1、串口通訊RS-232-C詳解（一）  2003-4-19  電子工程師網站串行通信接口標準經過使用和發展，目前已經有幾種。但都是在RS-232標準的基礎上經過改進而形成的。所以，以RS-232C為主來討論。RS-323C標準是美國EIA(電子工業聯合會）與BELL等公司一起開發的1969年公布的通信協議。它適合于數據傳輸速率在020000b/s范圍內的通信。這個標準對串行通信接口的有關問題，如信號線功能、電器特性都作了明確規定。由于通行設備廠商都生產與RS-232C制式兼容的通信設備，因此，它作為一種標準，目前已在微機通信接口中廣泛采用。 在討論RS-2

2、32C接口標準的內容之前，先說明兩點： 首先，RS-232-C標準最初是遠程通信連接數據終端設備DTE(Data Terminal Equipment)與數據通信設備DCE（Data Communication Equipment)而制定的。因此這個標準的制定，并未考慮計算機系統的應用要求。但目前它又廣泛地被借來用于計算機（更準確的說，是計算機接口）與終端或外設之間的近端連接標準。顯然，這個標準的有些規定及和計算機系統是不一致的，甚至是相矛盾的。有了對這種背景的了解，我們對RS-232C標準與計算機不兼容的地方就不難理解了其次，RS-232C標準中所提到的“發送”和“接收”，都是站在DTE立場

3、上，而不是站在DCE的立場來定義的。由于在計算機系統中，往往是CPU和I/O設備之間傳送信息，兩者都是DTE，因此雙方都能發送和接收。 一、RS-232-CRS-232C標準（協議）的全稱是EIA-RS-232C標準，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國電子工業協會，RS（ecommeded standard）代表推薦標準，232是標識號，C代表RS232的最新一次修改（1969），在這之前，有RS232B、RS232A。它規定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。常用物理標準還有有EIA�RS-232-C、EIA&

4、#0;RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。 這里只介紹EIA�RS-232-C（簡稱232，RS232）。 例如，目前在IBM PC機上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。1.電氣特性 EIA-RS-232C對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規定。在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V-15V邏輯0(SPACE)=+315V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號有效（接通，ON狀態，正電壓）+3V+15V信號無效（斷開，OFF狀態，負電壓)=-3V-15V圖1以上規定說明了RS

5、-323C標準對邏輯電平的定義。對于數據（信息碼）：邏輯“1”（傳號）的電平低于-3V，邏輯“0”（空號）的電平告語+3V；對于控制信號；接通狀態（ON）即信號有效的電平高于+3V，斷開狀態(OFF)即信號無效的電平低于-3V，也就是當傳輸電平的絕對值大于3V時，電路可以有效地檢查出來，介于-3+3V之間的電壓無意義，低于-15V或高于+15V的電壓也認為無意義，因此，實際工作時，應保證電平在±(315)V之間。EIA-RS-232C與TTL轉換：EIA-RS-232C是用正負電壓來表示邏輯狀態，與TTL以高低電平表示邏輯狀態的規定不同。因此，為了能夠同計算機接口或終端的TTL器件連

6、接，必須在EIA-RS-232C與TTL電路之間進行電平和邏輯關系的變換。實現這種變換的方法可用分立元件，也可用集成電路芯片。目前較為廣泛地使用集成電路轉換器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL電平到EIA電平的轉換，而MC1489、SN75154可實現EIA電平到TTL電平的轉換。MAX232芯片可完成TTLEIA雙向電平轉換，圖1顯示了1488和1489的內部結構和引腳。MC1488的引腳(2)、(4,5)、(9,10)和(12,13)接TTL輸入。引腳3、6、8、11輸出端接EIA-RS-232C。MC1498的14的1、4、10、13腳接EIA輸入，而3、6、8、11腳接

7、TTL輸出。具體連接方法如圖2所示。圖中的左邊是微機串行接口電路中的主芯片UART，它是TTL器件，右邊是EIA-RS-232C連接器，要求EIA高電壓。因此，RS-232C所有的輸出、輸入信號都要分別經過MC1488和MC1498轉換器，進行電平轉換后才能送到連接器上去或從連接器上送進來。圖22、連接器的機械特性：連接器：由于RS-232C并未定義連接器的物理特性，因此，出現了DB-25、DB-15和DB-9各種類型的連接器，其引腳的定義也各不相同。下面分別介紹兩種連接器。（1）DB-25： PC和XT機采用DB-25型連接器。DB-25連接器定義了25根信號線，分為4組：異步通信的9個電壓

