RS-232-C是使用最早、应用最多的一种异步串行通信总线,它是美国电子工业协会(EIA,Electronic Industries Association)在1962年公布的, 1969年最后一次修订而成,名称为《采用二进制数据交换的DTE和DCE之间的接口》。后来又于1987年(命名为RS-232-D)和1991年(命名为RS-232E)进行修订。其中RS是Recommended Standard的缩写,232是该标准的标志,C表示最后一次修订。后来它被国际电报电话咨询委员会(CCITT )采纳,作了很小的修改,制定出V系列(V.24和V.28),并推荐为国际标准接口。所以,RS-232-C和V.24(含V.28)接口是等效的。CRT、打印机(串行)、扫描仪等与CPU的通信大都采用RS-232-C接口,单片机仿真器也都采用这种通信接口。因此,RS-232-C是应用最广泛的一种串行标准接口。
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1、机械特性
RS-232-C物理接口常采用25针D型连接器,详见下图1-1,其接口插针(孔)分配具体详见下表1-1。在使用中,最起码有102、103、104三条接口电路即可实现数据通信。其电路接口形式为非平衡双流接口,它满足ITU-T建议V.28规定的非平衡双流互换电路的电气特性。一般插头用于DTE方面,插座用于DCE方面,电缆长度不可超过15米。
图1-1:DB-25接插件的机械图
表1-1:RS-232-C接口插针(孔)分配
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2、电气特性
RS-232-C接口主要用来定义数据终端设备(DTE)和数据电路端接设备(DCE)之间接口的电气特性,电路名称的定义及接口电路的编号符合ITU-T V.24建议的规定。由于RS-232-C是在TTL电路出现之前研制的,所以它的电平不是+5 V和地,它使用负逻辑,其低电平“0”在3~15V之间,高电平“1”在-3~-15V之间,最高能承受±30V的信号电平。为了表示一个逻辑1,驱动器必须提供-5~-15V之间的电压。同样,为了表示一个逻辑0,驱动器必须提供+5~+15 V之间的电压。这是因为标准留了两伏的余地,以防噪声和传输衰减。图2-1示出了RS-232-C的这种特性。正因为如此,RS-232-C不能直接与TTL电平连接,使用时必须加上适当的电平转换接口电路,否则将使TTL电路烧毁!这一点使用时一定要特别注意(已经研制出专门的集成电路,以便进行电平转换)。
图2-1:RS-232-C接口的电压特性
3、功能特性
RS-232-C接口的功能特性是指它的每一个引脚的名称及功能,并说明相互间的操作关系。在25芯的连接器中,仅对20条线作了规定,剩下的5条线未作规定,其中9,10脚为测试保留,11、18和25脚未指定,如图3-1所示。这些信号分为两类,一类是DTE与DCE交换的信息:TxD和RxD;另一类是为了正确无误地传输上述信息而设计的联络信号。下边介绍这两类信号。
图3-1:RS-232-C接口引脚排列图
1)传送信息信号
(1)发送数据(TxD,Transmitting Data):由发送终端(DTE)向接收端(DCE)发送的信息,按串行数据格式,即先低位后高位的顺序发出。正信号是一个空号(Space),二进制0,负信号是一个传号(Mark),二进制1。当没有数据发送时,DTE应将此条线置为传号状态,包括字符或文字之间的间隔也是这样。
(2)接收数据(RxD,Receive Data):用来接收DTE发送端(或调制解调器)输出的数据,当收不到载波信号时(引脚8为负),这条线会迫使信号进入传号状态。
2)联络信号
这类信号共有6个,详见下表3-1。值得说明的是RS-232-C中的一些信号是成对出现的,而且是交叉连接。如上面信号引脚中的2-3、4-5和6-20就是成对的交叉连接线。RS-232-C和V.24接口功能对照表详见下表3-2。
表3-1:RS-232-C接口的联络信号
表3-2:RS-232-C和V.24接口功能对照表
4、过程特性
