uart-232

RS-232

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个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会(Electronic Industries Association，EIA) 所制定的异步传输标准接口。通常 RS-232 接口以9个引脚 (DB-9) 或是25个引脚 (DB-25) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为 COM1 和 COM2。

目录

EIA RS-232C接口标准

1.    远程通信连接数据终端

2.    “发送”和“接收”

RS-232C标准（协议）

1.    1.电气特性

2.    2、连接器的机械特性

3.    3、RS-232C 的接口信号

4.    4、RS-232的接线

RS-232-RS-485

RS-422-RS-485接口

25芯针转换为9芯针

RS-232-RS-232C接口定义（25芯）

RS-232-RS-232C接口定义（9芯）

RS-232-缺点

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EIA RS-232C接口标准

1.    远程通信连接数据终端

2.    “发送”和“接收”

RS-232C标准（协议）

1.    1.电气特性

2.    2、连接器的机械特性

3.    3、RS-232C 的接口信号

4.    4、RS-232的接线

RS-232-RS-485

RS-422-RS-485接口

25芯针转换为9芯针

RS-232-RS-232C接口定义（25芯）

RS-232-RS-232C接口定义（9芯）

RS-232-缺点

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RS-232-C

　　

  

仅供参考

RS-232-C是美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。

　　在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。

　　RS-232-C标准规定的数据传输速率为50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400波特。

　　RS-232-C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的

  

rs232（9针）接口

通信。

　　

  

编辑本段EIA RS-232C 接口标准

　　串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种。但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。所以，以RS-232C为主来讨论。RS-232C标准是美国EIA（电子工业联合会）与BELL等公司一起开发的1969年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在0～20000b/s范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通信设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。

　　在讨论RS-232C接口标准的内容之前，先说明两点：

远程通信连接数据终端

　　首先，RS-232-C标准最初是远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment）与数据电路设备DCE（Data Circuit Equipment）而制定的。因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求。但目前它又广泛地被借来用于计算机（更准确的说，是计算机接口）与终端或外设之间的近端连接标准。显然，这个标准的有些规定及和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。有了对这种背景的了解，我们对RS-232C标准与计算机不兼容的地方就不难理解了。

“发送”和“接收”

　　其次，RS-232C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的立场来定义的。由于在计算机系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者都是DTE，因此双方都能发送和接收。

编辑本段RS-232C 标准（协议）

　　RS-232C 标准（协议）的全称是 EIA-RS-232C 标准，其中EIA (Electronic Industry Association）代表美国电子工业协会，RS（recommended standard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969），在这之前，有RS232B、RS232A。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有有EIARS-422A、EIA RS-423A、EIARS-485。这里只介绍EIA RS-232C（简称232，RS232）。例如，目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。

1.电气特性

　　EIA-RS-232C 对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。

　　在TxD和RxD上：

　　逻辑1(MARK)=-3V～-15V

　　逻辑0(SPACE)=+3～+15V

　　在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：

　　信号有效（接通，ON状态，正电压）=+3V～+15V

　　信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V～-15V

　　以上规定说明了RS-232C标准对逻辑电平的定义。对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态（OFF）即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±（3～15）V之间。

　　EIA RS-232C 与TTL转换：EIA RS-232C 是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA RS-232C 与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换，而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换。MAX232芯片可完成TTL←→EIA双向电平转换。

2、连接器的机械特性

　　连接器：由于RS-232C并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。下面分别介绍两种连接器。

　　（1）DB-25：PC和XT机采用DB-25型连接器。DB-25连接器定义了25根信号线，分为4组：

　　①异步通信的9个电压信号（含信号地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，22

　　②20mA电流环信号 9个（12，13，14，15，16，17，19,23，24）

　　③空6个（9，10，11，18，21，25）

　　④保护地（PE）1个，作为设备接地端（1脚）

　　注意，20mA电流环信号仅IBM PC和IBM PC/XT机提供，至AT机及以后，已不支持。

　　（2）DB-9：

　　在AT机及以后，不支持20mA电流环接口，使用DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的9个信号。DB-9型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信号完全不同。因此，若与配接DB-25型连接器的DCE设备连接，必须使用专门的电缆线。

　　电缆长度：在通信速率低于20kb/s时，RS-232C 所直接连接的最大物理距离为15m（50英尺）。

　　最大直接传输距离说明：RS-232C标准规定，若不使用MODEM，在码元畸变小于4%的情况下，DTE和DCE之间最大传输距离为15m（50英尺）。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF。

