·串行通信接口標準經(jīng)過使用和發(fā)展,目前已經(jīng)有幾種,都是在RS-232標準的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進而形成的.所以,以RS-232C為主來討論.RS-323C標準是美國EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會)與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議,它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0～20000b/s范圍內(nèi)的通信.這個標準對串行通信接口的有關(guān)問題,如信號線功能,電器特性都作了明確規(guī)定.由于通行設(shè)備廠商都生產(chǎn)與RS-232C制式兼容的通信設(shè)備,因此,它作為一種標準,目前已在微機通信接口中廣泛采用.

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(ecommeded 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,常用物理標準還有有EIA�RS-232-C,EIA�RS-422-A,EIA�RS-423A,EIA�RS-485,這里只介紹EIA�RS-232-C(簡稱232，RS232).例如.目前在IBM PC機上的COM1,COM2接口,就是RS-232C接口.

RS232電氣特性:

EIA-RS-232C對電器特性,邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定,在TxD和RxD上:

邏輯1(MARK)=-3V~-15V

邏輯0(SPACE)=+3～＋15V,

在RTS,CTS,DSR,DTR和DCD等控制線上:

信號有效(接通,ON狀態(tài),正電壓)=+3V～+15V

信號無效(斷開,OFF狀態(tài),負電壓)=-3V～-15V

以上規(guī)定說明了RS-323C標準對邏輯電平的定義,對于數(shù)據(jù)(信息碼):邏輯”1”的電平低于-3V,邏輯“0”的電平高于+3V.對于控制信號,接通狀態(tài)(ON)即信號有效的電平高于+3V,斷開狀態(tài)(OFF)即信號無效的電平低于-3V,也就是當傳輸電平的絕對值大于3V時,電路可以有效地檢查出來,介于-3～+3V之間的電壓無意義,低于-15V或高于+15V的電壓也認為無意義,因此,實際工作時,應(yīng)保證電平在±(3～15)V之間

·RS232原來是基于共用電話網(wǎng)的一種串行通信標準,推薦的最大電纜長度為15M,即傳輸距離一般不超過15M. 

·不僅要使用正負極性的雙電源,而且與傳統(tǒng)的TTL數(shù)字電路的邏輯電平不兼容,二者必須使用電平轉(zhuǎn)換.

·RS232標準的電氣特性參數(shù)(略)

·常見的電平轉(zhuǎn)換器件為1488,1489,MC1488由三個與非門和一個反相器組成,通過它們可以將四路TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232C電平,需要正負15V或12V雙路電源,適用于數(shù)據(jù)發(fā)送.MC1489是四個帶控制門的反相器,可以將RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平,只使用單一的5V電源.適用于信號的接收.

·EIA-RS-232C與TTL轉(zhuǎn)換:EIA-RS-232C是用正負電壓來表示邏輯狀態(tài),與TTL以高低電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同.因此,為了能夠同計算機接口或終端的TTL器件連接,必須在EIA-RS-232C與TTL電路之間進行電平和邏輯關(guān)系的變換.

電平轉(zhuǎn)換芯片

單一+5V供電的RS232收發(fā)芯片

·MC1488/1489是功能單一的發(fā)送,接收器,所以雙向數(shù)據(jù)傳輸中各端都要使用這兩個器件,此外又必須同時具備正負兩組電源,在很多場合下顯的不方便.

·為此,推出了只用單一電源且具有發(fā)送/接收功能的RS232收發(fā)器.內(nèi)部集成了電壓變換器,可以轉(zhuǎn)換電平.

·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。

·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(shè)備接地端(1腳)

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-25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(shè)備連接,必須使用專門的電纜線

RS232C的接口信號

經(jīng)常使用的一種接法是將一個串口組成一個信號發(fā)射回路,將發(fā)送的信息從同一串口的接收端接入.這樣可以驗證我們所期望的對串口的操作是否正確.這時候,串口并不知道這些信息是來自自己的發(fā)送端………………………….

