RS-232-C是使用最早、應用最多的一種異步串行通信總線,它是美國電子工業協會(EIA,Electronic Industries Association)在1962年公布的, 1969年最后一次修訂而成,名稱為《采用二進制數據交換的DTE和DCE之間的接口》。后來又于1987年(命名為RS-232-D)和1991年(命名為RS-232E)進行修訂。其中RS是Recommended Standard的縮寫,232是該標準的標志,C表示最后一次修訂。后來它被國際電報電話咨詢委員會(CCITT )采納,作了很小的修改,制定出V系列(V.24和V.28),并推薦為國際標準接口。所以,RS-232-C和V.24(含V.28)接口是等效的。CRT、打印機(串行)、掃描儀等與CPU的通信大都采用RS-232-C接口,單片機仿真器也都采用這種通信接口。因此,RS-232-C是應用最廣泛的一種串行標準接口。
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1、機械特性
RS-232-C物理接口常采用25針D型連接器,詳見下圖1-1,其接口插針(孔)分配具體詳見下表1-1。在使用中,最起碼有102、103、104三條接口電路即可實現數據通信。其電路接口形式為非平衡雙流接口,它滿足ITU-T建議V.28規定的非平衡雙流互換電路的電氣特性。一般插頭用于DTE方面,插座用于DCE方面,電纜長度不可超過15米。
圖1-1:DB-25接插件的機械圖
表1-1:RS-232-C接口插針(孔)分配
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2、電氣特性
RS-232-C接口主要用來定義數據終端設備(DTE)和數據電路端接設備(DCE)之間接口的電氣特性,電路名稱的定義及接口電路的編號符合ITU-T V.24建議的規定。由于RS-232-C是在TTL電路出現之前研制的,所以它的電平不是+5 V和地,它使用負邏輯,其低電平“0”在3~15V之間,高電平“1”在-3~-15V之間,最高能承受±30V的信號電平。為了表示一個邏輯1,驅動器必須提供-5~-15V之間的電壓。同樣,為了表示一個邏輯0,驅動器必須提供+5~+15 V之間的電壓。這是因為標準留了兩伏的余地,以防噪聲和傳輸衰減。圖2-1示出了RS-232-C的這種特性。正因為如此,RS-232-C不能直接與TTL電平連接,使用時必須加上適當的電平轉換接口電路,否則將使TTL電路燒毀!這一點使用時一定要特別注意(已經研制出專門的集成電路,以便進行電平轉換)。
圖2-1:RS-232-C接口的電壓特性
3、功能特性
RS-232-C接口的功能特性是指它的每一個引腳的名稱及功能,并說明相互間的操作關系。在25芯的連接器中,僅對20條線作了規定,剩下的5條線未作規定,其中9,10腳為測試保留,11、18和25腳未指定,如圖3-1所示。這些信號分為兩類,一類是DTE與DCE交換的信息:TxD和RxD;另一類是為了正確無誤地傳輸上述信息而設計的聯絡信號。下邊介紹這兩類信號。
圖3-1:RS-232-C接口引腳排列圖
1)傳送信息信號
(1)發送數據(TxD,Transmitting Data):由發送終端(DTE)向接收端(DCE)發送的信息,按串行數據格式,即先低位后高位的順序發出。正信號是一個空號(Space),二進制0,負信號是一個傳號(Mark),二進制1。當沒有數據發送時,DTE應將此條線置為傳號狀態,包括字符或文字之間的間隔也是這樣。
(2)接收數據(RxD,Receive Data):用來接收DTE發送端(或調制解調器)輸出的數據,當收不到載波信號時(引腳8為負),這條線會迫使信號進入傳號狀態。
2)聯絡信號
這類信號共有6個,詳見下表3-1。值得說明的是RS-232-C中的一些信號是成對出現的,而且是交叉連接。如上面信號引腳中的2-3、4-5和6-20就是成對的交叉連接線。RS-232-C和V.24接口功能對照表詳見下表3-2。
表3-1:RS-232-C接口的聯絡信號
表3-2:RS-232-C和V.24接口功能對照表
4、過程特性
