使用的信号线较多。

注意：

在以下各图中，DTE信号为RS-232-C信号，DTE与计算机间的电平转换电路未画出。

1、采用Modem（DCE）和电话网通信时的信号连接：

若在双方MODEM之间采用普通电话交换线进行通信，除了需要2～8号信号线外还要增加RI（22号）和DTR（20号）两个信号线进行联络，如图1所示。

图1

DSR、DTR：

数传机（DCE）准备好、数据终端（DTE）准备好，只表示设备本身可用。

首先，通过电话机拔号呼叫对方，电话交换台向对方发出拔号呼叫信号，当对方DCE收到该信号后，使RI（振铃信号）有效，通知DTE，已被呼叫。

当对方“摘机”后，两方建立了通信链路。

若计算机要发送数据至对方，首先通过接口电路（DTE）发出RTS（请求发送）信号。

此时，若DCE（Modem）允许传送，则向DTE回答CTS（允许发送）信号。

一般可直接将RTS/CTS接高电平，即只要通信链路已建立，就可传送信号。

（RTS/CTS可只用于半双工系统中作发送方式和接收方式的切换。

当DTE获得CTS信号后，通过TXD线向DCE发出串行信号，DCE（Modem）将这些数字信号调制成模拟信号（又称载波信号），传向对方。

计算机向DTE“数据输出寄存器”传送新的数据前，应检查Modem状态和数据输出寄存器为空。

当对方的DCE收到载波信号后，向对方的DTE发出DCD信号（数据载波检出），通知其DTE准备接收，同时，将载波信号解调为数据信号，从RXD线上送给DTE，DTE通过串行接收移位寄存器对接收到的位流进行移位，当收到1个字符的全部位流后，把该字符的数据位送到数据输入寄存器，CPU可以从数据输入寄存器读取字符。

2、采用专用电话线通信：

在通信双方的MODEM之间采用电话线进行通信，则只要使用2～8号信号线进行联络与控制。

不需要电话机、振铃信号RI和DTR信号，其信号线的连接如图2那样。

图2

二、近距离通信：

当通信距离较近时，可不需要Modem，通信双方可以直接连接，这种情况下，只需使用少数几根信号线。

最简单的情况，在通信中根本不需要RS-232C的控制联络信号，只需三根线（发送线、接收线、信号地线）便可实现全双工异步串行通信，即是这里要讨论的第一种情况。

无Modem时，最大通信距离按如下方式计算：

RS-232C标准规定：

当误码率小于4%时，要求导线的电容值应小于2500PF。

对于普通导线，其电容值约为170PF/M。

则允许距离L=2500PF/（170PF/M）=15M

这一距离的计算，是偏于保守的，实际应用中，当使用9600bps，普通双绞屏蔽线时，距离可达30~35米。

1、零Modem的最简连线（3线制）

图3是零MODEM方式的最简单连接（即三线连接），图中的2号线与3号线交叉连接是因为在直连方式时，把通信双方都当作数据终端设备看待，双方都可发也可收。

在这种方式下，通信双方的任何一方，只要请求发送RTS有效和数据终端准备好DTR有效就能开始发送和接收。

图3

（1）RTS与CTS互联：

只要请求发送，立即得到允许

（2）DTR与DSR互联：

只要本端准备好，认为本端立即可以接收（DSR、数传机准备好）。

2、零Modem标准连接：

如果想在直接连接时，而又考虑到RS-232C的联络控制信号，则采用零MODEM方式的标准连接方法，其通信双方信号线安排如下1-2-3-4-5顺序所演示的那样。

无Modem的标准联线（7线制）如图所示：

从中可以看出，RS-232C接口标准定义的所有信号线都用到了，并且是按照DTE和DCE之间信息交换协议的要求进行连接的，只不过是把DTE自己发出的信号线送过来，当作对方DCE发来的信号，因此，又把这种连接称为双叉环回接口。

双方的握手信号关系如下（注：

甲方乙方并未在图中标出）：

（1）当甲方的DTE准备好，发出DTR信号，该信号直接联至乙方的RI（振铃信号）和DSR（数传机准备好）。

即只要甲方准备好，乙方立即产生呼叫（RI）有效，并同时准备好（DSR）。

尽管此时乙方并不存在DCE（数传机）。

（2）甲方的RTS和CTS相连，并与乙方的DCD互连。

即：

一旦甲方请求发送（RTS），便立即得到允许（CTS），同时，使乙方的DCD有效，即检测到载波信号。

（3）甲方的TXD与乙方的RXD相连，一发一收。

1

2

3

4

5

一、RS-232C、RS-422与RS-485的由来 

RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准,最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的,RS-232在1962年发布,命名为EIA-232-E,作为工业标准,以保证不同厂家产品之间的兼容。

