串行通讯接口规范经过运用和开展,现在已经有几种。但都是在 RS-232规范的基础上经过改从而构成的。所以,以RS-232C为主来评论。RS-323C规范是美国EIA(电子工业联合会)与BELL等公司一同开发的1969年发布的通讯协议。它适合于数据传输速率在0~20000b/s范围内的通讯。这个规范对串行通讯接口的有关问题,如信号线功用、电器特性都作了明确规则。由于通行设备厂商都出产与RS-232C制式兼容的通讯设备,因而,它作为一种规范,现在已在微机通讯接口中广泛选用。
在评论RS-232C接口标准的内容之前,先阐明两点:
首要,RS-232-C规范开端是长途通讯衔接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)与数据通讯设备DCE(Data Communication Equipment)而拟定的。因而这个规范的拟定,并未考虑核算机体系的运用要求。但现在它又广泛地被借来用于核算机(更精确的说,是核算机接口)与终端或外设之间的近端衔接规范。明显,这个规范的有些规则及和核算机体系是不一致的,乃至是相对立的。有了对这种布景的了解,咱们对RS-232C规范与核算机不兼容的当地就不难理解了。
其次,RS-232C规范中所说到的“发送”和“接纳”,都是站在DTE态度上,而不是站在DCE的态度来界说的。由于在核算机体系中,往往是CPU和I/O设备之间传送信息,两者都是DTE,因而两边都能发送和接纳。
一、RS-232-C
RS-232C规范(协议)的全称是EIA-RS-232C规范,其间EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会,RS(ecommeded standard)代表引荐规范,232是标识号,C代表RS232的最新一次修正(1969),在这之前,有RS232B、RS232A。。它规则衔接电缆和机械、电气特性、信号功用及传送进程。常用物理规范还有有EIARS-232-C、EIARS-422-A、EIARS-423A、EIARS-485。 这儿只介绍EIARS-232-C(简称232,RS232)。 例如,现在在IBM PC机上的COM1、COM2接口,便是RS-232C接口。
RS232C引脚界说
串行口的典型代表是RS-232C及其兼容插口,有9针和25针两类。25针串行口具有20mA电流环接口功用,用9、11、18、25针来完结。其针脚功用如下:
1.电气特性
EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平缓各种信号线功用都作了规则。
在TxD和RxD上:逻辑1(MARK)=-3V~-15V
逻辑0(SPACE)=+3~+15V
在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等操控线上:
信号有用(接通,ON状况,正电压)=+3V~+15V
信号无效(断开,OFF状况,负电压)=-3V~-15V
以上规则阐明晰RS-323C规范对逻辑电平的界说。关于数据(信息码):逻辑“1”(传号)的电平低于-3V,逻辑“0”(空号)的电平告语+3V;关于操控信号;接通状况(ON)即信号有用的电平高于+3V,断开状况(OFF)即信号无效的电平低于-3V,也便是当传输电平的绝对值大于3V时,电路能够有用地查看出来,介于-3~+3V之间的电压无意义,低于-15V或高于+15V的电压也以为无意义,因而,实践工作时,应确保电平在±(3~15)V之间。 字串2
EIA-RS-232C与TTL转化:EIA-RS-232C是用正负电压来标明逻辑状况,与TTL以凹凸电平标明逻辑
状况的规则不同。因而,为了能够同核算机接口或终端的TTL器材衔接,必须在EIA-RS-232C与TTL电路之间进行电平缓逻辑关系的改换。完结这种改换的办法可用分立元件,也可用集成电路芯片。现在较为广泛地运用集成电路转化器材,如MC1488、SN75150芯片可完结TTL电平到EIA电平的转化,而MC1489、SN75154可完结EIA电平到TTL电平的转化。MAX232芯片可完结TTL←→EIA双向电平转化,图1显现了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。详细衔接办法如图2所示。图中的左面是微机串行接口电路中的主芯片UART,它是TTL器材,右边是EIA-RS-232C衔接器,要求EIA高电压。因而,RS-232C一切的输出、输入信号都要别离经过MC1488和MC1498转化器,进行电平转化后才干送到衔接器上去或从衔接器上送进来。
