RS232C、RS422RS485串行通信标准

RS232C、RS422/RS485串行通信标准 一、RS232C 串行接口标准简介 RS232C 是 1969 年有电子工业协会（EIA）公布的标准，RS 是推荐标准（recommended standard）的 缩写。该标准的用途是定义数据终端设备（DTE)与数据通信设备（DCE）接口的电气特性。图 1 是个人计 算机通过 RS232C 、调制解调器访问远程计算机的应用框图。RS232C 接口在个人计算通信中起着极为重 要的作用。 图 1 RS232C 接口应用图例 1、RS232C 信号特性、电缆长度及波特率 为了确保正确的发送二进制数据和正确的执行设备控制，RS232C 标准为数据和管制信号提供了电压标 准及范围。当 RS232C 的线路上没有通信的数据信号时，DTE 端的发送信号保持－15V 的电压。电压标准 如表 1 所示 表 1 交换电压标准 电压 逻辑状态 信号状态 接口控制功能 +3V～+15V 0 间隔 接通 －3V～－15V 1 标志 断开 RS232C 标准规定电缆长度限定在 15m 以内，串行数据传速率的范围为 0～20000b/s。这一规定足以覆 盖个人计算机使用的 50～9600b/s 范围。电缆长度也足以满足大多数个人计算机通信的要求。 2、RS232C 引脚分配及定义 RS232C 标准规定设备间使用带"D"型 25 针连接器的电缆通信。“D"型 25 芯标准连接器见图 2 所示。 在这 25 根引线中，有 20 根要用作信号线，其他 3 根（11、18、25）未定以用途，2 根（9、10）备用。 表 2 对 RS232C 的 25 针连接器引脚定义进行了说明 表 2 RS232C 标准 25 针连接器引脚定义 引脚 号 名称 名称缩写 信号方向 说明 1 frame ground FG 屏蔽地线 2 transmitted data TXD 从 DTE 至 DCE 传送数据线 3 received data RXD 从 DCE 至 DTE 接受数据线 4 request to send RTS 从 DTE 至 DCE 请求发送 5 clear to send CTS 从 DCE 至 DTE 允许发送 6 data set ready DSR 从 DCE 至 DTE 数据设备（DCE）准备好 7 signal ground SG 信号逻辑地线 8 data carrier detect DCD 从 DCE 至 DTE 数据载波检测 9 reserved 备用 10 reserved 备用 11 unassigned 未定义 12 secondary data carrier detect DCD 从 DCE 至 DTE 数据载波检测（二次通道） 13 secondary clear to send CTS 从 DCE 至 DTE 允许发送（二次通道） 14 secondary transmintted data TXD 从 DTE 至 DCE 传送数据（二次通道） 15 transmit clock TXC 从 DCE 至 DTE 传送时钟 16 secondary received data RXD 从 DCE 至 DTE 接受数据线（二次通道） 17 received clock RXC 从 DTE 至 DCE 接受时钟 18 unassigned 未定义 19 secondary request send RTS 从 DTE 至 DCE 请求发送（二次通道） 20 data terminal ready DTR 从 DTE 至 DCE 数据终端准备好 21 signal quality detect SQD 从 DCE 至 DTE 信号质量检测 22 ring indicator RI 从 DCE 至 DTE 振铃指示 23 data rate select DRS 从 DTE 至 DCE 数据速率选择。