8、信號（含信號地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，2220mA電流環信號 9個（12，13，14，15，16，17，19,23，24）空6個（9，10，11，18，21，25）保護地（PE）1個，作為設備接地端（1腳）DB-25型連接器的外形及信號線分配如圖3所示。注意，20mA電流環信號僅IBM PC和IBM PC/XT機提供，至AT機及以后，已不支持。圖3（2）DB-9連接器在AT機及以后，不支持20mA電流環接口，使用DB-9連接器，作為提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2兩個串行接口的連接器。它只提供異步通信的9個信號。DB-25型連接器的引腳分配與DB-25型引腳信號完全

9、不同。因此，若與配接DB-25型連接器的DCE設備連接，必須使用專門的電纜線。電纜長度：在通信速率低于20kb/s時，RS-232C所直接連接的最大物理距離為15m（50英尺）。最大直接傳輸距離說明：RS-232C標準規定，若不使用MODEM，在碼元畸變小于4%的情況下，DTE和DCE之間最大傳輸距離為15m（50英尺）。可見這個最大的距離是在碼元畸變小于4%的前提下給出的。為了保證碼元畸變小于4%的要求，接口標準在電氣特性中規定，驅動器的負載電容應小于2500pF。3、RS-232C的接口信號RS-232C規標準接口有25條線，4條數據線、11條控制線、3條定時線、7條備用和未定義線，常用的

10、只有9根，它們是（1）聯絡控制信號線：數據裝置準備好（Data set ready-DSR)有效時（ON）狀態，表明MODEM處于可以使用的狀態。數據終端準備好(Data set ready-DTR)有效時（ON）狀態，表明數據終端可以使用。這兩個信號有時連到電源上，一上電就立即有效。這兩個設備狀態信號有效，只表示設備本身可用，并不說明通信鏈路可以開始進行通信了，能否開始進行通信要由下面的控制信號決定。請求發送(Request to send-RTS)用來表示DTE請求DCE發送數據，即當終端要發送數據時，使該信號有效（ON狀態），向MODEM請求發送。它用來控制MODEM是否要進入發送狀態。

11、允許發送（Clear to send-CTS）用來表示DCE準備好接收DTE發來的數據，是對請求發送信號RTS的響應信號。當MODEM已準備好接收終端傳來的數據，并向前發送時，使該信號有效，通知終端開始沿發送數據線TxD發送數據。這對RTS/CTS請求應答聯絡信號是用于半雙工MODEM系統中發送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統中作發送方式和接收方式之間的切換。在全雙工系統中，因配置雙向通道，故不需要RTS/CTS聯絡信號，使其變高。接收線信號檢出(Received Line detection-RLSD)用來表示DCE已接通通信鏈路，告知DTE準備接收數據。當本地的MODEM收到由通信鏈

12、路另一端（遠地）的MODEM送來的載波信號時，使RLSD信號有效，通知終端準備接收，并且由MODEM將接收下來的載波信號解調成數字兩數據后，沿接收數據線RxD送到終端。此線也叫做數據載波檢出(Data Carrier dectection-DCD）線。振鈴指示(Ringing-RI)當MODEM收到交換臺送來的振鈴呼叫信號時，使該信號有效（ON狀態），通知終端，已被呼叫。（2）數據發送與接收線：發送數據(Transmitted data-TxD)通過TxD終端將串行數據發送到MODEM，(DTEDCE)。接收數據(Received data-RxD)通過RxD線終端接收從MODEM發來的串行數

13、據，(DCEDTE)。（3）地線有兩根線SG、PG信號地和保護地信號線，無方向。上述控制信號線何時有效，何時無效的順序表示了接口信號的傳送過程。例如，只有當DSR和DTR都處于有效（ON）狀態時，才能在DTE和DCE之間進行傳送操作。若DTE要發送數據，則預先將DTR線置成有效(ON)狀態，等CTS線上收到有效(ON)狀態的回答后，才能在TxD線上發送串行數據。這種順序的規定對半雙工的通信線路特別有用，因為半雙工的通信才能確定DCE已由接收方向改為發送方向，這時線路才能開始發送。2個數據信號：發送TXD；接收RXD。1個信號地線：SG。6個控制信號：DSR��數傳機

