EIA RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)

EIA RS-232-C是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA制定的串行通信物理接口標(biāo)準(zhǔn)。最初是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信時(shí)，為連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(Data Terminal Equipment，數(shù)據(jù)通信的信源，如計(jì)算機(jī))和數(shù)據(jù)通信裝置DCE(Data Circuit-terminal Equipment、數(shù)據(jù)通信中面向用戶的設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器)而制定的。它規(guī)定以25芯或9芯的D型插針連接器與外部相連。這個(gè)連接器上的基本信號(hào)定義如表8-1所示。

表8-1 RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)接口信號(hào)

通信將在數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)之間進(jìn)行，信號(hào)線中的RTS、CTS、DSR和DTR為控制信號(hào)，其含義如下：

RTS(請(qǐng)求傳送)：當(dāng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)需向數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該信號(hào)有效，請(qǐng)求數(shù)據(jù)通信裝置接收數(shù)據(jù)。

CTS(允許傳送)：如數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)處于可接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，此信號(hào)有效，允許數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)發(fā)送數(shù)據(jù)。反之，如數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)處于不可接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，此信號(hào)無(wú)效，不允許數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)發(fā)送數(shù)據(jù)。

DSR(數(shù)據(jù)設(shè)備就緒)、DCD(數(shù)據(jù)載波檢測(cè))：當(dāng)數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)需向數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該信號(hào)有效，請(qǐng)求數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)接收數(shù)據(jù)。

DTR(數(shù)據(jù)終端就緒)：如數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)處于可接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，此信號(hào)有效，允許數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)發(fā)送數(shù)據(jù)。反之，如數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)處于不可接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，此信號(hào)無(wú)效，不允許數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)發(fā)送數(shù)據(jù)。

因而采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)的通信，除了連接發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)線外還需連接控制信號(hào)。圖8-3為采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行通信常用的連接方法。

圖8-3 RS-232標(biāo)準(zhǔn)通信常用的連接方法

為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，A端與B端的發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)線相互連接，A端的請(qǐng)求傳送(RTS)與B端的數(shù)據(jù)通信裝置就緒、數(shù)據(jù)載波檢測(cè)(DSR、DCD)相連，B端的數(shù)據(jù)終端設(shè)備就緒(DTR)信號(hào)與A端的允許傳送(CTS)相連。在A端需發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，該端的請(qǐng)求傳送(RTS)輸出有效，此信號(hào)連接到B端的數(shù)據(jù)設(shè)備就緒、數(shù)據(jù)載波檢測(cè)(DSR、DCD)端，如B端允許接收信號(hào)，將使數(shù)據(jù)終端設(shè)備就緒(DTR)信號(hào)有效，此信號(hào)輸入到A端的允許傳送(CTS)，A端接收到此信號(hào)后即發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)B端需發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將B端的RTS信號(hào)置為有效，因而控制A端的DSR，如A端可接收數(shù)據(jù)，將置DTR有效，控制B端正確地發(fā)送數(shù)據(jù)。

在最簡(jiǎn)單的情況下，主系統(tǒng)和終端之間僅連接發(fā)送、接收的數(shù)據(jù)線和地線，而控制信號(hào)由各自自行產(chǎn)生。其連接方法如圖8-4所示。

圖8-4 RS-232的簡(jiǎn)化連接方式

在這樣的連接方法中，請(qǐng)求傳送(RTS)信號(hào)的輸出連接到本機(jī)的允許傳送(CTS)端，數(shù)據(jù)終端設(shè)備就緒(DTR)的輸出連接到本機(jī)的數(shù)據(jù)通信裝置就緒(DSR)、數(shù)據(jù)載波檢測(cè)端(DCD)。當(dāng)需發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，控制RTS信號(hào)有效，此信號(hào)直接連接到CTS，此時(shí)由于RTS信號(hào)有效，因而可將數(shù)據(jù)送出。同樣應(yīng)控制DTR信號(hào)有效，此信號(hào)直接連接到DSR、DCD，在需接收數(shù)據(jù)時(shí)，由于所需的DSR信號(hào)有效，可接收數(shù)據(jù)。采用這樣的方法可減少通信兩端的連線，但必須協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的通信軟件，避免在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，接收方未能及時(shí)地接收數(shù)據(jù)。

