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RS232 技术详解
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
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)的电平高于+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。
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。
(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:
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