·串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過(guò)使用和發(fā)展,目前已經(jīng)有幾種,都是在RS-232標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)改進(jìn)而形成的.所以,以RS-232C為主來(lái)討論.RS-323C標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會(huì))與BELL等公司一起開(kāi)發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議,它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信.這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信接口的有關(guān)問(wèn)題,如信號(hào)線功能,電器特性都作了明確規(guī)定.由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備,因此,它作為一種標(biāo)準(zhǔn),目前已在微機(jī)通信接口中廣泛采用.

RS-232C標(biāo)準(zhǔn)(協(xié)議)的全稱(chēng)是EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn),其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì),RS(ecommeded standard)代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識(shí)號(hào),C代表RS232的最新一次修改(1969),在這之前,有RS232B,RS232A,它規(guī)定連接電纜和機(jī)械,電氣特性,信號(hào)功能及傳送過(guò)程,常用物理標(biāo)準(zhǔn)還有有EIA�RS-232-C,EIA�RS-422-A,EIA�RS-423A,EIA�RS-485,這里只介紹EIA�RS-232-C(簡(jiǎn)稱(chēng)232，RS232).例如.目前在IBM PC機(jī)上的COM1,COM2接口,就是RS-232C接口.

RS232電氣特性:

EIA-RS-232C對(duì)電器特性,邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)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(hào)有效(接通,ON狀態(tài),正電壓)=+3V～+15V

信號(hào)無(wú)效(斷開(kāi),OFF狀態(tài),負(fù)電壓)=-3V～-15V

以上規(guī)定說(shuō)明了RS-323C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義,對(duì)于數(shù)據(jù)(信息碼):邏輯”1”的電平低于-3V,邏輯“0”的電平高于+3V.對(duì)于控制信號(hào),接通狀態(tài)(ON)即信號(hào)有效的電平高于+3V,斷開(kāi)狀態(tài)(OFF)即信號(hào)無(wú)效的電平低于-3V,也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V時(shí),電路可以有效地檢查出來(lái),介于-3～+3V之間的電壓無(wú)意義,低于-15V或高于+15V的電壓也認(rèn)為無(wú)意義,因此,實(shí)際工作時(shí),應(yīng)保證電平在±(3～15)V之間

·RS232原來(lái)是基于共用電話網(wǎng)的一種串行通信標(biāo)準(zhǔn),推薦的最大電纜長(zhǎng)度為15M,即傳輸距離一般不超過(guò)15M. 

·不僅要使用正負(fù)極性的雙電源,而且與傳統(tǒng)的TTL數(shù)字電路的邏輯電平不兼容,二者必須使用電平轉(zhuǎn)換.

·RS232標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性參數(shù)(略)

·常見(jiàn)的電平轉(zhuǎn)換器件為1488,1489,MC1488由三個(gè)與非門(mén)和一個(gè)反相器組成,通過(guò)它們可以將四路TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232C電平,需要正負(fù)15V或12V雙路電源,適用于數(shù)據(jù)發(fā)送.MC1489是四個(gè)帶控制門(mén)的反相器,可以將RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平,只使用單一的5V電源.適用于信號(hào)的接收.

·EIA-RS-232C與TTL轉(zhuǎn)換:EIA-RS-232C是用正負(fù)電壓來(lái)表示邏輯狀態(tài),與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同.因此,為了能夠同計(jì)算機(jī)接口或終端的TTL器件連接,必須在EIA-RS-232C與TTL電路之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換.

電平轉(zhuǎn)換芯片

單一+5V供電的RS232收發(fā)芯片

·MC1488/1489是功能單一的發(fā)送,接收器,所以雙向數(shù)據(jù)傳輸中各端都要使用這兩個(gè)器件,此外又必須同時(shí)具備正負(fù)兩組電源,在很多場(chǎng)合下顯的不方便.

·為此,推出了只用單一電源且具有發(fā)送/接收功能的RS232收發(fā)器.內(nèi)部集成了電壓變換器,可以轉(zhuǎn)換電平.