采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)除了規(guī)定信號(hào)與連接器外，還規(guī)定了信號(hào)的電氣特性。 其發(fā)送端與接收端的電氣特性規(guī)定如下：

發(fā)送端：輸出最大電壓小于 25V(絕對(duì)值)，最大短路輸出電流為500mA，輸出阻抗大于 300Ω，邏輯"1"為- 25V~-3V，邏輯"0"為 +3~+25V。

接收端：輸入阻抗為 3~7KΩ，最大負(fù)載電容2500PF，當(dāng)信號(hào)小于-3V時(shí)為邏輯"1"，信號(hào)大于+3V時(shí)為邏輯"0"。

為此在進(jìn)行信號(hào)傳輸時(shí)，必須將信號(hào)的TTL電平與RS-232電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在發(fā)送時(shí)，將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-232電平，而在接收時(shí)將RS-232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平。

能滿足上述要求將信號(hào)由TTL電平與RS-232電平互換的常用器件有MC1488和 MC1489。MC1488為發(fā)送器，它將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS-232電平，采用±12V電源，當(dāng)輸入為 TTL"1"電平時(shí)，輸出為-12V的信號(hào);當(dāng)輸入為 TTL"0"電平時(shí)，輸出為+12V的信號(hào)。MC1489為接收器，將RS-232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平，采用5V電源。當(dāng)輸入為-12V時(shí)，輸出TTL"1"電平;當(dāng)輸入為+12V時(shí)，輸出TTL"0"電平。

采用單電源供電的RS-232電平轉(zhuǎn)換器件利用內(nèi)部的電源電壓變換器將輸入的+5V電源變換成RS-232輸出電平所需的±10V電壓。由于器件內(nèi)部的電源電壓變換器由電荷泵和倍壓電路構(gòu)成，因而需外接倍壓和濾波電容，電容的容量和質(zhì)量將影響此電路能否正常工作。此類電路的TIN端為發(fā)送的TTL/CMOS電平的輸入，TOUT端為發(fā)送的RS-232電平輸出，與此對(duì)應(yīng)，RIN為接收的RS-232電平的輸入，ROUT端為接收的TTL/CMOS電平輸出。在一個(gè)芯片中可包含不同數(shù)量的電平轉(zhuǎn)換電路，如圖8-5所示的MAXIM公司的MAX232提供了兩個(gè)發(fā)送電平轉(zhuǎn)換電路和兩個(gè)接收電平轉(zhuǎn)換電路。

圖8-5 RS-232電平轉(zhuǎn)換電路

RS232中RTS和CTS的作用

問(wèn)：

以前挺明白的，今天一下子覺(jué)得以前的理解都不對(duì)了，以下三種解釋哪個(gè)對(duì)呢?

解釋一：

RTS：終端我已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，有數(shù)據(jù)就發(fā)過(guò)來(lái)吧

CTS：來(lái)了，接招

解釋二：

RTS：終端我準(zhǔn)備發(fā)數(shù)據(jù)給你，快用CTS應(yīng)答，準(zhǔn)備好沒(méi)?

CTS：好了，來(lái)吧

解釋三：

CTS：主機(jī)，我有數(shù)據(jù)，請(qǐng)求接收

RTS：我是主機(jī)，就緒，請(qǐng)求發(fā)送。

我今天弄了個(gè)SIM100模塊，我將RTS設(shè)置無(wú)效之后，凡是要發(fā)往主機(jī)的數(shù)據(jù)都沒(méi)有發(fā)過(guò)來(lái)(包括主動(dòng)數(shù)據(jù)RING)，指令和指令返回結(jié)果都沒(méi)有返回，都緩存在模塊之中，等我將RTS設(shè)置有效后，緩存的數(shù)據(jù)全發(fā)來(lái)了，包括一大堆指令的執(zhí)行結(jié)果，由此，我覺(jué)得上面的“解釋一”應(yīng)該正確，而“解釋二”應(yīng)該是錯(cuò)的，但“解釋三”是否正確呢?就是說(shuō)CTS和RTS哪個(gè)是發(fā)起者呢?