RS-232-C接口的過程特性是指協議(即事件)的合法順序。協議中規定了各接口間的相互關系、動作順序以及維護測試操作等內容。例如,當終端請求發送時,如果調制解調器能夠接收數據,則它就設置允許發送標志。在其他電路之間也存在著類似的行為--反饋關系。需要再次強調的過程特征是,RS-232-C的操作過程是在各條控制線有序的ON和OFF狀態配合下進行的。只有當DTR和DSR均為ON狀態時,才具備操作的基本條件。若DTE要發送數據,則應首先將RTS置為ON狀態,等待CTS應答信號為ON狀態后,才能在TxD上發送數據。下面以發送數據為例,說明EIA RS-232-C在租用線路上進行同步全雙工傳輸時接口的工作過程(所述線路名稱見表3-2),詳見下圖4-1。
圖4-1:同步全雙工傳輸
第一步,顯示傳輸前的準備工作。兩個地線(1腳和7腳),在計算機-調制解調器之間發送和接收數據時都是被激活的。
第二步,保證四個設備全部準備就緒,可以進行傳送。當DTE有數據要發送時,置DTR(20號線)為高電平(ON狀態),通知本地MODEM(DCE),終端己做好通信準備。本地MODEM若也已做好通信準備(連接成功),則用DSR(6號線)響應此信號,DTE和DCE可以開始控制信號的收發。在遠端,同樣的過程被重復。
第三步,在發送端和接收端之間建立物理連接。DTE引腳RTS(4號線)為ON狀態,通知本地MODEM請求發送數據。本地MODEM檢測到RTS信號后,一方面立即去控制MODEM發送載波,另一方面通過延遲電路去控制CTS(5號線)的接通。遠方的MODEM檢測到載波后,置DCD(8號線)為ON,通知遠方的DTE準備接收數據。在遠方的計算機和調制解調器也做著同樣的工作。
第四步,傳送數據。起始方DTE檢測到RTS(4號線)為ON后,即可分別通過TxD(2號線)和時鐘信號TxC(24號線)同時傳送到調制解調器。調制解調器將數據轉換成模擬信號并通過網絡發送出去。響應方調制解調器接收模擬信號,將它還原為數字數據并連同時鐘脈沖一起分別通過RxD (3號線)和RxC(17號線)傳達給相連的計算機。響應方調制解調器將回應數據轉換成模擬信號,然后加載到自己的載波信號上通過網絡發送出去。起始方調制解調器接收信號,將它還原成數據,并連同時鐘信號分別通過3號線和17號線傳送給計算機。
當雙方都完成傳輸時,兩邊的計算機都撤銷它們的請求發送信號,調制解調器關閉載波信號并用RxD(3號線)接收遠程站發來的數據。
第五步,清除發送信號。DTE發送完數據后,置RTS(4號線)為OFF,通知本地MODEM發送結束。本地MODEM檢測到RTS(4號線)為OFF后,停止發送載波,并置CTS(5號線)為OFF后,作為對DTE的回答。遠程站的MODEM檢測不到載波后,置DCD(8號線)和22線為低電平,恢復初始狀態。遠方的計算機和調制解調器也做著同樣的工作。
RS-232-C雖然使用很廣,但由于推出時間比較早,所以在現代通信網絡中已暴露出明顯的缺點,主要表現如下表4所示。
表4:RS-232-C接口的不足
溫馨提示:我國在2000年將EIA/TIA的RS 232標準轉化為國內標準,即GB/T 6107《使用串行二進制數據交換的數據終端設備和數據電路終接設備之間的接口》,它與EIA標準的一致性程度為等效采用(EQV)。GB/T
6107-2000等效采用的時EIA/TIA
RS 232-E版本,它仍然提供對于20kbit/s的最大數據信號速率的操作(注意:下表n給出了對于大于20kbit/s速率的操作應執行的EIA標準(不同插針的連接器)情況)。物理接口在采用25針D型連接器的基礎上,又增加力26針D型連接器(Alt A連接器)。若要詳細了解GB/T 6107-2000標準規定的RS 232-E接口的電氣、機械、功能的特性內容的請查閱下附件。 表 n:基于RS 232接口在大于20kbit/s速率的操作時可執行的EIA標準 附件:GB/T 6107-2000《使用串行二進制數據交換的數據終端設備和數據電路終接設備之間的接口》 另外,我國也發布有國家標準GB/T 12057-1989《使用串行二進制數據交換的數據終端設備和數據電路終接設備之間的通用37插針和9 插針接口》。那么基于RS 232接口,使用37針和9 針連接器時,其機械特性應符合GB/T 12057-1989的要求,但電氣特性仍應符合GB/T 6107-2000的要求。 欲進一步了解EIA規定的RS系列數據通信接口特性參數的請進入。