串口調(diào)試中要注意的幾點：

串口調(diào)試時,準備一個好用的調(diào)試工具,如串口調(diào)試助手,串口精靈等, 強烈建議不要帶電插撥串口,插撥時至少有一端是斷電的,否則串口易損壞.

信號時序

·RS-232所使用的電纜通常有每英尺40~50pF的分布電容,該標準規(guī)定最大電容量為2500uF,所以其傳輸距離只能局限于15M,(50英尺),傳輸速率上限只有20kb/s,由于采用非平衡傳輸方式,接地問題特別重要,當傳輸電纜兩邊存在較大的地電位差時,使邏輯0與1之間的實際過渡區(qū)變窄,有可能造成邏輯電平的誤判. 

·RS232需要較高的正負電源,有正負3V的盲區(qū),雖然抗干擾能力較強,但消耗的電源功率較大.

·根據(jù)RS232的各種不足,又推出了各類標準,如RS-422/423/485等.

RS232通訊協(xié)議基本結(jié)構(gòu)

·波特率 9600 bit/s，8bit，１位停止，無校驗位 
格式
0EBH，地址，命令，長度（ｎ），數(shù)據(jù)1，---數(shù)據(jù)ｎ，冗余 
說明：
0EBH為幀起始位 
冗余=地址+命令+長度+數(shù)1+---+數(shù)ｎ 
如果冗余=0EBH，為防止與幀起始位相同，則發(fā)送反碼，即冗余=14H
當接收正確時，
在命令1，2，5，6時，回送 0EBH，地址，命令，01H，0FAH，冗余，并執(zhí)行命令,或回送相應(yīng)信息。
當接收不正確時， 
1） 地址正確，冗余不正確，回送0EBH，地址，命令，01H，0F5H，冗余。
2） 地址不正確，不回送任何信息。

奇偶校驗

串行數(shù)據(jù)在傳輸過程中，由于干擾可能引起信息的出錯，例如，傳輸字符'E’，其各位為：
0100，0101=45H
D7 D0
由于干擾，可能使位變?yōu)?/span>1，這種情況，我們稱為出現(xiàn)了“誤碼”。我們把如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，叫“檢錯”。發(fā)現(xiàn)錯誤后，如何消除錯誤，叫“糾錯”。
最簡單的檢錯方法是“奇偶校驗”，即在傳送字符的各位之外，再傳送1位奇/偶校驗位?？刹捎闷嫘ｒ灮蚺夹ｒ?。
奇校驗：所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗位）中，“1”的個數(shù)為奇數(shù)，如：
1 0110，0101
0 0110，0001
偶校驗：所有傳送的數(shù)位（含字符的各數(shù)位和校驗位）中，“1”的個數(shù)為偶數(shù)，如：
1 0100，0101
0 0100，0001

奇偶校驗?zāi)軌驒z測出信息傳輸過程中的部分誤碼（1位誤碼能檢出，2位及2位以上誤碼不能檢出），同時，它不能糾錯。在發(fā)現(xiàn)錯誤后，只能要求重發(fā)。但由于其實現(xiàn)簡單，仍得到了廣泛使用。
有些檢錯方法，具有自動糾錯能力。如循環(huán)冗余碼（CRC）檢錯等。

流控制在串行通訊中的作用

·這里的“流”, 指的是數(shù)據(jù)流.數(shù)據(jù)在兩個串口之間傳輸時,常常會出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象,或者兩臺計算機的處理速度不同,如臺式機與單片機之間的通訊,接收端數(shù)據(jù)緩沖區(qū)已滿,則此時繼續(xù)發(fā)送來的數(shù)據(jù)就會丟失.現(xiàn)在我們在網(wǎng)絡(luò)上通過MODEM進行數(shù)據(jù)傳輸,這個問題就尤為突出.流控制能解決這個問題,當接收端數(shù)據(jù)處理不過來時,就發(fā)出“不再接收”的信號,發(fā)送端就停止發(fā)送,直到收到“可以繼續(xù)發(fā)送”的信號再發(fā)送數(shù)據(jù).因此流控制可以控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪M程,防止數(shù)據(jù)的丟失. PC機中常用的兩種流控制是硬件流控制(包括RTS/CTS、DTR/CTS等)和軟件流控制XON/XOFF(繼續(xù)/停止). 

