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[组图]RS232技术详解(1)            【字体:
RS232技术详解(1)
作者:未知    文章来源:未知    点击数:    更新时间:2006-6-30

 RS232技术详解(1)


      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0~20000b/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、电器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。 

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。 

一、RS-232-C

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(ecommeded 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。。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EIA�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IBM PC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IBM PC和IBM PC/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(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-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,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。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。

(2)数据发送与接收线:

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

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)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,Data Set Ready.

DTR��数据终端(DTE,即微机接口电路,如Intel8250/8251,16550)准备好,Data Terminal Ready。

RTS��DTE请求DCE发送(Request To Send)。

CTS��DCE允许DTE发送(Clear To Send),该信号是对RTS信号的回答。

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。


232引脚
CCITT
Modem 名称
说明
异步
同步 
1 101
AA 保护地
设备外壳接地
PE
PE√ 
2 103
BA 发送数据
数据送Modem
TXD

3 104
BB 接收数据
从Modem接收数据
RXD

4 105
CA 请求发送
在半双工时控制发送器的开和关
RTS

5 106
CB 允许发送
Modem允许发送
CTS

6 107
CC 数据终端准备好
Modem准备好
DSR

7 102
AB 信号地
信号公共地
SG
SG√ 
8 109
CF 载波信号检测
Modem正在接收另一端送来的信号
DCD

9 空

10 空

11 空

12 接收信号检测(2)
在第二通道检测到信号
√ 
13 允许发送(2)
第二通道允许发送
√ 
14 118
发送数据(2)
第二通道发送数据
√ 
15 113
DA 发送器定时
为Modem提供发送器定时信号
√ 
16 119
接收数据(2)
第二通道接收数据
√ 
17 115
DF 接收器定时
为接口和终端提供定时
√ 
18 空

19 请求发送(2)
连接第二通道的发送器
√ 
20 108
数据终端准备好
数据终端准备好
DTR

21 

22 125 振铃
振铃指示
RI

23 111
CH 数据率选择
选择两个同步数据率
√ 
24 114
DB 发送器定时
为接口和终端提供定时
√ 
25 空

 

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