它是针对 21 引脚改变的答应 24 external transmit clock 从 DTE 至 DCE 外部发送时钟 25 unassigned 未定义 但目前已经很少有人使用 25 针 D 型连接器了，一般都使用 9 针 D 型连接器，9 针和 25 针连接器间的 对应关系如表 3 所示 表 3 9 针连接器和 25 针连接器间的对应关系 9 针连接器 25 针连接器 1 8 2 3 3 2 4 20 5 7 6 6 7 4 8 5 9 22 3、RS232C 数据线 RS232C 的数据线有 2 根：发送数据线 TXD 和接收数据线 RXD。与逻辑地线 7 结合起来工作，足以 实现全双工和半双工的信息传输。信号是从 DTE 角度说明的，在 DTE 一方引脚 2 定义为 TXD，引脚 3 定 义为 RXD。为了使 DCE 能很好地与 DTE 配合，协同进行发送与接收工作，在 DCE 一方引脚 2 定义为 RX D，引脚 3 定义为 TXD，为了能实现正确地传输，对这一点必须给予应有的注意。在使用 RS232C 标准插 头实现连接之前，用户必须根据已有的 DTE 及 DCE 的具体说明，做好匹配的调整工作。 对数据线上所传输的数据格式、RS232C 标准并没有严格的规定。所传输的数据速率是多少、有无奇偶 校验位、停止位为多少、字符代码采用多少位等问题，应由发送方与接受自行商定，达成一致的 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 。 4、RS232C 的控制线 RS232C 的控制线是为建立通信链接和维持通信链接而使用的信号。图 3 所示通信过程说明了 RS232C 控制线的功能 在图中，本地的数据终端设备 DTE 通过本地及远程的调制解调器，与远程的数据终端 DTE 进行通信， DTE 与 MODEM 之间采用的是 RS232C 接口。MODEM 之间则是通过电话线进行数据交换，图 3 标出了 通信过程和 RS232C 的控制信号出现的从上向下的顺序。 （1） DTE：数据终端准备好。DTE 设备加电以后，并能正确实现通信的功能，向 DCE 发出 DTR 信 号，表示数据终端已做好准备工作，可以进行通信。 （2） DSR ：数据设备准备好。数据设备是 DCE 通信的设备，如此的 MODEM。MODEM 加电以后， 并能正常执行通信功能时，向 DTE 发出 DSR 信号，表示 MODEM 已准备好。这两个准备好信号，在通信 的过程中首先要对他们进行测试，以了解通行对方的状态，以可靠的建立通信。但是如果通信的对方并不 要求测试，就可以不发出此信号。 （3）RTS ：请求发送。当 DTE 有数据需要向远程 DTE 传输通信时，DTE 在测得 DSR 有效，即 MO DEM 接收到 信号时 ，根据提供的目的电话编码，向远程 MODEM 发出呼叫。远程 RST 收到此呼叫，首 先发出 2000HZ 得短小短续得冲击声，以关闭电话线路得回声消除器，然后发出回答载波信号。本地 MOD EM 接收此载波信号，确认已获得两对方的同意，它向远程 MODEM 发出原载波信号相对方表示是一个可 用的 MODEM 同时用 RS232C 的第 8 引线发出数据载波信号 DCD，向 DTE 表示已检测出有效的回答载波 信号 （4）DCD：数据载波检测时 MODEM 发向 DTE，表示已检测出对方载波信号。 （5）CTS：允许发送。每当一个 MODEM 辨认出对方 MODEM 已准备好运行接收时，他们便用 CTS 信号通知自己的 DTE，表示这个通信通路已为传输数据作好准备，允许 DTE 进行数据的发送。至此通信链 路才建立，开始通信。 在半双工的通信中，CTS 是对 DTE 的 RTS 信号的答应，使 DTE 开始传输数据。在全双工的通信中， CTS 一般保持很长时间，而对 RTS 并不要求保持很长时间，通信链路建立后，即可降下。 上述这些控制线，连同数据线及逻辑地线（引线 7），即可构成基本的最长接线。 （6）RI：振铃指示线。如果 MODEM 具有自动应答能力，当对方通信传叫来时，MODEM 用引线向 DTE 发出 信号，指示此呼叫。在电话呼叫振铃结束后，MODEM 在 DTE 已准备好通信的条件（即 DTE 有效），立即向对方自动应答 5、RS23C 的连接方法 在 RS232C 的机械结构中，有 25 个插针的连接器（DB-25）。