3、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，即当终端准备要接收MODEM传来的数据时，使该信号有效（ON状态），请求MODEM发送数据。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，是与请求发送信号RTS相应的信号。当MODEM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数据发送准备好，Data Set Ready。

　　DTR数据终端准备好，Data Terminal Ready。

　　RTSDTE请求DCE发送（Request To Send）。

　　CTSDCE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。

4、RS-232的接线

　　在工程当中经常会用到232口，一般是圆头8针与D型9针两种串口。在一定的条件下，必须要自己制作一个相应的"圆头或者是D型的"232串口。

　　RS232C串口通信接线方法（三线制）

　　首先，串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现：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

　　同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连对9针串口和25针串口，均是2与3直接相连；

　　两个不同串口（不论是同一台计算机的两个串口或分别是不同计算机的串口）

　　DB9-DB9

　　2-3,3-2,5-5

　　DB25-DB25

　　2-3,3-2,7-7

　　DB9-DB25

　　2-2,3-3,5-7

　　上面是对微机标准串行口而言的，还有许多非标准设备，如接收GPS数据或电子罗盘数据，只要记住一个原则：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。

　　8针圆形串口接线：2"逻辑地"，4"TXD",7"RXD"。

　　9针D型串口：2"RXD"，3"TXD"，5"逻辑地"。

编辑本段RS-232-RS-485

　　RS-485总线，在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线

　　RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。

　　RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。

　　RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

编辑本段RS-422-RS-485接口

　　RS-422的电气性能与RS-485完全一样。主要的区别在于：

　　RS-422有4根信号线：两根发送（Y、Z）、两根接收（A、B）。由于RS-422的收与发

　　是分开的所以可以同时收和发（全双工）。

　　RS-485有2根信号线：发送和接收都是A和B。由于RS-485的收与发是共用两根线所

　　以不能够同时收和发（半双工）。

编辑本段25芯针转换为9芯针

　　25芯接口 9芯接口

　　2　3

　　3　2

　　4　7

　　5　8

　　6　6

　　7　5

　　8　1

　　20　4

　　22　9

编辑本段RS-232-RS-232C接口定义（25芯）

　　针脚定义 符号

　　1 频蔽地线

　　2 发送数据 TXD

　　3 接收数据 RXD

　　4 发送请求RTS

　　5 发送清除 CTS

　　6 数据准备好 DSR

　　7 信号地 SG

　　8 载波检测 DCD

　　9 发送返回（+)

　　10 未定义

　　11 数据发送（-)

　　12~17 未定义

　　18 数据接收（+)

　　19 未定义

　　20 数据终端准备好 DTR

　　21 未定义

　　22 振铃 RI

　　23~24 未定义

　　25 接收返回（-)

　　Pin 1 Protective Ground

　　Pin 2 Transmit Data

　　Pin 3 Received Data

　　Pin 4 Request To Send

　　Pin 5 Clear To Send

　　Pin 6 Data Set Ready

　　Pin 7 Signal Ground

　　Pin 8 Received Line Signal Detector

　　(Data Carrier Detect)

　　Pin 20 Data Terminal Ready

　　Pin 22 Ring Indicator

编辑本段RS-232-RS-232C接口定义（9芯）

　　

针脚	信号	定义	作用
1	DCD	载波检测	Received Line Signal Detector(Data Carrier Detect)
2	RXD	接收数据	Received Data
3	TXD	发送数据	Transmit Data
4	DTR	数据终端准备好	Data Terminal Ready
5	SGND	信号地	Signal Ground
6	DSR	数据准备好	Data Set Ready
7	RTS	请求发送	Request To Send
8	CTS	清除发送	Clear To Send
9	RI	振铃提示	Ring Indicator

编辑本段RS-232-缺点

　　（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。

　　（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps；因此在CPLD开发板中，综合程序波特率只能采用19200，也是这个原因。

　　（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。

　　（4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在15米左右。

 