14、（即modem）準備好，Data Set Ready.DTR��數據終端（DTE，即微機接口電路，如Intel8250/8251,16550）準備好，Data Terminal Ready。RTS��DTE請求DCE發送(Request To Send)。CTS��DCE允許DTE發送（Clear To Send）,該信號是對RTS信號的回答。DCD��數據載波檢出，Data Carrier Detection當本地DCE設備（Modem）收到對方的DCE設備送來的載波信號時，使DC

15、D有效，通知DTE準備接收， 并且由DCE將接收到的載波信號解調為數字信號， 經RXD線送給DTE。RI��振鈴信號 Ringing當DCE收到交換機送來的振鈴呼叫信號時，使該信號有效，通知DTE已被呼叫。串口通訊RS-232-C詳解（二）  2003-4-19  電子工程師網站一、遠距離通信 第1和第2中情況是屬于遠距離通信（傳輸距離大于15m的通信）的例子，故一般要加調制解調器MODEM，因此使用的信號線較多。注意：在以下各圖中，DTE信號為RS-232-C信號，DTE與計算機間的電平轉換電路未畫出。 1、采用Modem(

16、DCE)和電話網通信時的信號連接： 若在雙方MODEM之間采用普通電話交換線進行通信，除了需要28號信號線外還要增加RI(22號)和DTR(20號)兩個信號線進行聯絡，如圖1所示。圖1 DSR、DTR：數傳機（DCE）準備好、數據終端（DTE）準備好，只表示設備本身可用。 首先，通過電話機拔號呼叫對方，電話交換臺向對方發出拔號呼叫信號，當對方DCE收到該信號后，使RI（振鈴信號）有效，通知DTE，已被呼叫。當對方“摘機”后，兩方建立了通信鏈路。 若計算機要發送數據至對方，首先通過接口電路（DTE）發出RTS（請求發送）信號。此時，若DCE（Modem）允許傳送，則向DTE回答CTS（允許發送）

17、信號。一般可直接將RTS/CTS接高電平，即只要通信鏈路已建立，就可傳送信號。（RTS/CTS可只用于半雙工系統中作發送方式和接收方式的切換。 當DTE獲得CTS信號后，通過TXD線向DCE發出串行信號，DCE（Modem）將這些數字信號調制成模擬信號（又稱載波信號），傳向對方。 計算機向DTE“數據輸出寄存器”傳送新的數據前，應檢查Modem狀態和數據輸出寄存器為空。當對方的DCE收到載波信號后，向對方的DTE發出DCD信號（數據載波檢出），通知其DTE準備接收，同時，將載波信號解調為數據信號，從RXD線上送給DTE，DTE通過串行接收移位寄存器對接收到的位流進行移位，當收到1個字符的全部位

18、流后，把該字符的數據位送到數據輸入寄存器，CPU可以從數據輸入寄存器讀取字符。 2、采用專用電話線通信：在通信雙方的MODEM之間采用電話線進行通信，則只要使用28號信號線進行聯絡與控制。不需要電話機、振鈴信號RI和DTR信號，其信號線的連接如圖2那樣。 圖2 二、近距離通信： 當通信距離較近時，可不需要Modem，通信雙方可以直接連接，這種情況下，只需使用少數幾根信號線。最簡單的情況，在通信中根本不需要RS-232C的控制聯絡信號，只需三根線（發送線、接收線、信號地線）便可實現全雙工異步串行通信，即是這里要討論的第一種情況。 無Modem時，最大通信距離按如下方式計算： RS-232C標準規