·由于RS-232C并未定義連接器的物理特性,因此,出現(xiàn)了DB-25,DB-15和DB-9各種類(lèi)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(jī)采用DB-25型連接器,DB-25連接器定義了25根信號(hào)線,分為4組：

·①異步通信的9個(gè)電壓信號(hào)(含信號(hào)地SG)2,3,4,5,6,7,8,20,22

·②20mA電流環(huán)信號(hào) 9個(gè)(12,13,14,15,16,17,19,23,24)

·③空6個(gè)(9,10,11,18,21,25) ·④保護(hù)地(PE)1個(gè),作為設(shè)備接地端(1腳)

在AT機(jī)及以后,不支持20mA電流環(huán)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(gè)串行接口的連接器,它只提供異步通信的9個(gè)信號(hào),DB-25型連接器的引腳分配與DB-25型引腳信號(hào)完全不同,因此,若與配接DB-25型連接器的DCE設(shè)備連接,必須使用專(zhuān)門(mén)的電纜線

RS232C的接口信號(hào)

經(jīng)常使用的一種接法是將一個(gè)串口組成一個(gè)信號(hào)發(fā)射回路,將發(fā)送的信息從同一串口的接收端接入.這樣可以驗(yàn)證我們所期望的對(duì)串口的操作是否正確.這時(shí)候,串口并不知道這些信息是來(lái)自自己的發(fā)送端………………………….

串口調(diào)試中要注意的幾點(diǎn)：

串口調(diào)試時(shí),準(zhǔn)備一個(gè)好用的調(diào)試工具,如串口調(diào)試助手,串口精靈等, 強(qiáng)烈建議不要帶電插撥串口,插撥時(shí)至少有一端是斷電的,否則串口易損壞.

信號(hào)時(shí)序

·RS-232所使用的電纜通常有每英尺40~50pF的分布電容,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大電容量為2500uF,所以其傳輸距離只能局限于15M,(50英尺),傳輸速率上限只有20kb/s,由于采用非平衡傳輸方式,接地問(wèn)題特別重要,當(dāng)傳輸電纜兩邊存在較大的地電位差時(shí),使邏輯0與1之間的實(shí)際過(guò)渡區(qū)變窄,有可能造成邏輯電平的誤判. 

·RS232需要較高的正負(fù)電源,有正負(fù)3V的盲區(qū),雖然抗干擾能力較強(qiáng),但消耗的電源功率較大.

·根據(jù)RS232的各種不足,又推出了各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),如RS-422/423/485等.

RS232通訊協(xié)議基本結(jié)構(gòu)

·波特率 9600 bit/s，8bit，１位停止，無(wú)校驗(yàn)位 
格式
0EBH，地址，命令，長(zhǎng)度（ｎ），數(shù)據(jù)1，---數(shù)據(jù)ｎ，冗余 
說(shuō)明：
0EBH為幀起始位 
冗余=地址+命令+長(zhǎng)度+數(shù)1+---+數(shù)ｎ 
如果冗余=0EBH，為防止與幀起始位相同，則發(fā)送反碼，即冗余=14H
當(dāng)接收正確時(shí)，
在命令1，2，5，6時(shí)，回送 0EBH，地址，命令，01H，0FAH，冗余，并執(zhí)行命令,或回送相應(yīng)信息。
當(dāng)接收不正確時(shí)， 
1） 地址正確，冗余不正確，回送0EBH，地址，命令，01H，0F5H，冗余。
2） 地址不正確，不回送任何信息。

奇偶校驗(yàn)

串行數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中，由于干擾可能引起信息的出錯(cuò)，例如，傳輸字符'E’，其各位為：
0100，0101=45H
D7 D0
由于干擾，可能使位變?yōu)?/span>1，這種情況，我們稱(chēng)為出現(xiàn)了“誤碼”。我們把如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤，叫“檢錯(cuò)”。發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，如何消除錯(cuò)誤，叫“糾錯(cuò)”。
最簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)方法是“奇偶校驗(yàn)”，即在傳送字符的各位之外，再傳送1位奇/偶校驗(yàn)位?？刹捎闷嫘ｒ?yàn)或偶校驗(yàn)。
奇校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位）中，“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，如：
1 0110，0101
0 0110，0001
偶校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗(yàn)位）中，“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，如：
1 0100，0101
0 0100，0001

奇偶校驗(yàn)?zāi)軌驒z測(cè)出信息傳輸過(guò)程中的部分誤碼（1位誤碼能檢出，2位及2位以上誤碼不能檢出），同時(shí)，它不能糾錯(cuò)。在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，只能要求重發(fā)。但由于其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，仍得到了廣泛使用。
有些檢錯(cuò)方法，具有自動(dòng)糾錯(cuò)能力。如循環(huán)冗余碼（CRC）檢錯(cuò)等。