答：

一是錯(cuò)的

二是RS232標(biāo)準(zhǔn)

三是MODEM的硬件流控

SIMCOM公司的解釋完全正確

很久很久以前，計(jì)算機(jī)還沒(méi)有出現(xiàn)，那時(shí)就已經(jīng)存在了(計(jì)算機(jī))史前的串口設(shè)備(電傳打字機(jī)，工控測(cè)量設(shè)備，通信調(diào)制解調(diào)器)，為了連接這些串口，EIA制定了RS232標(biāo)準(zhǔn)，采用DB25接插件，支持同步和異步串口，D型的接口可以有效防止插反。標(biāo)準(zhǔn)化給使用帶來(lái)了便利。

時(shí)光荏苒，個(gè)人計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了，這些已有的串口設(shè)備毫無(wú)疑問(wèn)地成為了最初的外設(shè)，自然而然地RS232標(biāo)準(zhǔn)被個(gè)人計(jì)算機(jī)采納。但是設(shè)備制造商傾向于體積更小，成本更低的接口，因此，將DB25中未使用的和支持同步模式的引腳去掉，形成DB9。最初的情況相當(dāng)混亂，因?yàn)镈B9只定義了信號(hào)，卻沒(méi)有指定信號(hào)和引腳的對(duì)應(yīng)關(guān)系，各個(gè)制造商只能自行定義。幸運(yùn)的是，IBM的PC成了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，DB9逐漸統(tǒng)一到IBM的定義上來(lái)。

DB9只有9根線，遵循RS232標(biāo)準(zhǔn)。定義如下：

DTR,DSR------DTE設(shè)備準(zhǔn)備好/DCE設(shè)備準(zhǔn)備好。主流控信號(hào)。

RTS,CTS------請(qǐng)求發(fā)送/清除發(fā)送。用于半雙工時(shí)，收發(fā)切換。屬于輔助流控信號(hào)。半雙工的意思是說(shuō)，發(fā)的時(shí)候不收，收的時(shí)候不發(fā)。那么怎么區(qū)分收發(fā)呢?缺省時(shí)是DCE向DTE發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)DTE決定向DCE發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，先有效RTS，表示DTE希望向DCE發(fā)送，一般DCE不能馬上轉(zhuǎn)換收發(fā)狀態(tài)，DTE就通過(guò)監(jiān)測(cè)CTS是否有效來(lái)判斷可否發(fā)送，這樣避免了DTE在DCE未準(zhǔn)備好時(shí)發(fā)送所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失。

全雙工時(shí)，這兩個(gè)信號(hào)一直有效即可。

隨著計(jì)算機(jī)的日益普及，很多非RS232的串口也要接入PC機(jī)，如果為每一種新出現(xiàn)的串口都增加一個(gè)新的I/O口顯然不現(xiàn)實(shí)，因?yàn)镻C后面板位置有限，因此，將RS232串口和非RS232串口都通過(guò)RS232口接入是最佳方案。UART的U(通用)指的就是這個(gè)意思。早期ROM BIOS和DOS里的通信軟件都是為RS232設(shè)計(jì)的，在沒(méi)有檢測(cè)到DCD有效前不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)，因此，就連發(fā)送一個(gè)字符這樣樸素的應(yīng)用也要給出DCD、 DTR、DSR等控制信號(hào)。因此，串口接頭上要將一些控制線短接，或者干脆繞過(guò)系統(tǒng)軟件自己寫通信程序。

到此，UART的涵義就總結(jié)為：通用的 異步 (串行) I/O口。

就在UART冠以通用二字，準(zhǔn)備一統(tǒng)江湖的時(shí)候，制造商們不滿于它的速度、體積和靈活性(軟件可配置)，推出了USB和1394串口。目前，筆記本上的 UART串口有被取消的趨勢(shì)，因而有網(wǎng)友發(fā)出了“沒(méi)有串口，吾誰(shuí)與歸”的慨嘆，古今多少事，都付笑談中，USB取代UART是后話，暫且不表。

