RS-232串行接口RS-232是在任何時候都常用的接口之一。它不僅已經被內置于每臺PC，而且已被內置于從微控制器到主機的多種類型的電腦和與它們連接的設備。RS-232的最通常得用處是連接到一個Modem，其他擁有RS-232接口的設備包括打印機，數據采集模塊，測試裝置和控制回路。你也可以將RS-232用在任何類型得計算機之間的簡單連接中。RS-232是設計來處理兩臺設備之間的通信的，距離限制為50到100f，這決定于波特率和電纜類型。因為RS-232端口被廣泛應用，它的另一個用途是與一個將這個接口轉換成另一種類型的適配器相連。例如，一個簡單的回路將一個RS-232端口轉換成一個RS-485端口，這個端口可以和多臺設備相連并且可以使用更長的導線連線。RS-232連接使用非平衡導線。盡管一個非平衡的狀態聽起來像是一些應該避免的東西，在這里它僅僅是指導線中的信號的電氣特性。在一條非平衡導線中，信號電壓加到一條導線上，所有的信號電壓都使用一個公共的接地線。這種類型的接口的另一個術語是單端。特性RS-232有幾個優點：它是無處不在的。每一臺PC機都有一個或更多的RS-232端口。更新的計算機現在支持其他諸如USB這樣的串行接口，但是RS-232可以做很多USB無法做的事情。在微控制器中，接口芯片使得將一個5V串口轉換成RS-232變得很容易。連接距離可以達到50到100ft。大多數的外設接口都不會用于太長的距離。USB連接最長可以達到16ft，PC機的并口打印機接口與主機的距離可以達到10到15ft，或者利用IEEE-1284B型驅動器可以達到30ft。但是RS-232可以使用更長的電纜。如果每一個RS-232端口與一個Modem相連，你可以使用電話網在世界范圍內發送數據。對于一個雙向連接，你只需要3條導線。一個并行連接一般需要8條數據線，兩條或者更多的控制信號線，和幾條接地線。所有的導線和更大的連接器使得價格累計起來就比較高了。RS-232的缺點包括以下這些：如果連接的另一頭需要并行數據，它不得不將這個串口數據轉換成并行數據。但是利用一個UART，這很容易實現。串口是如此的有用，以至于尋找一個未用的串口可能會比較困難。PC機可以有多個串口，但是一個系統可能無法為每一個串口分配一個唯一的中斷請求信號。大多數的微控制器只有一個硬件串口。在一個連接中不能有超過2臺以上的設備。指定的最大數據傳輸速率是每秒20000位。但是，很多接口芯片可以超過這個數值，尤其是在短程連接上。很長的連接需要一個不同的接口。雙向RS-232通信的3個基本信號如下：TD：將數據從DCE傳輸到DCE也被稱作TX和TXD。RD：將數據從DCE傳輸到DTE。也被稱作RX和RXD。SG：信號地。也被稱作GND和SGND。電壓RS-232的邏輯電平用正負電壓表示，而不是只用5VTTL和CMOS邏輯的正電壓信號表示。在一個RS-232的數據輸出（TD），一個邏輯0被定義為等于或者高于+5V，而一個邏輯1被定義為等于-5V或者比低于-5V。換言之，信號使用負邏輯，在這種邏輯中，負的電壓為邏輯1。控制信號使用相同的電壓，但是使用的是正邏輯。一個正的電壓表示這項功能為開，而一個負的電壓表示這個功能為關。RS-232接口芯片反向轉換這些信號。在一個UART的輸出引腳，一個邏輯1數據位或者一個關控制信號接近于5V，它在RS-232的接口產生一個負電壓。一個邏輯0數據位或者一個開控制信號接近于0V，它在RS-232接口產生一個正電壓。因為一個RS-232接收器可能位于一條長電線纜的末端，等到信號到達接收者的時候，它的電壓可能已經削弱了或者加載了噪聲信號。考慮到這種情況，在接受方最低要求的電壓要比在驅動器處要低。一個比+3V高得多的輸入在RD處是一個邏輯0，或者在一個控制輸入處是一個開。一個比-3V要低得多的輸入在RD處為一個邏輯1，或者在一個控制輸入處為一個關。根據這個標準，在-3V和+3V之間的一個輸入的邏輯電平沒有定義。噪聲容限，或者電壓容限，是輸出電壓和輸入電壓的區別所在。RS-232的大電壓波動導致一個比5VTTL邏輯寬得多的噪聲容限。例如，即便一個RS-232驅動器的輸出為最小的+5V，它也會在接受方削弱或者噪聲峰值大到2V，并且仍舊是一個有效邏輯0。很多RS-232輸出有更寬的電壓波動：9V和12V是很平常的事情。這些都導致更寬的噪聲容限。最大允許的電壓波動是15V，盡管接受方必須不受任何損害地處理高達25V的電壓。使用的另外兩個與RS-232有關的術語是Mark和Space。Space是邏輯0，而Mark是邏輯1。這兩個術語是多年以前機械記錄儀二進制數據的，他們分別代表物理標記和空白。計時限制TIA/EIA-232包括最小和最大計時規定。所有的RS-232接口芯片都符合這個規定。指定的旋轉速度限制了接口的最大比特率。旋轉率是當輸出切換時電壓變化的快慢的量度，并且描述了一個輸出的電壓變化的瞬間速度。一個RS-232驅動器的旋轉速度必須是每毫秒30V或者更少。限制旋轉速度的好處是它通過事實上消除由于電壓偏轉引發的問題來改進信號質量，電壓偏移發生在傳輸有著快速上升和下降節拍的信號的長距離連線上。但是旋轉速度也限制了一個連接的最大速度。在30V/us的速度下，一個輸出需要0.3us從+5V切換到-5V。RS-232的規定的最大波特率為20kbps，這個速度轉換成一個比特寬度為50us，或者在允許的最快旋轉速度下為166倍的切換時間。事實上，因為UART在位的中間附近讀取輸入數據，并且還因為大多數的時間參考時鐘是非常準確的，你可以安全的使用短到5到10倍的切換時間的位的寬度。考慮到這些，有的接口芯片允許115kbps或者更高的波特率，即使這違反了這個標準的建議。除了有一個最大的切換速度之外，RS-232驅動器還必須符合最低標準以確保信號不在邏輯狀態之間的未定義區域停留。對于控制信號和其他40bps和更低的信號，信號線必須花費不超過1ms的時間在有效的邏輯1和邏輯0之間的傳送區域，對于其他數據和時間信號，這個限制是4%的位寬，或者在20bps下為2us。信號的上升和下降次數也要盡可能的接近相等。在5V邏輯和RS-232之間轉換很多微控制器有異步串口，但是它們的輸出和輸入使用5V邏輯而不是使用RS-232電壓。將5V落連接到一個RS-232端口需要轉換到RS-232電平和從RS-232電平轉換到5V邏輯。