19、定：當誤碼率小于4%時，要求導線的電容值應小于2500PF。對于普通導線，其電容值約為170PF/M。則允許距離L=2500PF/（170PF/M）=15M 這一距離的計算，是偏于保守的，實際應用中，當使用9600bps，普通雙絞屏蔽線時，距離可達3035米。 1、零Modem 的最簡連線（3線制） 圖3是零MODEM方式的最簡單連接（即三線連接），圖中的2號線與3號線交叉連接是因為在直連方式時，把通信雙方都當作數據終端設備看待，雙方都可發也可收。在這種方式下，通信雙方的任何一方，只要請求發送RTS有效和數據終端準備好DTR有效就能開始發送和接收。 圖3 （1）RTS與CTS互聯：只要請求發送

20、，立即得到允許 （2）DTR與DSR互聯：只要本端準備好，認為本端立即可以接收（DSR、數傳機準備好）。 2、零Modem標準連接： 如果想在直接連接時，而又考慮到RS-232C的聯絡控制信號，則采用零MODEM方式的標準連接方法，其通信雙方信號線安排如下1-2-3-4-5順序所演示的那樣。 無Modem的標準聯線（7線制）如圖所示： 從中可以看出，RS-232C接口標準定義的所有信號線都用到了，并且是按照DTE和DCE之間信息交換協議的要求進行連接的，只不過是把DTE自己發出的信號線送過來，當作對方DCE發來的信號，因此，又把這種連接稱為雙叉環回接口。 雙方的握手信號關系如下（注：甲方乙方并

21、未在圖中標出）： （1）當甲方的DTE準備好，發出DTR信號，該信號直接聯至乙方的RI（振鈴信號）和DSR（數傳機準備好）。即只要甲方準備好，乙方立即產生呼叫（RI）有效，并同時準備好（DSR）。盡管此時乙方并不存在DCE（數傳機）。（2）甲方的RTS和CTS相連，并與乙方的DCD互連。即：一旦甲方請求發送（RTS），便立即得到允許（CTS），同時，使乙方的DCD有效，即檢測到載波信號。 （3）甲方的TXD與乙方的RXD相連，一發一收。 1234RS-232接口定義及連線RS-232接口又稱之為RS-232口、串口、異步口或一個COM（通信）口。"RS-232"是其最明確的

22、名稱。 在計算機世界中，大量的接口是串口或異步口，但并不一定符合RS-232標準，但我們也通常認為它是RS-232口。 嚴格地講RS-232接口是DTE（數據終端設備）和DCE（數據通信設備）之間的一個接口，DTE包括計算機、終端、串口打印機等設備。DCE通常只有調制解調器（MODEM）和某些交換機COM口是DCE。標準指出DTE應該擁有一個插頭（針輸出），DCE擁有一個插座（孔輸出）。這經常被制造商忽視（如:WYSE終端就是孔輸出DTE串口）但影響不大，只要搞清楚DCE、DTE就行了，然后按照標準接線圖接線就不會錯了。（DTE、DCE 引腳定義相同）RS-232接口引腳定義串口、并口連接線大

23、全在電腦的使用中往往會遇到各種各樣的連接線。這些連接線外觀上好像都差不多，但內部結構完全不同并且不能混用。如果在使用中這些連接線壞了，往往很多使用者都不知道應該怎么辦，下面就給出這些常見的連接線的連線方法以便于修理或查找故障。在介紹之前先對一些市場常用名詞做出解釋。現在所有的接頭都可以分為公頭和母頭兩大類。 公頭：泛指所有針式的接頭。 母頭：泛指所有插槽式的接頭。 所有接頭的針腳有統一規定，在接頭上都印好了的，連接時要注意查看。在接線時沒有提及的針腳都懸空不管。下面給出串口，并口各針腳功能表以供高級用戶維護電纜或接頭時使用。串口中斷服務函數集/串口中斷服務程序，僅需做簡單調用即可完成串口輸入輸

24、出的處理/出入均設有緩沖區，大小可任意設置。/可供使用的函數名:/char getbyte(void);從接收緩沖區取一個byte,如不想等待則在調用前檢測inbufsign是否為1。/getline(char idata *line, unsigned char n); 獲取一行數據回車結束，必須定義最大輸入字符數/putbyte(char c);放入一個字節到發送緩沖區/putbytes(unsigned char *outplace,j);放一串數據到發送緩沖區，自定義長度/putstring(unsigned char code *puts);發送一個定義在程序存儲區的字符串到串口/p