話說(shuō)自從賀氏(Hayes)公司推出了聰明貓(SmartModem)，他們制定的MODEM接口就成了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，自此以后，所有公司制造的兼容貓都符合賀氏標(biāo)準(zhǔn)(連AT指令也兼容，大家一起抄他唄)。

細(xì)觀賀氏制定的MODEM串口，與RS232標(biāo)準(zhǔn)大不相同。DTR在整個(gè)通信過(guò)程中一直保持有效，DSR在MODEM上電后/可以撥號(hào)前有效(取決于軟件對(duì)DSR的理解)，在通信過(guò)程的任意時(shí)刻，只要DTR/DSR無(wú)效，通信過(guò)程立即終止。在某種意義上，這也可以算是流控，但肯定不是RS232所指的那種主流控。如果拘泥于RS232，你是不會(huì)理解DTR和DSR的用途的。

賀氏不但改了DTR和DSR，竟然連RTS和CTS的涵義也重新定義了。因此，RTS和CTS已經(jīng)不具有最開(kāi)始的意義了。從字面理解RTS和CTS，是用于半雙工通信的，當(dāng)DTE想從收模式改為發(fā)模式時(shí)，就有效RTS請(qǐng)求發(fā)送，DCE收到RTS請(qǐng)求后不能立即完成轉(zhuǎn)換，需要一段時(shí)間，然后有效CTS通知 DTE：DCE已經(jīng)轉(zhuǎn)到發(fā)模式，DTE可以開(kāi)始發(fā)送了。在全雙工時(shí)，RTS和CTS都缺省置為有效即可。然而，在賀氏的MODEM串口定義中，RTS和 CTS用于硬件流控，和什么勞什子的全雙工/半雙工一點(diǎn)關(guān)系也沒(méi)有。

注意，硬件流控是靠軟件實(shí)現(xiàn)的，之所以強(qiáng)調(diào)“硬件”二字，僅僅是因?yàn)橛布骺靥峁┝擞糜诹髁壳闆r指示的硬件連線，并不是說(shuō)，你只要把線連上，硬件就能自己流控。如果軟件不支持，光連上RTS和CTS是沒(méi)有用的。

RTS和CTS硬件流控的軟件算法如下：(RTS有效表示PC機(jī)可以收，CTS有效表示MODEM可以收，這兩個(gè)信號(hào)互相獨(dú)立，分別指示一個(gè)方向的流量情況。

========== 我是分隔線 ==========

以下是我的幾句胡言亂語(yǔ)

最近在搗鼓一個(gè)GSM模塊，正好也要用到這東西，就baidu了一把，可以幫助我理解Datasheet的內(nèi)容。看了上面的內(nèi)容，我不知道各位明白了幾分，如果覺(jué)得都明白了，就不用看我廢話了。

還是先引用一些文字，來(lái)自Telit公司GM862 QUAD/PY的數(shù)據(jù)手冊(cè)

Pin Signal I/O Function

20 C103/TXD I Serial data input (TXD) from DTE

29 C106/CTS O Output for Clear to send signal (CTS) to DTE

33 C107/DSR O Output for Data set ready signal (DSR) to DTE

37 C104/RXD O Serial data output to DTE

43 C108/DTR I Input for Data terminal ready signal (DTR) from DTE

45 C105/RTS I Input for Request to send signal (RTS) from DTE

注意上面各個(gè)功能的I/O的方向，看到這些縮寫的全稱，結(jié)合信號(hào)流向，是不是更容易理解呢

DTE是數(shù)據(jù)發(fā)送的主動(dòng)方，DCE是數(shù)據(jù)的接受方。

CTS是讓DTE明白的，也就是說(shuō)DCE需要把自己的CTS給DTE看，讓他知道DEC已經(jīng)準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)了。

RTS是DTE給DCE看的，告訴DCE，DTE有數(shù)據(jù)要發(fā)。