RS-422由RS-232发展而来,它是为弥补RS-232之不足而提出的。

为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点,RS-422定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mb/s,传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时）,并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。

RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被命名为TIA/EIA-422-A标准。

为扩展应用范围,EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准,增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围,后命名为TIA/EIA-485-A标准。

由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀,所以在通讯工业领域,仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。

　　RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,而不涉及接插件、电缆或协议,在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。

因此在视频界的应用,许多厂家都建立了一套高层通信协议,或公开或厂家独家使用。

如录像机厂家中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异的,视频服务器上的控制协议则更多了,如Louth、Odetis协议是公开的,而ProLINK则是基于Profile上的。

二、RS-232串行接口标准 

目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。

RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。

RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。

收、发端的数据信号是相对于信号地,如从DTE设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚（信号地）的电平,DB25各引脚定义参见图1。

典型的RS-232信号在正负电平之间摆动,在发送数据时,发送端驱动器输出正电平在+5～+15V,负电平在-5～-15V电平。

当无数据传输时,线上为TTL,从开始传送数据到结束,线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。

接收器典型的工作电平在+3～+12V与-3～-12V。

由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。

RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的,其驱动器负载为3～7kΩ。

所以RS-232适合本地设备之间的通信。

其有关电气参数参见下表。

9针接口针脚定义 

Pin1ReceivedLineSignalDetector 

（DataCarrierDetect） 

Pin2ReceivedData 

Pin3TransmitData 

Pin4DataTerminalReady 

Pin5SignalGround 

Pin6DataSetReady 

Pin7RequestToSend 

Pin8ClearToSend 

Pin9RingIndicator 

三、RS-422与RS-485串行接口标准 

1．平衡传输 

RS-422、RS-485与RS-232不一样,数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输,它使用一对双绞线,将其中一线定义为A,另一线定义为B,如图2。

通常情况下,发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V,是一个逻辑状态,负电平在-2～6V,是另一个逻辑状态。

另有一个信号地C,在RS-485中还有一“使能”端,而在RS-422中这是可用可不用的。

“使能”RS-422、RS-485与RS-232不一样,数据信号采用差分传输方式,也称作平衡传输,它使用一对双绞线,将其中一线定义为A,另一线定义为B,如图2。

“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。

当“使能”端起作用时,发送驱动器处于高阻状态,称作“第三态”,即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。

　　接收器也作与发送端相对的规定,收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连,当在收端AB之间有大于+200mV的电平时,输出正逻辑电平,小于-200mV时,输出负逻辑电平。

接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。

参见图3。

2．RS-422电气规定 

RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”,它定义了接口电路的特性。

图5是典型的RS-422四线接口。

实际上还有一根信号地线,共5根线。

图4是其DB9连接器引脚定义。

由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接10个节点。

即一个主设备（Master）,其余为从设备（Salve）,从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。

接收器输入阻抗为4k,故发端最大负载能力是10×

4k+100Ω（终接电阻）。

RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道,因此不必控制数据方向,各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。

RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米）,最大传输速率为10Mb/s。

其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能达到最大传输距离。

只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。

一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。

　　RS-422需要一终接电阻,要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。

在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。

终接电阻接在传输电缆的最远端。

RS-422有关电气参数见表1 

　　RS232接口针脚定义 

25针的接口定义：

Pin1ProtectiveGround 

Pin2TransmitData 

Pin3ReceivedData 

Pin4RequestToSend 

Pin5ClearToSend 

Pin7SignalGround 

Pin8ReceivedLineSignalDetector 

Pin20DataTerminalReady 

　　3．RS-485电气规定 

　　由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的,所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。

如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。

RS-485可以采用二线与四线方式,二线制可实现真正的多点双向通信,参见图6。

　　而采用四线连接时,与RS-422一样只能实现点对多的通信,即只能有一个主（Master）设备,其余为从设备,但它比RS-422有改进,无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。

参见图7。

　　RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的,RS-485是-7V至+12V之间,而RS-422在-7V至+7V之间,RS-485接收器最小输入阻抗为12k剑鳵S-422是