RS-232接口符合美国电子工业联盟(EIA)串行数据通信的接口标准,原始编号的全称EIA-RS-232(简称232,RS232)。广泛应用于计算机串行接口外设连接。连接电缆和机械、电气特性、信号功能和传输过程。
中文名
RS-232接口
属于
通信接口适用
美国RS-232标准
应用
RS232接口特点
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RS-232是主流串行通信接口之一。RS232接口标准出现较早,难免存在以下四点:
(1)接口信号电平值高,接口电路芯片容易损坏。RS任何信号线的电压都是负逻辑关系。即逻辑1为-3— -15V;逻辑“0”: 3— 15V ,噪声容限为2V。即接收器的识别要求高于 3V作为逻辑0,信号低于-3V逻辑1,TTL电平为5V逻辑正,逻辑负 。与TTL电平不兼容,需要电平转换电路TTL电路连接。
(2)传输速率低,异步传输比特率20Kbps;因此在51CPLD这也是为什么综合程序波特率只能在开发板上使用19200的原因。
(3)接口采用信号线和信号返回线与地线共用的传输形式,容易产生共模干扰,抗噪声干扰性弱。
(4)传输距离有限,最大传输距离标准值为50英尺,实际上只能用在15米左右。
RS232接口分类
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RS232接口DB9
左上角1,右下角91 DCD 载波检测
2 RXD 接收数据
3 TXD 发送数据
4 DTR 准备好数据终端
5 SGND信号地线
6 DSR数据准备好
7 RTS 请求发送
8 CTS 清除发送
9 RI 振铃提示
RS232接口DB25
1 屏蔽地线
2 TXD 发送数据
3 RXD 接收数据
4 RTS 请求发送
5 CTS 允许发送
6 DSR 数据准备好
7 SG 信号地
8 DCD 载波检测
9 发送返回( )
10 未定义
11 数据发送(-)
12~17 未定义
18 数据接收( )
19 未定义
20 准备好数据终端 DTR
22 振铃 RI
23~24 未定义
25 回收(-)标准的细节
RS232接口DB25转DB9
9芯接口25芯接口
23
32
47
58
66
75
81
204
229
在RS-在232标准中,字符以串行的比特串一个接一个地串行(serial)传输方式的优点是传输线少,配线简单,传输距离可以远。最常用的编码格式是异步起停(asynchronous start-stop)格式,它使用一个起始比特后面紧跟7或8 个数据比特(bit),然后是可选的奇偶校准比特,最后是一两个停止比特。因此,发送一个字符至少需要10比特,一个很好的效果是使所有的传输速率,发送信号的速率分为10。用高级数据链路控制协议代替异步起停是最常见的方法之一(HDLC)。
在RS-逻辑1和逻辑0电压级数在232标准中定义,以及标准传输速率和连接器类型。信号大小为正负3-15v之间。RS-232规定接近0的电平无效,逻辑1规定为负电平,有效负电平的信号状态称为传号marking,它的功能意义是OFF,逻辑0规定为正电平,有效正电平的信号状态称为空号spacing,它的功能意义是ON。根据设备供电的不同,±5、±10、±12和±这样的电平是可能的。
mark和space是电传打字机的术语。电传打字机的原始通信是一种简单的中断直流电路模式,类似于圆盘电话拨号中的信号。Marking状态是指电路断开,spacing状态是指电路连接。一个space这表明有一个字符要发送,当相应的停止时,停止位置是marking。当线路中断时,电传打字机不打印任何有效字符,并定期连续收到0个信号
RS-232设计最初用于连接调制解调器进行传输,因此其脚位的意义通常与调制解调器的传输有关。RS-232设备可分为数据终端设备(DTE,Data Terminal Equipment, For example, PC)以及数据通信设备(DCE,Data Communication Equipment)这种分类定义了不同的线路来发送和接收信号。一般来说,计算机和终端设备都有DTE连接器、调制解调器和打印机DCE连接器。然而,这并不总是严格正确的。通常需要参考相关文件来判断电缆是否通过配线分接器测试连接,还是通过试错法工作。
RS-232指定20个不同的信号连接,25个D-sub(微型D类)由管脚组成DB-25连接器。许多设备只使用管脚的一小部分。为了节省资金和空间,许多机器使用较小的连接器,特别是9管脚D-sub或者是DB-9型连接器被广泛使用IBM的AT机之后的PC机器和许多其他设备。DB-25和DB-9型连接器在大多数设备上都是雌性的,但并非所有的连接器都是雌性的。最近,8管脚RJ-尽管它的管脚分配差异很大,但45型连接器变得越来越普遍。EIA/TIA 561标准规定了管脚分配的方法,但由Dave Yost发明的被广泛使用在Unix计算机上的Yost串联设备配线标准("Yost Serial Device Wiring Standard")许多其他设备没有采用上述任何连接标准。
