串口知识

串口知识

2011-03-20 17:45

RS-232C 的接口信号：　　RS-232C 的功能特性定义了25芯标准连接器中的20根信号线，其中2条地线、4条数据线、11条控制线、3条定时信号线，剩下的5根线作备用或未定义。常用的只有10根，它们是： 　　（1）联络控制信号线： 　　数据发送准备好（Data set ready-DSR)——有效时（ON）状态，表明MODEM处于可以使用的状态。 　　数据终端准备好(Data terminal ready-DTR)——有效时（ON）状态，表明数据终端可以使用。 　　这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。 　　请求发送(Request to send-RTS)——用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（ON状态），向MODEM请求发送。它用来控制MODEM是否要进入发送状态。 　　允许发送（Clear to send-CTS）——用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。 　　这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号，使其变高。 　　接收线信号检出(Received Line detection-RLSD)——用来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。当本地的MODEM收到由通信链路另一端（远地）的MODEM送来的载波信号时，使RLSD信号有效，通知终端准备接收，并且由MODEM将接收下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线RxD送到终端。此线也叫做数据载波检出(Data Carrier dectection-DCD）线。 　　振铃指示(Ringing-RI)——当MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（ON状态），通知终端，已被呼叫。 　　（2）数据发送与接收线： 　　发送数据(Transmitted data-TxD)——通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，(DTE→DCE)。 　　接收数据(Received data-RxD)——通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，(DCE→DTE)。 　　（3）地线 ： 　GND、Sig.GND——保护地和信号地，无方向。 　　 　　上述控制信号线何时有效，何时无效的顺序表示了接口信号的传送过程。例如，只有当DSR和DTR都处于有效（ON）状态时，才能在DTE和DCE之间进行传送操作。若DTE要发送数据，则预先将DTR线置成有效(ON)状态，等CTS线上收到有效(ON)状态的回答后，才能在TxD线上发送串行数据。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有用，因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向，这时线路才能开始发送。 　　2个数据信号：发送TXD；接收RXD。 　　1个信号地线：SG。 　　6个控制信号： 　　DSR ：数传发送准备好，Data Set Ready。 　　DTR ：数据终端准备好，Data Terminal Ready。 　　RTS ：DTE请求DCE发送（Request To Send）。 　　CTS ：DCE允许DTE发送（Clear To Send），该信号是对RTS信号的回答。 　　DCD ：数据载波检测（Data Carrier Detection），当本地DCE设备（Modem）收到对方的DCE设备送来的载波信号时，使DCD有效，通知DTE准备接收， 并且由DCE将接收到的载波信号解调为数字信号， 经RXD线送给DTE。 　　RI ：振铃信号（Ringing），当DCE收到对方的DCE设备送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效，通知DTE已被呼叫。 很久很久以前，计算机还没有出现，那时就已经存在了(计算机)史前的串口设备(电传打字机，工控测量设备，通信调制解调器)，为了连接这些串口，EIA制定了RS232标准，采用DB25接插件，支持同步和异步串口，D型的接口可以有效防止插反。标准化给使用带来了便利。      时光荏苒，个人计算机出现了，这些已有的串口设备毫无疑问地成为了最初的外设，自然而然地RS232标准被个人计算机采纳。