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RS-232串行通信與單片機接口簡介

作者: 時間:2016-11-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
在這一課里,我們一起來學(xué)習(xí)RS-232C串行通信相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及單片機和電腦的RS-232C串行通信接口技術(shù)簡介,為學(xué)習(xí)和開發(fā)單片機串口通信應(yīng)用系統(tǒng)打好基礎(chǔ),希望大家在看完這篇文章后對串行通信有初步的認識。


【通信基本概念】

什么是通信?簡單地說,不同的系統(tǒng)經(jīng)由線路相互交換數(shù)據(jù),就是通信。通信的主要目的是將數(shù)據(jù)從一端傳送到另一端,達到數(shù)據(jù)交換的目的。例如,從人與人之間的對話、計算機與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換到計算機與計算機間的數(shù)據(jù)傳送,乃至于廣播或衛(wèi)星都是通信的一種,一個完整的通信系統(tǒng)包括發(fā)送端、接收端、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的接口及傳送數(shù)據(jù)的實際信道。

【通信的種類】

按照通信的形式可以分為兩種,其中一種為并行傳輸?shù)耐ㄐ?,即并行通信(Parallel Communication),另一種則為串行通信(Serisl Communication)。這兩種通信方式的區(qū)別是,并行通信一次的傳輸數(shù)據(jù)量為8位(1個字節(jié));而串行通信則一次只能傳輸1位,傳輸1字節(jié)數(shù)據(jù)(8位)數(shù)據(jù)就需要8次才能傳出去,因此,它們兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸速度就相差8倍??吹竭@里,估計有些朋友會問,既然并行通信的速度是串行通信的8倍,是不是串行通信就不好了?!其實不能這么認為,兩種通信方式各有特點,串行通信之所以存活了這么長時間,自然有它的長處。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201611/320941.htm

串行通信一次只傳輸1位,相對來說,要處理的數(shù)據(jù)電壓只有一個,因此比較不容易漏失數(shù)據(jù),通信時候再加上一些校驗防范措施后,串行通信的出錯就更不容易了,串行通信端口(Serisl Communication Port)在系統(tǒng)控制的范疇中一直占有極其重要的角色,不僅沒有因為時代的進步而被淘汰,反而失在規(guī)格上愈來愈向其極限挑戰(zhàn),下面我們重點來介紹RS-232C串行通信。


并行通信雖然可以在一次的數(shù)據(jù)傳輸中傳送8位,但是數(shù)據(jù)電壓在傳送的過程中,容易因為線路及干擾因素使得電壓準(zhǔn)電位發(fā)生變化(主要為電壓衰減和信號間相互干擾問題),因而使得傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤,通信距離越長,問題越明顯,因此并行通信主要用于傳輸距離較短的場合,如電腦主板的并口LPT1,主要和并行打印機通信。


【RS-232串行通信】

一、RS-232C標(biāo)準(zhǔn)介紹

RS-232C是由美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)正式公布的,在異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線。RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)(協(xié)議)的全稱是EIA-RS-232C 標(biāo)準(zhǔn),其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國電子工業(yè)協(xié)會,其中RS是Recommended Standard的縮寫,代表推贈標(biāo)準(zhǔn),232是標(biāo)識符,C代表RS-232的最新一次修改(1969年),在這之前,有過RS-232A、RS-232B標(biāo)準(zhǔn),它規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程?,F(xiàn)在,計算機上的串行通信端口(RS-232)是標(biāo)準(zhǔn)配置端口,已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,計算機上一般都有1~2個標(biāo)準(zhǔn)RS-232C串口,即通道COM1和COM2。下圖為計算機主板上的兩個RS-232通信端口圖片及端口屬性,我們一般可以從計算機后面查看到本機的通信端口。




計算機的RS-232串行通信接口圖片

如左圖所示,我們可以從操作系統(tǒng)的設(shè)備管理器中查看電腦的通信端口屬性,進入計算機的:控制面板 -> 系統(tǒng) -> 硬件 -> 設(shè)備管理器 -> 端口,就可以看到自己電腦通信端口,在圖中顯示了這臺計算機有1個ECP打印機并行通信端口LPT1和2個RS-232串行通信端口COM1和COM2。只要顯示的端口名稱前面沒有黃色的驚嘆號的話,就表示這個端口是可以使用的。

二、RS-232C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明確規(guī)定。

在TXD和RXD引腳上電平定義:邏輯1(MARK) = -3V~-15V
邏輯0(SPACE) = +3~+15V

在RTS、CTS、DSR、DTR 和DCD等控制線上電平定義:
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-232C 標(biāo)準(zhǔn)對邏輯電平的定義。對于數(shù)據(jù)(信息碼):邏輯“1”的傳輸?shù)碾娖綖?3V~-15V,邏輯“0”傳輸?shù)碾娖綖?3V~+15V;對于控制信號;接通狀態(tài)(ON)即信號有效的電平為+3V~+15V,斷開狀態(tài)(OFF)即信號無效的電平為-3V~-15V,也就是當(dāng)傳輸電平的絕對值大于3V 時,電路可以有效地檢查出來;而介于-3~+3V之間的電壓即處于模糊區(qū)電位,此部分電壓將使得計算機無法準(zhǔn)確判斷傳輸信號的意義,可能會得到0,也可能會得到1,如此得到的結(jié)果是不可信的,在通信時候體現(xiàn)的是會出現(xiàn)大量誤碼,造成通信失敗。因此,實際工作時,應(yīng)保證傳輸?shù)碾娖皆?plusmn;(3~15)V 之間。

三、RS-232C機械連接器及引腳定義

目前,大部分計算機的RS-232C通信接口都使用了DB9連接器,如上面圖中所示,主板的接口連接器有9根針輸出(RS-232公頭),也有些比較舊的計算機使用DB25連接器輸出,下面我們來介紹DB9和DB25輸出接口的引腳定義。

RS-232C串口引腳定義表
9針RS-232串口(DB9)
.
25針RS-232串口(DB25)
引腳
簡寫
功能說明
引腳
簡寫
功能說明
1
CD
載波偵測(Carrier Detect)
8
CD
載波偵測(Carrier Detect)
2
RXD
接收數(shù)據(jù)(Receive)
3
RXD
接收數(shù)據(jù)(Receive)
3
TXD
發(fā)送數(shù)據(jù)(Transmit)
2
TXD
發(fā)送數(shù)據(jù)(Transmit)
4
DTR
數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備(Data Terminal Ready)
20
DTR
數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備(Data Terminal Ready)
5
GND
地線(Ground)
7
GND
地線(Ground)
6
DSR
數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(Data Set Ready)
6
DSR
數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(Data Set Ready)
7
RTS
請求發(fā)送(Request To Send)
4
RTS
請求發(fā)送(Request To Send)
8
CTS
清除發(fā)送(Clear To Send)
5
CTS
清除發(fā)送(Clear To Send)
9
RI
振鈴指示(Ring Indicator)
22
RI
振鈴指示(Ring Indicator)

四、RS-232C的通信距離和速度

RS-232規(guī)定最大的負載電容為2500pF,這個電容限制了傳輸距離和傳輸速率,由于RS-232C的發(fā)送器和接收器之間具有公共信號地(GND),屬于非平衡電壓型傳輸電路,不使用差分信號傳輸,因此不具備抗共模干擾的能力,共模噪聲會耦合到信號中,在不使用調(diào)制解調(diào)器(MODEM)時,RS-232能夠可靠進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笸ㄐ啪嚯x為15米,對于RS232遠程通信,必須通過調(diào)制解調(diào)器進行遠程通信連接。


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