利用5V邏輯，我假定了TTL或者CMOS邏輯芯片使用的邏輯電平，這些芯片是由一個單一的+5V電源供電，信號電平以接地電平作為參考。對于TTL邏輯，一個邏輯低輸入不高于0.8V。一個邏輯高輸出必須至少為2.4V，而一個邏輯高輸入必須至少為2V。利用這些邏輯電平，一個接口可以有0.4V的噪聲信號而不至于產生錯誤。這些邏輯電平應用在初期的，標準的7400系列的TTL邏輯和他的派生系列，包括74LS74F和74ALSTTL。較早的利用NMOS技術制造的微控制器也使用這些邏輯電平。大多數的CMOS芯片定義了不同的邏輯電平，并且有更寬的噪聲容限。一個邏輯低CMOS輸出不高于0.1V，而一個邏輯低輸入可以高達20%的電源電壓，或者對于5V的電源輸入可以達到1V。一個邏輯高輸出至少為4.9V，而一個邏輯高輸入必須至少達到電源電壓的70%，或者對于5V電源輸入而言達到3.5V。使用這樣的邏輯電平的系列包括4000系列，74HC和74AC。有的CMOS芯片有TTL兼容輸出。這是得他們可以直接和CMOS或者TTL邏輯項鏈。遵循這個慣例的芯片包括74HCT邏輯系列和大多數的微控制器。RS-232InterfaceRS-232isoneofthenormallyusedinterfacesatanytime,itnotonlybuiltineveryPC-set,butalsobuiltinanytypesofcomputerswhicharefrommicrocontrollertohostcomputers,andequipmentconnectedwiththem.ThegeneralusageofRS-232istoconnectamodern,theotherarrangementswithRS-232interfacesincludeprinter,datacollectionmodule,testingdeviceandcontrolloop.RS-232canbealsousedinthesimplelinkofanytypeofcomputer.RS-232isdesignedtodealwiththecommunicationbetweentwoarrangementswithdistancelimitationfrom50to100ft,whichdependonPotterrateandtypeofelectriccable.BecauseofwideapplicationofRS-232port,itsotherusageistolinkanothertypeofadapterconvertedformtheport.Forexample,asimpleloopchangesaRS-232intoaRS-485port.Theportcanbelinkwithseveraldevicesbymeansofalonglead.Non-equilibriumleadisusedtolinkedtoRS-232.Althoughnon-equilibriumshouldsomethingavoidable,itonlyreferstotheelectricpropertyofthesignalinlead.Inanon-equilibriumlead,signalvoltageisappliedtoanotherlead,allhasanothertechnicalterm“signalend”.AdvantagesinRS-232RS-232isusedeverywhere.EveryPC-sethasoneormoreRS-232ports.TherenewedcomputerssustainotherserialinterfaceslikeUSB.ButRS-232candomanythingswhichUSBcantdo.Inthemicro-controllerinterfacechipcanbeeasilyusedtochangeintoRS-232.Thejointingdistancecanreach50-100ft.Manyexternalinterfacesarenotusedfortoolongdistance.ThelongestdistancejointofUSBcanreach16ft.ThedistancebetweenparallelprinterinterfaceonthePC-setandthehostcomputercanreach10to15ft,or30ftbyusingTypeTEEE-1284Bdriver.ButRS-232canusethelongerelectriccable.IfeveryRS-232portislinkedwithamodern,Telephonenetworkcanusedtosenddataintherageoftheworld.Foradoublelink,3leadsareneeded.Aparallelcircuitgenerallyneeds8datalines,twoormorecontrolsignallinesandgroundwires。Itismoreexpensiveifmoreleadsandbiggerconnectorsareused.DisadvantagesinRS-232Ifonesideoflinkneedsparalleldata,ithastotransformserialintoparalleldata.ButifitiseasilyrealizedaUARTisused.Becauseoftheserialportsouseful,itismaybehardertolookforafreeserialportPC-setmayhavemanyserialports,butasystemmaybecantdistributeasolebreakingenquiringsignaltoeveryserialport.Mostmicro-controlleronlyhasonehardwareserialport.Nomorethan2setinon