但是设备制造商倾向于体积更小，成本更低的接口，因此，将DB25中未使用的和支持同步模式的引脚去掉，形成DB9。最初的情况相当混乱，因为DB9只定义了信号，却没有指定信号和引脚的对应关系，各个制造商只能自行定义。幸运的是，IBM的PC成了工业标准，DB9逐渐统一到IBM的定义上来。      DB9只有9根线，遵循RS232标准。定义如下：      DTR,DSR------DTE设备准备好/DCE设备准备好。主流控信号。      RTS,CTS------ 请求发送/清除发送。用于半双工时，收发切换。属于辅助流控信号。半双工的意思是说，发的时候不收，收的时候不发。那么怎么区分收发呢？缺省时是DCE 向 DTE发送数据，当DTE决定向DCE发数据时，先有效RTS，表示DTE希望向DCE发送，一般DCE不能马上转换收发状态，DTE就通过监测 CTS是否有效来判断可否发送，这样避免了DTE在DCE未准备好时发送所导致的数据丢失。      全双工时，这两个信号一直有效即可。           随着计算机的日益普及，很多非RS232的串口也要接入PC机，如果为每一种新出现的串口都增加一个新的I/O口显然不现实，因为PC后面板位置有限，因此，将RS232串口和非RS232串口都通过RS232口接入是最佳方案。UART的U(通用)指的就是这个意思。早期ROM BIOS和DOS里的通信软件都是为RS232设计的，在没有检测到DCD有效前不会发送数据，因此，就连发送一个字符这样朴素的应用也要给出DCD、 DTR、DSR等控制信号。因此，串口接头上要将一些控制线短接，或者干脆绕过系统软件自己写通信程序。      到此，UART的涵义就总结为：通用的 异步 (串行) I/O口。      就在UART冠以通用二字，准备一统江湖的时候，制造商们不满于它的速度、体积和灵活性(软件可配置)，推出了USB和1394串口。目前，笔记本上的 UART串口有被取消的趋势，因而有网友发出了“没有串口，吾谁与归”的慨叹，古今多少事，都付笑谈中，USB取代UART是后话，暂且不表。      话说自从贺氏(Hayes)公司推出了聪明猫(SmartModem)，他们制定的MODEM接口就成了业界标准，自此以后，所有公司制造的兼容猫都符合贺氏标准(连AT指令也兼容，大家一起抄他呗)。      细观贺氏制定的MODEM串口，与RS232标准大不相同。DTR在整个通信过程中一直保持有效，DSR在MODEM上电后/可以拨号前有效(取决于软件对 DSR的理解)，在通信过程的任意时刻，只要DTR/DSR无效，通信过程立即终止。在某种意义上，这也可以算是流控，但肯定不是RS232所指的那种主流控。如果拘泥于RS232，你是不会理解DTR和DSR的用途的。      贺氏不但改了DTR和DSR，竟然连RTS和CTS的涵义也重新定义了。因此，RTS和CTS已经不具有最开始的意义了。从字面理解RTS和CTS，是用于半双工通信的，当DTE想从收模式改为发模式时，就有效RTS 请求发送，DCE收到RTS请求后不能立即完成转换，需要一段时间，然后有效CTS通知DTE：DCE已经转到发模式，DTE可以开始发送了。在全双工时，RTS和CTS都缺省置为有效即可。然而，在贺氏的MODEM串口定义中，RTS和CTS用于硬件流控，和什么劳什子的全双工/半双工一点关系也没有。      注意，硬件流控是靠软件实现的，之所以强调“硬件”二字，仅仅是因为硬件流控提供了用于流量情况指示的硬件连线，并不是说，你只要把线连上，硬件就能自己流控。如果软件不支持，光连上RTS和CTS是没有用的。      RTS和CTS硬件流控的软件算法如下：(RTS有效表示PC机可以收，CTS有效表示MODEM可以收，这两个信号互相独立，分别指示一个方向的流量情况。)               PC端处理：        发. 当 发现（不一定及时发现） CTS (-3v to -15v)无效时，停止发送,            当 发现（不一定及时发现） CTS (3v to 15v)有效时，恢复发送；        收. 0<M<N<LEN_OF_RX_BUFFERS            当接收buffers中的bytes<M 时，给 RTS 有效信号（+3v to +15v),            当接收buffers中的bytes>N 时，给 RTS 无效信号（-3v to -15v);      MODEM端处理：            同上，但RTS与CTS交换。     用的时候发现由于串口默认是高电平，买的很多串口线都是三线制。所以只要把程序中的拉低CTS与RTS转为停止发送接收，把程序中的拉高CTS与RTS改为继续发送，则可把硬件握手通过软件握手来实现。