RS-232-C接口的过程特性是指协议(即事件)的合法顺序。协议中规定了各接口间的相互关系、动作顺序以及维护测试操作等内容。例如,当终端请求发送时,如果调制解调器能够接收数据,则它就设置允许发送标志。在其他电路之间也存在着类似的行为--反馈关系。需要再次强调的过程特征是,RS-232-C的操作过程是在各条控制线有序的ON和OFF状态配合下进行的。只有当DTR和DSR均为ON状态时,才具备操作的基本条件。若DTE要发送数据,则应首先将RTS置为ON状态,等待CTS应答信号为ON状态后,才能在TxD上发送数据。下面以发送数据为例,说明EIA RS-232-C在租用线路上进行同步全双工传输时接口的工作过程(所述线路名称见表3-2),详见下图4-1。
图4-1:同步全双工传输
第一步,显示传输前的准备工作。两个地线(1脚和7脚),在计算机-调制解调器之间发送和接收数据时都是被激活的。
第二步,保证四个设备全部准备就绪,可以进行传送。当DTE有数据要发送时,置DTR(20号线)为高电平(ON状态),通知本地MODEM(DCE),终端己做好通信准备。本地MODEM若也已做好通信准备(连接成功),则用DSR(6号线)响应此信号,DTE和DCE可以开始控制信号的收发。在远端,同样的过程被重复。
第三步,在发送端和接收端之间建立物理连接。DTE引脚RTS(4号线)为ON状态,通知本地MODEM请求发送数据。本地MODEM检测到RTS信号后,一方面立即去控制MODEM发送载波,另一方面通过延迟电路去控制CTS(5号线)的接通。远方的MODEM检测到载波后,置DCD(8号线)为ON,通知远方的DTE准备接收数据。在远方的计算机和调制解调器也做着同样的工作。
第四步,传送数据。起始方DTE检测到RTS(4号线)为ON后,即可分别通过TxD(2号线)和时钟信号TxC(24号线)同时传送到调制解调器。调制解调器将数据转换成模拟信号并通过网络发送出去。响应方调制解调器接收模拟信号,将它还原为数字数据并连同时钟脉冲一起分别通过RxD (3号线)和RxC(17号线)传达给相连的计算机。响应方调制解调器将回应数据转换成模拟信号,然后加载到自己的载波信号上通过网络发送出去。起始方调制解调器接收信号,将它还原成数据,并连同时钟信号分别通过3号线和17号线传送给计算机。
当双方都完成传输时,两边的计算机都撤销它们的请求发送信号,调制解调器关闭载波信号并用RxD(3号线)接收远程站发来的数据。
第五步,清除发送信号。DTE发送完数据后,置RTS(4号线)为OFF,通知本地MODEM发送结束。本地MODEM检测到RTS(4号线)为OFF后,停止发送载波,并置CTS(5号线)为OFF后,作为对DTE的回答。远程站的MODEM检测不到载波后,置DCD(8号线)和22线为低电平,恢复初始状态。远方的计算机和调制解调器也做着同样的工作。
RS-232-C虽然使用很广,但由于推出时间比较早,所以在现代通信网络中已暴露出明显的缺点,主要表现如下表4所示。
表4:RS-232-C接口的不足
温馨提示:我国在2000年将EIA/TIA的RS 232标准转化为国内标准,即GB/T 6107《使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口》,它与EIA标准的一致性程度为等效采用(EQV)。GB/T
6107-2000等效采用的时EIA/TIA
RS 232-E版本,它仍然提供对于20kbit/s的最大数据信号速率的操作(注意:下表n给出了对于大于20kbit/s速率的操作应执行的EIA标准(不同插针的连接器)情况)。物理接口在采用25针D型连接器的基础上,又增加力26针D型连接器(Alt A连接器)。若要详细了解GB/T 6107-2000标准规定的RS 232-E接口的电气、机械、功能的特性内容的请查阅下附件。 表 n:基于RS 232接口在大于20kbit/s速率的操作时可执行的EIA标准 附件:GB/T 6107-2000《使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的接口》 另外,我国也发布有国家标准GB/T 12057-1989《使用串行二进制数据交换的数据终端设备和数据电路终接设备之间的通用37插针和9 插针接口》。那么基于RS 232接口,使用37针和9 针连接器时,其机械特性应符合GB/T 12057-1989的要求,但电气特性仍应符合GB/T 6107-2000的要求。 欲进一步了解EIA规定的RS系列数据通信接口特性参数的请进入。