·下面分別說明：

硬件流控制

·硬件流控制常用的有RTS/CTS流控制和DTR/DSR(數(shù)據(jù)終端就緒/數(shù)據(jù)設(shè)置就緒)流控制.
硬件流控制必須將相應(yīng)的電纜線連上,用RTS/CTS(請求發(fā)送/清除發(fā)送)流控制時,應(yīng)將通訊兩端的RTS,CTS線對應(yīng)相連,數(shù)據(jù)終端設(shè)備(如計算機)使用RTS來起始調(diào)制解調(diào)器或其它數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的數(shù)據(jù)流,而數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(如調(diào)制解調(diào)器) 則用CTS來起動和暫停來自計算機的數(shù)據(jù)流.這種硬件握手方式的過程為:我們在編程時根據(jù)接收端緩沖區(qū)大小設(shè)置一個高位標志(可為緩沖區(qū)大小的75%)和一個低位標志(可為緩沖區(qū)大小的25%),當緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)量達到高位時,我們在接收端將CTS線置低電平(送邏輯0),當發(fā)送端的程序檢測到CTS為低后,就停止發(fā)送數(shù)據(jù),直到接收端緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量低于低位而將CTS置高電平.RTS則用來標明接收設(shè)備有沒有準備好接收數(shù)據(jù).
常用的流控制還有還有DTR/DSR(數(shù)據(jù)終端就緒/數(shù)據(jù)設(shè)置就緒).

軟件流控制

·由于電纜線的限制, 在普通的控制通訊中一般不用硬件流控制,而用軟件流控制.一般通過XON/XOFF來實現(xiàn)軟件流控制.常用方法是:當接收端的輸入緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)量超過設(shè)定的高位時,就向數(shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)出XOFF字符(十進制的19或Control-S，設(shè)備編程說明書應(yīng)該有詳細闡述),發(fā)送端收到XOFF字符后就立即停止發(fā)送數(shù)據(jù),當接收端的輸入緩沖區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)量低于設(shè)定的低位時,就向數(shù)據(jù)發(fā)送端發(fā)出XON字符(十進制的17或Control-Q),發(fā)送端收到XON字符后就立即開始發(fā)送數(shù)據(jù).一般可以從設(shè)備配套源程序中找到發(fā)送的是什么字符.
應(yīng)該注意,若傳輸?shù)氖嵌M制數(shù)據(jù),標志字符也有可能在數(shù)據(jù)流中出現(xiàn)而引起誤操作,這是軟件流控制的缺陷,而硬件流控制不會有這個問題.

·USB通用串行總線是計算機外設(shè)接口的發(fā)展趨勢,將逐漸取代PC機上的RS232協(xié)議串口, 很多傳統(tǒng)的RS232接口設(shè)備都將面臨一個向USB接口轉(zhuǎn)換的問題. ·怎樣使傳統(tǒng)的RS232接口轉(zhuǎn)化為USB接口后直接通過USB總線接入PC?

USB與RS232的特點:

1.USB作為一種新的PC機互連協(xié)議,使外設(shè)到計算機的連接更加高效,便利.這種接口適合于多種設(shè)備, 具有快速,即插即用,支持熱插拔的特點, 能同時連接多達127個設(shè)備,解決了如資源沖突,中斷請求和直接數(shù)據(jù)通道等問題.

2.而RS232是單個設(shè)備接入計算機時,常采用的一種接入方式,其硬件實現(xiàn)簡單, 在傳統(tǒng)的設(shè)備中有很多采用了這種通信方式.