流控制在串行通訊中的作用

·這里的“流”, 指的是數(shù)據(jù)流.數(shù)據(jù)在兩個(gè)串口之間傳輸時(shí),常常會(huì)出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象,或者兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的處理速度不同,如臺(tái)式機(jī)與單片機(jī)之間的通訊,接收端數(shù)據(jù)緩沖區(qū)已滿,則此時(shí)繼續(xù)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失.現(xiàn)在我們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)上通過(guò)MODEM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,這個(gè)問(wèn)題就尤為突出.流控制能解決這個(gè)問(wèn)題,當(dāng)接收端數(shù)據(jù)處理不過(guò)來(lái)時(shí),就發(fā)出“不再接收”的信號(hào),發(fā)送端就停止發(fā)送,直到收到“可以繼續(xù)發(fā)送”的信號(hào)再發(fā)送數(shù)據(jù).因此流控制可以控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪M(jìn)程,防止數(shù)據(jù)的丟失. PC機(jī)中常用的兩種流控制是硬件流控制(包括RTS/CTS、DTR/CTS等)和軟件流控制XON/XOFF(繼續(xù)/停止). 

·下面分別說(shuō)明：

硬件流控制

·硬件流控制常用的有RTS/CTS流控制和DTR/DSR(數(shù)據(jù)終端就緒/數(shù)據(jù)設(shè)置就緒)流控制.
硬件流控制必須將相應(yīng)的電纜線連上,用RTS/CTS(請(qǐng)求發(fā)送/清除發(fā)送)流控制時(shí),應(yīng)將通訊兩端的RTS,CTS線對(duì)應(yīng)相連,數(shù)據(jù)終端設(shè)備(如計(jì)算機(jī))使用RTS來(lái)起始調(diào)制解調(diào)器或其它數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的數(shù)據(jù)流,而數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(如調(diào)制解調(diào)器) 則用CTS來(lái)起動(dòng)和暫停來(lái)自計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)流.這種硬件握手方式的過(guò)程為:我們?cè)诰幊虝r(shí)根據(jù)接收端緩沖區(qū)大小設(shè)置一個(gè)高位標(biāo)志(可為緩沖區(qū)大小的75%)和一個(gè)低位標(biāo)志(可為緩沖區(qū)大小的25%),當(dāng)緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)量達(dá)到高位時(shí),我們?cè)诮邮斩藢TS線置低電平(送邏輯0),當(dāng)發(fā)送端的程序檢測(cè)到CTS為低后,就停止發(fā)送數(shù)據(jù),直到接收端緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量低于低位而將CTS置高電平.RTS則用來(lái)標(biāo)明接收設(shè)備有沒(méi)有準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù).
常用的流控制還有還有DTR/DSR(數(shù)據(jù)終端就緒/數(shù)據(jù)設(shè)置就緒).

軟件流控制

·由于電纜線的限制, 在普通的控制通訊中一般不用硬件流控制,而用軟件流控制.一般通過(guò)XON/XOFF來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件流控制.常用方法是:當(dāng)接收端的輸入緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)量超過(guò)設(shè)定的高位時(shí),就向數(shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)出XOFF字符(十進(jìn)制的19或Control-S，設(shè)備編程說(shuō)明書(shū)應(yīng)該有詳細(xì)闡述),發(fā)送端收到XOFF字符后就立即停止發(fā)送數(shù)據(jù),當(dāng)接收端的輸入緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)量低于設(shè)定的低位時(shí),就向數(shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)出XON字符(十進(jìn)制的17或Control-Q),發(fā)送端收到XON字符后就立即開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù).一般可以從設(shè)備配套源程序中找到發(fā)送的是什么字符.
應(yīng)該注意,若傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制數(shù)據(jù),標(biāo)志字符也有可能在數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)而引起誤操作,這是軟件流控制的缺陷,而硬件流控制不會(huì)有這個(gè)問(wèn)題.

·USB通用串行總線是計(jì)算機(jī)外設(shè)接口的發(fā)展趨勢(shì),將逐漸取代PC機(jī)上的RS232協(xié)議串口, 很多傳統(tǒng)的RS232接口設(shè)備都將面臨一個(gè)向USB接口轉(zhuǎn)換的問(wèn)題. ·怎樣使傳統(tǒng)的RS232接口轉(zhuǎn)化為USB接口后直接通過(guò)USB總線接入PC?

USB與RS232的特點(diǎn):

1.USB作為一種新的PC機(jī)互連協(xié)議,使外設(shè)到計(jì)算機(jī)的連接更加高效,便利.這種接口適合于多種設(shè)備, 具有快速,即插即用,支持熱插拔的特點(diǎn), 能同時(shí)連接多達(dá)127個(gè)設(shè)備,解決了如資源沖突,中斷請(qǐng)求和直接數(shù)據(jù)通道等問(wèn)題.

2.而RS232是單個(gè)設(shè)備接入計(jì)算機(jī)時(shí),常采用的一種接入方式,其硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單, 在傳統(tǒng)的設(shè)備中有很多采用了這種通信方式.