RS-232(又稱EIA RS-232)是常用的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)之一，由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)公司、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家于1970年共同制定。

它具有信號(hào)線少、靈活的波特率選擇、采用負(fù)邏輯傳送和傳送距離較遠(yuǎn)等特點(diǎn)。

在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來進(jìn)行通訊。RS-232-C接口(又稱EIARS-232-C)是目前最常用的一種串行通訊接口。(“RS-232-C”中的“-C”只不過表示RS-232的版本，所以與“RS-232”簡稱是一樣的)

它是在1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE)之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的DB-25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。后來IBM的PC機(jī)將RS232簡化成了DB-9連接器，從而成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。而工業(yè)控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三條線。

一、串口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)(協(xié)議)的全稱是 EIA-RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA (Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)，RS(recommended 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)功能及傳送過程。常用物理標(biāo)準(zhǔn)還有EIARS-422A、EIA RS-423A、EIARS-485。這里只介紹EIA RS-232C(簡稱232，RS232)。例如，目前在IBM PC機(jī)上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。

一、串口的引腳定義：

兩個(gè)串口連接時(shí)，接收數(shù)據(jù)針腳與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳相連，彼此交叉，信號(hào)地對(duì)應(yīng)相接即可。

二、串口的電氣特性：

1)RS-232串口通信最遠(yuǎn)距離是50英尺

2)RS232可做到雙向傳輸，全雙工通訊，最高傳輸速率20kbps

3)RS-232C上傳送的數(shù)字量采用負(fù)邏輯，且與地對(duì)稱

邏輯1：-3 ～-15V

邏輯0：+3～+15V

所以與單片機(jī)連接時(shí)常常需要加入電平轉(zhuǎn)換芯片：

三、串口的機(jī)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(xiàn)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。

(1)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)

注意：20mA電流環(huán)信號(hào)僅IBM PC和IBM PC/XT機(jī)提供，至AT機(jī)及以后，已不支持。

(2)DB-9：

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-9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，必須使用專門的電纜線。

電纜長度：在通信速率低于20kb/s時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(gè)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(biāo)準(zhǔn)在電氣特性中規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容應(yīng)小于2500pF。

三、串口的接線 ：

在工程當(dāng)中經(jīng)常會(huì)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(gè)相應(yīng)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(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實(shí)現(xiàn)：同一個(gè)串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連，兩個(gè)串口相連或一個(gè)串口和多個(gè)串口相連

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

兩個(gè)不同串口(不論是同一臺(tái)計(jì)算機(jī)的兩個(gè)串口或分別是不同計(jì)算機(jī)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(duì)微機(jī)標(biāo)準(zhǔn)串行口而言的，還有許多非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，如接收GPS數(shù)據(jù)或電子羅盤數(shù)據(jù)，只要記住一個(gè)原則：接收數(shù)據(jù)針腳(或線)與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳(或線)相連，彼此交叉，信號(hào)地對(duì)應(yīng)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(fā)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(hào)線之間的分布電容，因此其傳送距離最大為約15米，最高數(shù)據(jù)傳輸速率為20kb/s。此外RS-232-C的接口電路的信號(hào)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(bǔ)RS-232-C的不足，提高數(shù)據(jù)傳輸率和延長通信距離，EIA于1977年制訂了RS-499串行通信標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)RS-232-C的不足做了改進(jìn)和補(bǔ)充。RS-422A是RS-499的標(biāo)準(zhǔn)子集之一。

從過往事件上看，RS232通信協(xié)議是由EIA(電子工業(yè)協(xié)會(huì))/ TIA(電信工業(yè)協(xié)會(huì))-232在1962年開發(fā)的舊串行通信協(xié)議?，F(xiàn)代硬件設(shè)計(jì)使用創(chuàng)新的串行通信協(xié)議，如USB、以太網(wǎng)和Wi-Fi。但是，RS232已經(jīng)被證明是突出的。原因是，與I2C和串行TTL信號(hào)相比，RS232信號(hào)傳播距離更長，而且具有更好的抗噪性。它被證明是兼容不同制造商的接口計(jì)算機(jī)和調(diào)制解調(diào)器。

什么是RS232協(xié)議?

在RS232中，“RS”代表推薦標(biāo)準(zhǔn)。它定義了使用DTE和DCE信號(hào)的串行通信。這里，DTE指的是數(shù)據(jù)終端設(shè)備，DCE指的是數(shù)據(jù)通信設(shè)備。DTE設(shè)備的示例是計(jì)算機(jī)，DCE是調(diào)制解調(diào)器。前者被指定為DTE設(shè)備和DCE設(shè)備之間使用串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換的接口。

DTE(計(jì)算機(jī))將信息串行傳輸?shù)搅硪欢嗽O(shè)備DCE(調(diào)制解調(diào)器)。在這種情況下，DTE向DCE發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)“11011101 ”, DCE向DTE設(shè)備發(fā)送二進(jìn)制數(shù)據(jù)“11010101”。

RS232描述了從DTE傳輸?shù)紻CE的公共電壓電平、電氣標(biāo)準(zhǔn)、操作模式和位數(shù)。該標(biāo)準(zhǔn)用于電話線上的信息交換傳輸。

