RS232

1 概述

　　RS-232-C是美國電子工業協會EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一種串行物理接口標準。RS是英文“推薦標準”的縮寫，232為標識號，C表示修改次數。RS-232-C總線標準設有25條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道。

　　在多數情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現，如一條發送線、一條接收線及一條地線。

　　RS-232-C標準規定的數據傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400波特。

　　RS-232-C標準規定，驅動器允許有2500pF的電容負載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問題，因此一般用于20m以內的通信。

2 接口標準

　　串行通信接口標準經過使用和發展，目前已經有幾種。但都是在RS-232標準的基礎上經過改進而形成的。所以，以RS-232C為主來討論。RS-232C標準是美國EIA（電子工業聯合會）與BELL等公司一起開發的1969年公布的通信協議。它適合于數據傳輸速率在0～20000b/s范圍內的通信。這個標準對串行通信接口的有關問題，如信號線功能、電氣特性都作了明確規定。由于通信設備廠商都生產與RS-232C制式兼容的通信設備，因此，它作為一種標準，目前已在微機通信接口中廣泛采用。

　　在討論RS-232C接口標準的內容之前，先說明兩點：

　　終端

　　首先，RS-232-C標準最初是遠程通信連接數據終端設備DTE(DataTerminalEquipment）與數據通信設備DCE（DataCommunicateEquipment）而制定的。因此這個標準的制定，并未考慮計算機系統的應用要求。但目前它又廣泛地被借來用于計算機（更準確的說，是計算機接口）與終端或外設之間的近端連接標準。顯然，這個標準的有些規定和計算機系統是不一致的，甚至是相矛盾的。有了對這種背景的了解，我們對RS-232C標準與計算機不兼容的地方就不難理解了。

　　收發

　　其次，RS-232C標準中所提到的“發送”和“接收”，都是站在DTE立場上，而不是站在DCE的立場來定義的。由于在計算機系統中，往往是CPU和I/O設備之間傳送信息，兩者都是DTE，因此雙方都能發送和接收。

3 協議標準

　　RS-232C標準（協議）的全稱是EIA-RS-232C標準，其中EIA(ElectronicIndustryAssociation）代表美國電子工業協會，RS（recommendedstandard）代表推薦標準，232是標識號，C代表RS232的最新一次修改（1969），在這之前，有RS232B、RS232A。它規定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。常用物理標準還有EIARS-422A、EIARS-423A、EIARS-485。這里只介紹EIARS-232C（簡稱232，RS232）。例如，目前在IBMPC機上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。

　　電氣特性

　　EIA-RS-232C對電氣特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規定。

　　在TxD和RxD上：

　　邏輯1(MARK)=-3V～-15V

　　邏輯0(SPACE)=+3～+15V

　　在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：

　　信號有效（接通，ON狀態，正電壓）=+3V～+15V

　　信號無效（斷開，OFF狀態，負電壓）=-3V～-15V

　　以上規定說明了RS-232C標準對邏輯電平的定義。對于數據（信息碼）：邏輯“1”（傳號）的電平低于-3V，邏輯“0”（空號）的電平高于+3V；對于控制信號；接通狀態（ON）即信號有效的電平高于+3V，斷開狀態（OFF）即信號無效的電平低于-3V，也就是當傳輸電平的絕對值大于3V時，電路可以有效地檢查出來，介于-3～+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認為無意義，因此，實際工作時，應保證電平在-3V～-15V或+3V～+15V之間。

　　EIARS-232C與TTL轉換：EIARS-232C是用正負電壓來表示邏輯狀態，與TTL以高低電平表示邏輯狀態的規定不同。因此，為了能夠同計算機接口或終端的TTL器件連接，必須在EIARS-232C與TTL電路之間進行電平和邏輯關系的變換。實現這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路轉換器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL電平到EIA電平的轉換，而MC1489、SN75154可實現EIA電平到TTL電平的轉換。MAX232芯片可完成TTL←→EIA雙向電平轉換。

　　機械特性

　　連接器：由于RS-232C并未定義連接器的物理特性，因此，出現了DB-25、DB-15和DB-9各種類型的連接器，其引腳的定義也各不相同。下面分別介紹兩種連接器。

　?。?）DB-25：PC和XT機采用DB-25型連接器。DB-25連接器定義了25根信號線，分為4組：

　?、佼惒酵ㄐ诺?個電壓信號（含信號地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，22

　?、?0mA電流環信號9個（12，13，14，15，16，17，19,23，24）

　?、劭?個（9，10，11，18，21，25）

　?、鼙Ｗo地（PE）1個，作為設備接地端（1腳）

　　注意，20mA電流環信號僅IBMPC和IBMPC/XT機提供，至AT機及以后，已不支持。

　?。?）DB-9：

　　在AT機及以后，不支持20mA電流環接口，使用DB-9連接器，作為提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2兩個串行接口的連接器。它只提供異步通信的9個信號。DB-9型連接器的引腳分配與DB-25型引腳信號完全不同。因此，若與配接DB-25型連接器的DCE設備連接，必須使用專門的電纜線。

　　電纜長度：在通信速率低于20kb/s時，RS-232C所直接連接的最大物理距離為15m（50英尺）。

　　最大直接傳輸距離說明：RS-232C標準規定，若不使用MODEM，在碼元畸變小于4%的情況下，DTE和DCE之間最大傳輸距離為15m（50英尺）?？梢娺@個最大的距離是在碼元畸變小于4%的前提下給出的。為了保證碼元畸變小于4%的要求，接口標準在電氣特性中規定，驅動器的負載電容應小于2500pF。