下表列出了更多的用途RS-232中的信号和管脚分配:
DB9 Male (Pin Side) DB9 Female (Pin Side)
------------- -------------
\ 1 2 3 4 5 / \ 5 4 3 2 1 /
\ 6 7 8 9 / \ 9 8 7 6 /
--------- ---------信号 DB-25 DB-9 EIA/TIA 561 Yost
公共接地 7 5 4 4,5
发送数据(TD) 2 3 6 3
接受数据(RD) 3 2 5 6
数据终端准备(DTR) 20 4 3 2
数据准备好(DSR) 6 6 1 7
请求发送(RTS) 4 7 8 1
清除发送(CTS) 5 8 7 8
数据载波检测(DCD) 8 1 2 7
振铃指示(RI) 22 9 1 -
TXD DTE->DCE DTE SEND DATA
RXD DCE->DTE DTE RECEIVE DATA
RTS DTE->DCE DTE REQUEST SEND
CTS DCE->DTE ACK TO DTE'S RTS
DSR DCE->DTE DCE IS READY
GND
DCD DCE->DTE DC DETECTED
DTR DTE->DCE DTE IS READY
RI DCE->DTE RING INDICATION
信号的标是从DTE从设备的角度出发,TD、DTR和RTS信号是由DTE产生的,RD、DSR、CTS、DCD和RI信号是由DCE产生的。所有连接都是公共接地信号Yost接地信号外部有两个管脚,实际上是同一个信号。如果两个通信设备之间的距离很远,或者有两个不同的供电系统,那么两个设备之间的地面信号就会有所不同,导致通信失败。很难跟踪和描述这种情况。
RS232接口电缆
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由于RS-232实现中的各种差异和矛盾并不容易决定用哪根合适的电缆连接两个通信设备。连接相同类型的连接器DCE和DTE设备需要直接的电缆和合适的终点。凹凸转换器用于解决电缆和连接器之间的性别失配。用不同的连接器连接设备需要根据上表用不同的电缆连接相应的管脚。电缆一端9管脚,另一端25管脚很常见,生产RJ-45型连接器的设备制造商通常提供DB-25 或者DB-9型接头的电缆(有时是接头可交换的电缆,可用于各种设备)。
连接两个DTE设备需要虚拟调制解调器作为DCE交换相应的信号(TD-RD, DTR-DSR, and RTS-CTS)。这可以通过单独的设备加两根电缆或一根电缆来完成。Yost在标准中,虚拟调制解调器是一条全反线,它将一个端口的1到8管脚翻转并连接到另一个端口的8到1管脚(不要与以太网的反绞线混淆,以太网的反绞线非常不同)。
配置和诊断RS-配线分接器可用于232电缆。配线分接器有凹凸RS-232连接器,可以内嵌式的连接线路,而且提供对应每个管脚的显示灯,还可以各种配置方式连接管脚。
RS-232电和很多连接器都可以在电子产品的商店找到,电缆可能是3到25个管脚的,典型应用的是4到6个管脚的。平RJ(电话线类型)电缆可以和专门的RJ-RS-232连接器一起使用,后者是最容易配置的连接器。
双向接口能够只需要3根线制作是因为RS-232的所有信号都共享一个公共接地。非平衡电路使得RS-232非常的容易受两设备间基点电压偏移的影响。对于信号的上升期和下降期,RS-232也只有相对较差的控制能力,很容易发生串话的问题。RS-232被推荐在短距离(15m以内)间通信。由于非对称电路的关系,RS-232接口电缆通常不是由双绞线制作的。
有些设备也需要“握手”协议,例如,20号管脚一般用于指示“设备就绪”。管脚也可是跳过的或者从连接器接回。例如设备A的一个管脚发送信号询问对方“你准备好了吗?” 假如设备B没有发送这样的指示信号。公共的握手管脚为20、8、4和6。
RS232接口设置
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串行通信在软件设置里需要做多项设置,最常见的设置包括波特率(Baud Rate)、奇偶校验(Parity Check)和停止位(Stop Bit)。