RS232的電氣標(biāo)準(zhǔn)

RS232的電氣規(guī)格在1969年更新。它規(guī)定了電壓、轉(zhuǎn)換速率、線路阻抗、工作模式和波特率。

RS232電壓水平

RS232的線電壓范圍從-25V到+25V。它們被分為信號(hào)電壓和控制電壓。

+3V到+25V之間的信號(hào)電壓表示邏輯“1”，而-3V到-25V之間的信號(hào)電壓表示邏輯“0”。而控制電壓信號(hào)使用負(fù)邏輯，即邏輯“1”表示-3到-25伏，邏輯“0”表示+3V到+25V。從-3V到+3V的電壓被認(rèn)為是不確定的狀態(tài)。

RS232轉(zhuǎn)換速度

輸入電壓的變化決定了RS232驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)速度。這通常稱為壓擺率。RS232標(biāo)準(zhǔn)保持最低轉(zhuǎn)換速率，上升和下降時(shí)間緩慢，以減少相鄰信號(hào)之間的串?dāng)_。正常情況下，允許的最大壓擺率為30V/秒。

RS232線路阻抗

RS232驅(qū)動(dòng)器和接收器之間的阻抗橋接被定義為最大化發(fā)送器和接收器之間的電壓傳輸。它在3Kω到7Kω的范圍內(nèi)。

RS232運(yùn)行方式

RS232設(shè)備工作于單端信號(hào)(雙線)。這意味著一根導(dǎo)線傳輸交變電壓，另一根導(dǎo)線接地。單端信號(hào)會(huì)受到驅(qū)動(dòng)器和接收器電路的地電壓差引起的噪聲的影響。單端技術(shù)的優(yōu)勢在于，它需要更少的導(dǎo)線來傳輸信息。

RS232波特率

它是每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)。RS232支持從110到230400的波特率。通常，1200、4800、9600、115200的波特率都被使用。它決定了數(shù)據(jù)從發(fā)射機(jī)發(fā)送到接收機(jī)的速度。

注意:發(fā)送端和接收端的波特率必須相同。

RS232通信接口

RS232使用DB9和DB25連接器確定DTE和DCE之間的通信。D-sub連接器(DB9、DB25)帶有公母電纜。DB9連接器有9個(gè)引腳，DB25連接器有25個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有自己的功能。

RS232功能描述

除了電氣特性，RS232還定義了串行接口中使用的信號(hào)功能。其中一些是公共接地、數(shù)據(jù)、控制和定時(shí)信號(hào)。以下是RS232引腳排列中使用的信號(hào)列表。

引腳名及功能

Protective Ground，該信號(hào)連接到金屬連接器的底盤接地。

Common Ground，所有控制信號(hào)的零參考電壓電平。

TxD(傳輸引腳)，將數(shù)據(jù)從DTE傳輸?shù)紻CE。

RxD(接收引腳)，將數(shù)據(jù)從DCE發(fā)送到DTE。

DTR(數(shù)據(jù)終端就緒)，DTE準(zhǔn)備接受請(qǐng)求。

DCD(數(shù)據(jù)載波檢測)，DCE接受來自遠(yuǎn)程DTE的載波。

DSR(數(shù)據(jù)集就緒)，DCE準(zhǔn)備發(fā)送和接收信息。

RI(鈴聲指示器)，檢測電話線路上的來電鈴聲。

RTS(請(qǐng)求發(fā)送)，DTE呼叫DCE發(fā)送數(shù)據(jù)。

RTR(準(zhǔn)備接收)，DTE準(zhǔn)備接收來自DCE的數(shù)據(jù)。

CTS(清除發(fā)送)，DCE處于就緒狀態(tài)，接受來自DTE的數(shù)據(jù)。

除上述信號(hào)外，(主要信號(hào))RS232還提供次要信號(hào)，如次要DTE、次要RTS、次要DCD、次要TxD和次要RxD，用于可選連接DTE和DCE。

RS232串行電纜的類型

為了使DTE和DCE之間的串行通信成為可能，存在兩種類型的RS232電纜。它們是零調(diào)制解調(diào)器和直電纜。在零調(diào)制解調(diào)器電纜中，公接頭的TX(發(fā)送器)引腳與母接頭的RX(接收器)引腳相連，公接頭的RX引腳連接到母接頭的TX引腳。

下一個(gè)是直通電纜。顧名思義，它是一對(duì)一連接器，即一個(gè)器件的發(fā)射引腳連接到另一個(gè)器件的發(fā)射引腳，一個(gè)器件的接收引腳連接到另一個(gè)器件的接收引腳。除了連接之外，電纜長度取決于布線電容。根據(jù)規(guī)范，電纜長度接近80英尺。

RS232通信是如何工作的?

RS-232的工作方式可以通過協(xié)議格式來理解。由于RS-232是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)異步通信協(xié)議，它單向發(fā)送數(shù)據(jù)。這里，不需要時(shí)鐘來同步發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。數(shù)據(jù)格式以一個(gè)起始位開始，隨后是7位二進(jìn)制數(shù)據(jù)、奇偶校驗(yàn)位和停止位，依次發(fā)送。