数据采集和控制系统中如果有联网通信， 和在本地和远程控制数据时，RS232C 是数据终端设备和调制解调器之间的接口标准，所以数据终端设备和 调制解调器各有对应的规格，通信会连接的双方必须配对。 终端与终端之间连接的例子如图 4 所示 （1）发送终端与接收终端连接，和接收端与发送端连接，各级端一旦处于工作状态，就可以不管对方 的状态而发送或接收数据，由软件来去认数据的发送和接收。 （2）一方的 RTS 和另一方的 CTS 相连。这种情况挂钩联络是困难的，互相通信时，需要知道对方是 否可以接收数据。但是这种连接方式只求通过发送请求将对方置与可发送状态。编制程序时，必须注意这 个问题。 （3）通过检查 DSR，能够确认对方是否输出了发送请求，把 DTR 置于 ON，使对方知道可以接收， 因而注意这个问题。另外，大规模集成电器与 RS232C 的连接方法很多,只要充分了解 RS232C 的接口规定， 就可以迎刃而解。 二、RS422 和 RS485 随着通信技术的发展，对通信速率的要求越来越高，距离要求越来越远。根据 RS232C 标准，他的最 高传输速率为 20kb/s 时，最远距离仅为 15m，当然在使用中也可达到 60m，但这远远不能满足上述发展对 速度及距离所提出的新的要求。美国 EIA 学会与 1977 年在 RS232C 基础上提出了改进的标准 RS449,现在 的 RS422 和 RS485 都是从 RS449 派生出来的。 RS422 是利用差分传输方式提高通信距离和可靠性的一种通信标准，它在发送端使用 2 根信号线发送 同一信号（2 根线的极性相反），在接收端对这两根线上的电压信号相减得到实际信号，这种方式可以有 效的抗共模干扰，提高通信距离，最远可以传送 1200m，原理图如图 5 图 5 RS422/RS485 原理 RS485 的电器标准与 RS422 完全相同，但当 RS485 线路空闲（即不传送信号）时，线路处于高阻（或 挂起）状态这时 RS485 线路就可以允许被其他设备占用，也就是说具有 RS485 通信接口的设备连成网络。 根据 RS485 驱动芯片驱动能力的不同，一个 RS485 数据发送设备可以驱动 32～256 台 RS485 数据接收设 备。当 RS485 网络上的设备多于 2 台时，就必须采用半双工方式进行通信，即数据发送和接收使用同一线 路，发送时不允许接收数据进入线路，反之亦然，在 RS485 网络中只允许有一个设备是主设备，其余全部 是从设备；或者无主设备，各个设备之间通过传递令牌获得总线控制权。 由于 RS422/RS485 具有诸多优点，现已被大量采用，但普通 PC 机很少直接配置 RS422/RS485 通信接 口，只有工控机提供的 ALL-IN-ONE，主板配置有 RS422/RS485 通信口，可以用跳线选择 T 通信的工作方 式是 RS422 还是 RS485。市场上有大量的 RS422/RS485/RS232 转换或可以直接插在 PC 机扩展槽上的 RS4 22/RS485 通信卡销售。 三、20mA 电流环接口 另一种流行的串行连接方式是电流控制，而不像 RS232C 标准那样用电压控制。电流控制是把 20mA 电流作为逻辑“1”，零电流作为逻辑“0”。 电流还在许多方面比 RS232C 接口优越。它内在的双端传输具有对共模噪音的抑止作用，而且由于他 采用隔离技术能消除接地回路引起的一些问题，因而他的连接距离比 RS232C 长的多。 EIA 把 RS232C 接口作为正式标准，而 20mA 电流环的文件在目前还只是非正式标准。所以，大多说 制造厂商都提供 RS232C 串行接口，这样这种连接得到了最广泛的使用。因为 RS232C 和电流接口之间只 在电气连接上存在差别，所以两者可共用 I/O 接口，设计师常常为串行口提供 2 个不同的连接器来利用这 个公共口。一个接到电流环，另一个接到 RS232C。这就允许用户根据具体情况，决定采用 2 种接口中的一 种。 市场上也有产品可以直接插在 PC 机扩展槽上的电流环通信卡销售。