串口通信基础知识

数据通信发送方为信源，接收方为信宿。链接信源和信宿的通道称为通信信道，它可以是电缆、电话线等。

数据电路加上传输控制规则称为数据链路。

在数据通信系统中，用于接受和发送数据的设备称为数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）。DTE既可以是一台计算机，也可以是一台只接受数据的打印机。

用来连接与数据通信网络的设备称为数据通信设备DCE（Data Communication Equipment）。DCE可以是一个调制解调器，也可以是一个简单的线路驱动器。

RS-232标准最初制定时并不是应用于计算机系统，因此某些地方会存在与计算机不兼容的情况。RS-232标准中所提到的“发送”和“接收”都是站在DTE立场上，而不是站在DCE的立场上来定义的。

串口通信一般用于20米以内的通信。

RS-232规定标准接口有25条线：4条数据线、11条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线。常用的只有9根。

（串口管脚定义图）

9针串行口的针脚功能：

    1 载波检测(DCD)
    2 接受数据(RXD)
    3 发出数据(TXD)
    4 数据终端准备好(DTR)
    5 信号地线(SG)
    6 数据准备好(DSR)
    7 请求发送(RTS)
    8 允许发送(CTS)
    9 振铃指示(RI)

（1）联络控制信号

DSR（Data Set Ready）数据装置准备好：有效时（ON）状态，表明Modem处于可以使用的状态。
DTR（Data Terminal Read）数据终端准备好：有效时（ON）状态，表明数据终端可以使用。
RTS（Request To Send）请求发送：DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效，向Modem请求发送。它用来控制Modem是否进入发送状态。
CTS（Clear To Send）允许发送：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TxD发送数据。
RLSD（Received Line detection）接收信号检出：用来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。
RI（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，然后通知终端，已被呼叫。

（2）数据发送与接收

TXD（Transmitted Data）：通过TXD终端将串行数据发送到Moderm。
RXD（Received Data）：通过RXD线终端接收从Modem发来的串行数据。

（3）底线

SG（Signal Ground）：信号地。
PG（Protected Ground）：保护地。

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。

当通信距离较近时（<12m），可以用电缆线直接连接标准的RS-232端口，若距离较远，需附加调制解调器（Modem）。最为简单且常用 的三线制接法：即地、接收数据和发送数据三脚相连。只要记住一个原则就能解决问题：接收数据针脚（或线）与发送数据针脚（或线）相连，彼此交叉，信号地对 应相接，就能解决问题。

串口传输数据只要有接收数据针脚和发送数据针脚就能实现：同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连；两个串口相连或一个串口和多个串口相连。对9针串口和25针串口，均是2与3直接相连。

不要带点插拔串口，插拔时至少有一断是断电的，否则串口易损坏（本人接受过这个教训）。

RS-232制定的最大数据传输速率是每秒20000bit。

RS-422将传输速率提高到10Mbit/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kbit/s，合1219米），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接受的单向、平衡传输规范。

RS-485在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力。即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围。最多支持32个节点。

1英尺(��) = 12 英寸(��) = 30.48 厘米

关于英尺的来历:正如如同英尺的英文单词意义一样，foot,简称 ft ， 古英国时期因为没有国际公认的度量单位，所以人们往往使用自己的脚来测量实地的面积，久而久之，一种基于成年男子单脚的长度就被公认为英国等国家人可得标 准度量衡。德国人出了一招，让最早从教堂出来的16个男子量出左脚的长度加在一起，再除以16，商就是一尺。

RS-422与RS-485在组网时，网络拓扑结构一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。

串行接口包括4个主要寄存器，即控制寄存器、状态寄存器、数据输入寄存器及数据输出寄存器。
控制寄存器：用来接收CPU送给此接口的各种控制信息，而控制信息决定接口的工作方式。
状态寄存器：它的各位叫做状态位，每一个状态位都可以用来指示传输过程中的某一种错误或者当前传输状态。

串口的异步传输方式一般被设计用于低速设备，比如键盘和某些打印机等。此外，它的开销也比较多。

串口通信中同步传输方式和异步传输方式的简单比较：
△ 从通信效率的角度看，同步传输方式接收方不必对每个字符进行开始和停止的操作，因此同步传输通信效率高，异步传输效率低。
△ 异步传输简单，双方时钟可以允许一定误差。同步传输较复杂，双方时钟的允许误差较小。
△ 异步传输只适用于点到点的数据传输，而同步传输可用于点和多点之间的数据传输。