2、衔接器的机械特性:
衔接器: 由于RS-232C并未界说衔接器的物理特性,因而,呈现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的衔接器,其引脚的界说也各不相同。下面别离介绍两种衔接器。
(1)DB-25: PC和XT机选用DB-25型衔接器。DB-25衔接器界说了25根信号线,分为4组:
①异步通讯的9个电压信号(含信号地SG)2,3,4,5,6,7,8,20,22
字串6
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型衔接器的外形及信号线分配如图3所示。留意,20mA电流环信号仅IBM PC和IBM PC/XT机供给,至AT机及今后,已不支撑。
电缆长度:在通讯速率低于20kb/s时,RS-232C所直接衔接的最大物理间隔为15m(50英尺)。
最大直接传输间隔阐明:RS-232C规范规则,若不运用MODEM,在码元畸变小于4%的状况下,DTE和DCE之间最大传输间隔为15m(50英尺)。可见这个最大的间隔是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了确保码元畸变小于4%的要求,接口规范在电气特性中规则,驱动器的负载电容应小于2500pF。
3、RS-232C的接口信号
RS-232C规规范接口有25条线,4条数据线、11条操控线、3条守时线、7条备用和未界说线,常用的只需9根,它们是:
(1)联络操控信号线 :
数据设备预备好(Data set ready-DSR)——有用时(ON)状况,标明MODEM处于能够运用的状况。
数据终端预备好(Data set ready-DTR)——有用时(ON)状况,标明数据终端能够运用。
这两个信号有时连到电源上,一上电就当即有用。这两个设备状况信号有用,只标明设备自身可用,并不阐明通讯链路能够开端进行通讯了,能否开端进行通讯要由下面的操控信号决议。
恳求发送(Request to send-RTS)——用来标明DTE恳求DCE发送数据,即当终端要发送数据时,使该信号有用(ON状况),向MODEM恳求发送。它用来操控MODEM是否要进入发送状况。
答应发送(Clear to send-CTS)——用来标明DCE预备好接纳DTE发来的数据,是对恳求发送信号RTS的呼应信号。当MODEM已预备好接纳终端传来的数据,并向前发送时,使该信号有用,告诉终端开端沿发送数据线TxD发送数据。
这对RTS/CTS恳求应对联络信号是用于半双工MODEM体系中发送方法和接纳方法之间的切换。在全
双工体系中作发送方法和接纳方法之间的切换。在全双工体系中,因装备双向通道,故不需求RTS/CTS联络信号,使其变高。
接纳线信号检出(Received Line detection-RLSD)——用来标明DCE已接通通讯链路,奉告DTE预备接纳数据。当本地的MODEM收到由通讯链路另一端(远地)的MODEM送来的载波信号时,使RLSD信号有用,告诉终端预备接纳,而且由MODEM将接纳下来的载波信号解调成数字两数据后,沿接纳数据线RxD送到终端。此线也叫做数据载波检出(Data Carrier dectection-DCD)线。
振铃指示(Ringing-RI)——当MODEM收到交流台送来的振铃呼叫信号时,使该信号有用(ON状况),告诉终端,已被呼叫。
(2)数据发送与接纳线:
发送数据(Transmitted data-TxD)——经过TxD终端将串行数据发送到MODEM,(DTE→DCE)。
接纳数据(Received data-RxD)——经过RxD线终端接纳从MODEM发来的串行数据,(DCE→DTE)。
(3)地线
有两根线SG、PG——信号地和保护地信号线,无方向。
上述操控信号线何时有用,何时无效的次序标明了接口信号的传送进程。例如,只需当DSR和DTR都处于有用(ON)状况时,才干在DTE和DCE之间进行传送操作。若DTE要发送数据,则预先将DTR线置成有用(ON)状况,等CTS线上收到有用(ON)状况的答复后,才干在TxD线上发送串行数据。这种次序的规则对半双工的通讯线路特别有用,由于半双工的通讯才干确认DCE已由接纳方向改为发送方向,这时线路才干开端发送。
2个数据信号:发送TXD;接纳RXD。
1个信号地线:SG。
6个操控信号:
DSR数传机(即modem)预备好,Data Set Ready.