　　接口信號

　　RS-232C的功能特性定義了25芯標準連接器中的20根信號線，其中2條地線、4條數據線、11條控制線、3條定時信號線，剩下的5根線作備用或未定義。常用的只有10根，它們是：

　?。?）聯絡控制信號線：

　　數據發送準備好（Datasetready-DSR）——有效時（ON）狀態，表明MODEM處于可以使用的狀態。

　　數據終端準備好（Dataterminalready-DTR）——有效時（ON）狀態，表明數據終端可以使用。

　　這兩個信號有時連到電源上，一上電就立即有效。這兩個設備狀態信號有效，只表示設備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始進行通信了，能否開始進行通信要由下面的控制信號決定。

　　請求發送（Requesttosend-RTS）——用來表示DTE請求DCE發送數據，即當終端準備要接收MODEM傳來的數據時，使該信號有效（ON狀態），請求MODEM發送數據。它用來控制MODEM是否要進入發送狀態。

　　允許發送（Cleartosend-CTS）——用來表示DCE準備好接收DTE發來的數據，是與請求發送信號RTS相應的信號。當MODEM準備好接收終端傳來的數據，并向前發送時，使該信號有效，通知終端開始沿發送數據線TxD發送數據。

　　這對RTS/CTS請求應答聯絡信號是用于半雙工MODEM系統中發送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統中，因配置雙向通道，故不需要RTS/CTS聯絡信號，使其變高。

　　接收線信號檢出（ReceivedLinedetection-RLSD）——用來表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準備接收數據。當本地的MODEM收到由通信鏈路另一端（遠地）的MODEM送來的載波信號時，使RLSD信號有效，通知終端準備接收，并且由MODEM將接收下來的載波信號解調成數字量數據后，沿接收數據線RxD送到終端。此線也叫做數據載波檢出（DataCarrierdectection-DCD）線。

　　振鈴指示（Ringing-RI）——當MODEM收到交換臺送來的振鈴呼叫信號時，使該信號有效（ON狀態），通知終端，已被呼叫。

　?。?）數據發送與接收線：

　　發送數據（Transmitteddata-TxD）——通過TxD終端將串行數據發送到MODEM，（DTE→DCE）。

　　接收數據（Receiveddata-RxD）——通過RxD線終端接收從MODEM發來的串行數據，（DCE→DTE）。

　?。?）地線：

　　GND、Sig.GND——保護地和信號地，無方向。

　　上述控制信號線何時有效，何時無效的順序表示了接口信號的傳送過程。例如，只有當DSR和DTR都處于有效（ON）狀態時，才能在DTE和DCE之間進行傳送操作。若DTE要發送數據，則預先將DTR線置成有效（ON）狀態，等CTS線上收到有效（ON）狀態的回答后，才能在TxD線上發送串行數據。這種順序的規定對半雙工的通信線路特別有用，因為半雙工的通信才能確定DCE已由接收方向改為發送方向，這時線路才能開始發送。

　　2個數據信號：發送TXD；接收RXD。

　　1個信號地線：SG。

　　6個控制信號：

　　DSR數據發送準備好，DataSetReady。

　　DTR數據終端準備好，DataTerminalReady。

　　RTSDTE請求DCE發送（RequestToSend）。

　　CTSDCE允許DTE發送（ClearToSend），該信號是對RTS信號的回答。

　　DCD數據載波檢測（DataCarrierDetection），當本地DCE設備（Modem）收到對方的DCE設備送來的載波信號時，使DCD有效，通知DTE準備接收，并且由DCE將接收到的載波信號解調為數字信號，經RXD線送給DTE。

　　RI振鈴信號（Ringing），當DCE收到對方的DCE設備送來的振鈴呼叫信號時，使該信號有效，通知DTE已被呼叫。

　　接線

　　在工程當中經常會用到232口，一般是圓頭8針與D型9針兩種串口。在一定的條件下，必須要自己制作一個相應的"圓頭或者是D型的"232串口。

　　RS232C串口通信接線方法（三線制）

　　首先，串口傳輸數據只要有接收數據針腳和發送針腳就能實現：同一個串口的接收腳和發送腳直接用線相連，兩個串口相連或一個串口和多個串口相連

　　同一個串口的接收腳和發送腳直接用線相連對9針串口和25針串口，均是2與3直接相連；

　　兩個不同串口（不論是同一臺計算機的兩個串口或分別是不同計算機的串口）

　　DB9-DB9

　　2-3,3-2,5-5

　　DB25-DB25

　　2-3,3-2,7-7

　　DB9-DB25

　　2-3,3-2,5-7

　　上面是對微機標準串行口而言的，還有許多非標準設備，如接收GPS數據或電子羅盤數據，只要記住一個原則：接收數據針腳（或線）與發送數據針腳（或線）相連，彼此交叉，信號地對應相接。

　　8針圓形串口接線：2"邏輯地"，4"TXD",7"RXD"。

　　9針D型串口：2"RXD"，3"TXD"，5"邏輯地"。

　　RS-232-C的電氣接口電路

　　RS-232-C的電氣接口電路采取的是不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊，其發送電平與接收電平的差只有2～3V，所以共模抑制能力較差，容易受到共地噪聲和外部干擾的影響，再加上信號線之間的分布電容，因此其傳送距離最大為約15米，最高數據傳輸速率為20kb/s。此外RS-232-C的接口電路的信號電平較高，容易損壞接口電路的芯片，與TTL電路的電平也不兼容，影響其通用性。為了彌補RS-232-C的不足，提高數據傳輸率和延長通信距離，EIA于1977年制訂了RS－499串行通信標準，這個標準對RS-232-C的不足做了改進和補充。RS-422A是RS-499的標準子集之一。