串行通信接口标准经过使用和发展.doc

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 020000b/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

2、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/

3、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-CRS-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 EIARS-232-C、EIARS-422-A、EIARS-423A、EIARS-485。 这里只介绍 EIARS

4、-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)=+315V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）

5、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(315)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

6、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 TTLEIA 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

7、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 22、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：异步通信的 9个电压信号（含信

8、号地 SG）2，3，4，5，6，7，8，20，2220mA 电流环信号 9 个（12，13，14，15，16，17，19,23，24）空 6个（9，10，11，18，21，25）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

9、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

10、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

11、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 detecti

12、on-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 M

13、ODEM，(DTEDCE)。接收数据(Received data-RxD)通过 RxD线终端接收从 MODEM发来的串行数据，(DCEDTE)。（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

14、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。RTSDTE请求 DCE发送(Request To Send)。CTSDCE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

15、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。用途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 PE2 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 Mod

16、em准备好 DSR 7 102 AB 信号地 信号公共地 SG SG8 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 DD 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 CD 数据终端准备好 数据终端准备好 DTR 21 空 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