rs232有什么用？rs232通訊協(xié)議詳解

RS-232(又稱EIA RS-232)是常用的串行通信接口標準之一，由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)公司、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家于1970年共同制定。

它具有信號線少、靈活的波特率選擇、采用負邏輯傳送和傳送距離較遠等特點。

在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標準接口，使不同的設備可以方便地連接起來進行通訊。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(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設備(DTE)和數(shù)據(jù)通訊設備(DCE)之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術標準”該標準規(guī)定采用一個25個腳的DB-25連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。后來IBM的PC機將RS232簡化成了DB-9連接器，從而成為事實標準。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)議標準

RS-232C 標準(協(xié)議)的全稱是 EIA-RS-232C 標準，其中EIA (Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS(recommended standard)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(guī)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、EIA RS-423A、EIARS-485。這里只介紹EIA RS-232C(簡稱232，RS232)。例如，目前在IBM PC機上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。

一、串口的引腳定義：

兩個串口連接時，接收數(shù)據(jù)針腳與發(fā)送數(shù)據(jù)針腳相連，彼此交叉，信號地對應相接即可。

二、串口的電氣特性：

1)RS-232串口通信最遠距離是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)字量采用負邏輯，且與地對稱

邏輯1：-3 ～-15V

邏輯0：+3～+15V

所以與單片機連接時常常需要加入電平轉換芯片：

三、串口的機械特性：

連接器：由于RS-232C并未定義連接器的物理特性，因此，出現(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：

①異步通信的9個電壓信號(含信號地SG)2，3，4，5，6，7，8，20，22

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

③空6個(9，10，11，18，21，25)

④保護地(PE)1個，作為設備接地端(1腳)

注意：20mA電流環(huán)信號僅IBM PC和IBM PC/XT機提供，至AT機及以后，已不支持。

(2)DB-9：

在AT機及以后，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(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(guī)定，驅動器的負載電容應小于2500pF。

三、串口的接線 ：

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(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實現(xiàn)：同一個串口的接收腳和發(fā)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(fā)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(shù)據(jù)或電子羅盤數(shù)據(jù)，只要記住一個原則：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(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(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。

從過往事件上看，RS232通信協(xié)議是由EIA(電子工業(yè)協(xié)會)/ TIA(電信工業(yè)協(xié)會)-232在1962年開發(fā)的舊串行通信協(xié)議?，F(xiàn)代硬件設計使用創(chuàng)新的串行通信協(xié)議，如USB、以太網(wǎng)和Wi-Fi。但是，RS232已經被證明是突出的。原因是，與I2C和串行TTL信號相比，RS232信號傳播距離更長，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算機和調制解調器。

什么是RS232協(xié)議?

在RS232中，“RS”代表推薦標準。它定義了使用DTE和DCE信號的串行通信。這里，DTE指的是數(shù)據(jù)終端設備，DCE指的是數(shù)據(jù)通信設備。DTE設備的示例是計算機，DCE是調制解調器。前者被指定為DTE設備和DCE設備之間使用串行二進制數(shù)據(jù)交換的接口。

DTE(計算機)將信息串行傳輸?shù)搅硪欢嗽O備DCE(調制解調器)。在這種情況下，DTE向DCE發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“11011101 ”, DCE向DTE設備發(fā)送二進制數(shù)據(jù)“11010101”。

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

RS232的電氣標準

RS232的電氣規(guī)格在1969年更新。它規(guī)定了電壓、轉換速率、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。它們被分為信號電壓和控制電壓。

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

RS232轉換速度

輸入電壓的變化決定了RS232驅動器的響應速度。這通常稱為壓擺率。RS232標準保持最低轉換速率，上升和下降時間緩慢，以減少相鄰信號之間的串擾。正常情況下，允許的最大壓擺率為30V/秒。

RS232線路阻抗

RS232驅動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。

RS232運行方式

RS232設備工作于單端信號(雙線)。這意味著一根導線傳輸交變電壓，另一根導線接地。單端信號會受到驅動器和接收器電路的地電壓差引起的噪聲的影響。單端技術的優(yōu)勢在于，它需要更少的導線來傳輸信息。

RS232波特率

它是每秒傳輸?shù)亩M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)射機發(fā)送到接收機的速度。

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個引腳，DB25連接器有25個引腳，每個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功能。其中一些是公共接地、數(shù)據(jù)、控制和定時信號。以下是RS232引腳排列中使用的信號列表。

引腳名及功能

Protective Ground，該信號連接到金屬連接器的底盤接地。

Common Ground，所有控制信號的零參考電壓電平。

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準備接受請求。

DCD(數(shù)據(jù)載波檢測)，DCE接受來自遠程DTE的載波。

DSR(數(shù)據(jù)集就緒)，DCE準備發(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(請求發(fā)送)，DTE呼叫DCE發(fā)送數(shù)據(jù)。

RTR(準備接收)，DTE準備接收來自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)。

除上述信號外，(主要信號)RS232還提供次要信號，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。它們是零調制解調器和直電纜。在零調制解調器電纜中，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。

下一個是直通電纜。顧名思義，它是一對一連接器，即一個器件的發(fā)射引腳連接到另一個器件的發(fā)射引腳，一個器件的接收引腳連接到另一個器件的接收引腳。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是點對點異步通信協(xié)議，它單向發(fā)送數(shù)據(jù)。這里，不需要時鐘來同步發(fā)射機和接收機。數(shù)據(jù)格式以一個起始位開始，隨后是7位二進制數(shù)據(jù)、奇偶校驗位和停止位，依次發(fā)送。