RS232，RS485波形分析

经常遇到初学者，对单片机串行通讯出了问题不知道如何办的情况。其实最有效的调试方法是用示波器观察收发数据的波形。通过观察波形可以确定以下情况：  1. 是否有数据接收或发送；  2. 数据是否正确；  3. 波特率是否正确；  一、串行数据的格式 异步串行数据的一般格式是：起始位+数据位+停止位，其中起始位1 位，数据位可以是5、6、7、8位，停止位可以是1、1.5、2位。 起始位是一个值为0的位，所以对于正逻辑的TTL电平，起始位是一位时间的低电平；停止位是值为1的位，所以对于正逻辑的TTL电平，停止位是高电平。线路路空闲或者数据传输结束，对于正逻辑的TTL电平，线路总是1。对于负逻辑(如RS-232电平)则相反。        例如，对于16进制数据55aaH，当采用8位数据位、1位停止位传输时，它在信号线上的波形如图1(TTL电平)和图2(RS-232电平)所示。 （先传第一个字节55，再传第二个字节aa，每个字节都是从低位向高位逐位传输） 图1 TTL电平的串行数据帧格式(55aah) 图2 RS-232电平的串行数据帧格式(55aah) 二、根据波形图计算波特率 如图3是图1在示波器中的显示示意，其中灰色线是示波器的时间分度线，此时假设是200us/格。 图3 波特率计算示意图        可以看了，第一个字节的10位(1位起始位，8位数据位和1位停止位)共占约1.05ms，这样可计算出其波特率约为： 10bit / 1.05ms X 1000 ≈ 9600 bit/s        如果上图中的时间轴是100us/格，同样可以计算出波特率应是19200bit/s。        当通讯不正常，又能观察到波形时，就可根据上述方法，从波形图计算一下波特率是否正确。 三、根据波形图判断RS-485收发数据的正确与否        RS-485是一种半双工的串行通讯方式（RS-422为全双工），485电平芯片所以要正确接收和发送数据，必需保证控制信号和数据的同步，否则要么发送数据丢失，要么接收数据可能丢失。        RS-485发送数据时的正确时序如图4所示。 图4 RS-485的正确发送数据时序     在图4中，发送控制信号的宽度基本与数据信号的宽度一致，所以能保证发送数据的正确和发送后及时转为接收。       图5 和图6 分别是控制信号太短和控制信号太长的情况。 图5 RS-485控制信号太短时的时序 图6 RS-485控制信号太短时的时序     在图5中，由于控制信号关闭过早，则第二个字节的后两位将发送错误；在图6中，由于控制信号关闭过迟，使485芯片在发送数据后，不能及时转到接收状态，此时总线若有数据过来，则本单元将不能正确接收。     总结：只要掌握上述波形分析方法，任何异步串行数据的接收和发送问题，基本都可以得到解决。

RS485电平和RS422电平：由于两者均采用差分传输（平衡传输）的方式，所以它们的电平方式，一般有两个引脚 A,B 发送端 AB间的电势差U为UB-UA: ＋2 ～ ＋6v : 1 ，－2 ～ －6v : 0 ，接收端 AB间的电势差U为：大于 ＋200mv: 1 ，小于 －200mv: 0 ，定义逻辑1为B>A的状态，定义逻辑0为B<A的状态 ，AB之间的电压差不小于200mv 。 
USB电平：电源线是5V，为USB设备提供最大500mA的电流，它与数据线上的电平无关，数据线是差分信号，通常D+和D-在+400mV~-400mV间变化,在传统的单端（Single-ended）通信中，一条线路来传输一个比特位。高电平表示1，低电平表示0。倘若在数据传输过程中受到干扰，高低电平信号完全可能因此产生突破临界值的大幅度扰动，一旦高电平或低电平信号超出临界值，信号就会出错。在差分传输电路中，输出电平为正电压时表示逻辑“1”，输出负电压时表示逻辑“0”，而输出“0”电压是没有意义的，它既不代表“1”，也不代表“0”。而差分通信中，干扰信号会同时进入相邻的两条信号线中，在信号接收端，两个相同的干扰信号分别进入差分放大器的两个反相输入端后，输出电压为0。所以说，差分信号技术对干扰信号具有很强的免疫力。对于串行传输来说，LVDS能够低于外来干扰；而对于并行传输来说，LVDS可以不仅能够抵御外来干扰，还能够抵御数据传输线之间的串扰。因为上述原因，实际电路中只要使用低压差分信号（Low Voltage Differential Signal，LVDS），350mV左右的振幅便能满足近距离传输的要求。假定负载电阻为100Ω，采用LVDS方式传输数据时，如果双绞线长度为10m，传输速率可达400 Mbps；当电缆长度增加到20m时，速率降为100 Mbps；而当电缆长度为100m时，速率只能达到10 Mbps左右。

RS232 可做到双向传输，全双工通讯 最高传输速率 20kbps 。

422    只能做到单向传输，半双工通讯，最高传输速率10Mbps 。

485    双向传输，半双工通讯, 最高传输速率10Mbps 。