波特率(又称鲍率):是指从一设备发到另一设备的波特率,即每秒钟多少比特bits per second (bit/s)。典型的波特率是110, 300, 600, 1200, 2400, 4800,9600, 14400, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800, 921600等bit/s。一般通信两端设备都要设为相同的波特率,但有些设备也可以设置为自动检测波特率。
奇偶校验(Parity:是用来验证数据的正确性。奇偶校验一般不使用,如果使用,那么既可以做奇校验(Odd Parity)也可以做偶校验(Even Parity)。奇偶校验是通过修改每一发送字节(也可以限制发送的字节)来工作的。如果不作奇偶校验,那么数据是不会被改变的。在偶校验中,因为奇偶校验位会被相应的置1或0(一般是最高位或最低位),所以数据会被改变以使得所有传送的数位(含字符的各数位和校验位)中“1”的个数为偶数;在奇校验中,所有传送的数位(含字符的各数位和校验位)中“1”的个数为奇数。奇偶校验可以用于接受方检查传输是否发送生错误——如果某一字节中“1”的个数发生了错误,那么这个字节在传输中一定有错误发生。如果奇偶校验是正确的,那么要么没有发生错误要么发生了偶数个的错误。如果用户选择数据长度为8位,则因为没有多余的比特可被用来作为同比特,因此就叫做“无位元(Non Parity)”。
停止位:是在每个字节传输之后发送的,它用来帮助接受信号方硬件重同步。
RS-232在传送数据时,并不需要另外使用一条传输线来传送同步信号,就能正确的将数据顺利传送到对方,因此叫做“异步传输”,简称UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter),不过必须在每一笔数据的前后都加上同步信号,把同步信号与数据混和之后,使用同一条传输线来传输。比如数据11001010被传输时,数据的前后就需加入Start(Low)以及Stop(High)等两个比特,值得注意的是,Start信号固定为一个比特,但Stop停止比特则可以是1、1.5或者是2比特,由使用RS-232的传送与接收两方面自行选择,但需注意传送与接受两者的选择必须一致。 在串行通信软件设置中D/P/S是常规的符号表示。8/N/1(非常普遍)表明8bit数据,没有奇偶校验,1bit停止位。数据位可以设置为7、8或者9,奇偶校验位可以设置为无(N)、奇(O)或者偶(E),奇偶校验可以使用数据中的比特(bit),所以8/E/1就表示一共8位数据位,其中一位用来做奇偶校验位。停止位可以是1、1.5或者2位的(1.5是用在波特率为60wpm的电传打字机上的)。
流量控制:当需要发送握手信号或数据完整性检测时需要制定其他设置。公用的组合有RTS/CTS, DTR/DSR或者XON/XOFF(实际中不使用连接器管脚而在数据流内插入特殊字符)。
接受方把XON/XOFF信号发给发送方来控制发送方何时发送数据,这些信号是与发送数据的传输方向相反的。XON信号告诉发送方接受方准备好接受更多的数据,XOFF信号告诉发送方停止发送数据直到知道接受方再次准备好。XON/XOFF一般不赞成使用,推荐用RTS/CTS控制流来代替它们。 XON/XOFF是一种工作在终端间的带内方法,但是必须两端都支持这个协议,而且在突然启动的时候会有混淆的可能。 XON/XOFF可以工作于3线的接口。RTS/CTS最初是设计为电传打字机和调制解调器半双工协作通信的,每次它只能一方调制解调器发送数据。终端必须发送请求发送信号然后等到调制解调器回应清除发送信号。尽管RTS/CTS是通过硬件达到握手,但它有自己的优势。
ASR(Automatic Send Receive)电传打字机有一个纸带读卡机。当读卡机读数据的时候字符被发提交去。ASR电传打字机里收到一个XOFF字符就关掉纸带读卡机收到一个XON字符就启动纸带读卡机。当远端系统有必要降低发送放的速率时就发出XOFF。在原始的系统中,消息要用纸带事先准备好,传送的时间才能被缩短。那时的带宽非常有限并且昂贵,有时候传输不得不推迟到晚上进行,这也正推动了简明电报表达的发展。在有些早期的小型机中,ASR纸带读卡机和纸带穿孔器也是唯一的恢复程序的方法。
RS232接口规范
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ITU-T (前 CCITT) 的对应规范,用语不同,但电气规格几乎相同ITU-T V.28
具有相似的通信目的,但功能与电气规范不同
RS-232 tutorial
Yost Serial Device Wiring Standard
Serial Port Basics
RS232 serial port info
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