DTR数据终端(DTE,即微机接口电路,如Intel8250/8251,16550)预备好,Data Terminal Ready。
RTSDTE恳求DCE发送(Request To Send)。
CTSDCE答应DTE发送(Clear To Send),该信号是对RTS信号的答复。
DCD数据载波检出,Data Carrier Detection当本地DCE设备(Modem)收到对方的DCE设备送来的载波信号时,使DCD有用,告诉DTE预备接纳, 而且由DCE将接纳到的载波信号解调为数字信号, 经RXD线送给DTE。
RI振铃信号 Ringing当DCE收到交流机送来的振铃呼叫信号时,使该信号有用,告诉DTE已被呼叫。
远间隔通讯
第1和第2中状况是归于远间隔通讯(传输间隔大于15m的通讯)的比如,故一般要加调制解调器MODEM,因而运用的信号线较多。留意:在以下各图中,DTE信号为RS-232-C信号,DTE与核算机间的电平转化电路未画出。
1、选用Modem(DCE)和电话网通讯时的信号衔接:
若在两边MODEM之间选用一般电话交流线进行通讯,除了需求2~8号信号线外还要添加RI(22号)和DTR(20号)两个信号线进行联络,如图4所示。
DSR、DTR:数传机(DCE)预备好、数据终端(DTE)预备好,只标明设备自身可用。
首要,经过电话机拔号呼叫对方,电话交流台向对方宣布拔号呼叫信号,当对方DCE收到该信号后,使RI(振铃信号)有用,告诉DTE,已被呼叫。当对方“摘机”后,两方树立了通讯链路。
若核算机要发送数据至对方,首要经过接口电路(DTE)宣布RTS(恳求发送)信号。此刻,若DCE(Modem)答应传送,则向DTE答复CTS(答应发送)信号。一般可直接将RTS/CTS接高电平,即只需通讯链路已树立,就可传送信号。(RTS/CTS可只用于半双工体系中作发送方法和接纳方法的切换。
当DTE取得CTS信号后,经过T XD线向DCE宣布串行信号,DCE(Modem)将这些数字信号调制成模拟信号(又称载波信号),传向对方。
核算机向DTE“数据输出寄存器”传送新的数据前,应查看Modem状况和数据输出寄存器为空。当对方的DCE收到载波信号后,向对方的DTE宣布DCD信号(数据载波检出),告诉其DTE预备接纳,一起,将载波信号解调为数据信号,从RXD线上送给DTE,DTE经过串行接纳移位寄存器对接纳到的位流进行移位,当收到1个字符的全部位流后,把该字符的数据位送到数据输入寄存器,CPU能够从数据输入寄存器读取字符。
近间隔通讯:
当通讯间隔较近时,可不需求Modem,通讯两边能够直接衔接,这种状况下,只需运用少量几根信号线。最简略的状况,在通讯中底子不需求RS-232C的操控联络信号,只需三根线(发送线、接纳线、信号地线)便可完结全双工异步串行通讯,便是这儿要评论的第一种状况。
无Modem时,最大通讯间隔按如下方法核算:
RS-232C规范规则:当误码率小于4%时,要求导线的电容值应小于2500PF。关于一般导线,其电容值约为170PF/M。则答应间隔L=2500PF/(170PF/M)=15M
这一间隔的核算,是偏于保存的,实践运用中,当运用9600bps,一般双绞屏蔽线时,间隔可达30~35米。