25、uthex(unsigned char c);發送一個字節的hex碼，分成兩個字節發。/putchar(uchar c,uchar j);輸出一個無符號字符數的十進制表示，必須標示小數點的位置,自動刪除前面無用的零/putint(uint ui,uchar j);輸出一個無符號整型數的十進制表示，必須標示小數點的位置,自動刪除前面無用的零/delay(unsigned char d); 延時n x 100ns/putinbuf(uchar c);人工輸入一個字符到輸入緩沖區/CR;發送一個回車換行/*#include <w77e58.h> #define uchar unsigne

26、d char#define uint unsigned int#define OLEN 32 /* size of serial transmission buffer */idata unsigned char outbufOLEN; /* storage for transmission buffer */unsigned char idata *outlast=outbuf; /最后由中斷傳輸出去的字節位置 unsigned char idata *putlast=outbuf; /最后放入發送緩沖區的字節位置 #define ILEN 12 /* size of serial rece

27、iving buffer */idata unsigned char inbufILEN; unsigned char idata *inlast=inbuf; /最后由中斷進入接收緩沖區的字節位置unsigned char idata *getlast=inbuf; /最后取走的字節位置 bit outbufsign0; /最后一個數據覵BUF發完標志 發完0bit outbufsign; /輸出緩沖區非空標志 有=1 bit inbufsign; /接收緩沖區非空標志 有=1bit inbufful; /輸入緩沖區滿標志 滿=1#define CR putstring("rn&q

28、uot;) /CR=回車換行</P><P>/*/延時n x 100ns void delay(unsigned char d) /在源程序開頭定義是否用w77e58或22。1184M晶振unsigned char j;do d-; </P><P>/110592 & 89c52#ifndef cpuw77e58 #ifndef xtal221184 j=21; /k=38 cpu80320 100us k=21 cpu 8052#else j=42; #endif#else#ifndef xtal221184j=38;#elsej=76;

29、#endif#endifdo j-; while(j!=0);while(d!=0); /* /放入一個字節到發送緩沖區</P><P>putbyte(char c) uchar i,j;ES=0; /*暫停串行中斷，以免數據比較時出錯? */if (outlast=putlast)while ( (outlast-putlast)=2) && (outlast > putlast ) | (outlast < putlast) && (OLEN-(putlast-outlast)=2) ES=1; c+;c-;ES=0;/ i

30、=(0-TH1);/ doi-;j=39; do j-;while(j!=0); while(i!=0); /i=39 *putlast=c; /放字節進入緩沖區putlast+; /發送緩沖區指針加一if (putlast=outbuf+OLEN) putlast=outbuf; /指針到了頂部換到底部outbufsign=1;if (!outbufsign0) outbufsign0=1;TI=1; /緩沖區開始為空置為有，啟動發送ES=1;/*/放一串數據到發送緩沖區putbytes(unsigned char *outplace,unsigned char j) int i;for(i

31、=0;i<j;i+)putbyte(*outplace);outplace+;/*/輸出一個無符號字符數的十進制表示，必須標示小數點的位置,自動刪除前面無用的零/例如putchar(0x32,2),輸出"4.8"./putchar(0x32,3),輸出"0.48"./putchar(0x32,1),輸出"48".putchar(uchar c,uchar j)uchar idata free4;uchar data i; i=0; freei+=(c/100+0x30);if (j=3) freei+='.' f

32、reei+=(c%100)/10+0x30;if (j=2) freei+='.'if (j=2 && freei-3=0x30) freei-3=0x20;freei+=(c%10)+0x30;if (j=1 && freei-3=0x30) freei-3=0x20;if (j=1 && freei-3=0x20 && freei-2=0x30) freei-2=0x20; putbytes(free,i);</P><P>/*/輸出一個無符號整型數的十進制表示，必須標示小數點的位置,自動

33、刪除前面無用的零putint(uint ui,uchar j)uchar idata free6;uchar data i;i=0;freei+=(ui/10000+0x30);if (j=5) freei+='.'freei+=(ui%10000)/1000+0x30);if (j=4) freei+='.'if (j=4 && freei-3=0x30) freei-3=0x20;freei+=(ui%1000)/100+0x30);if (j=3) freei+='.'if (j=3 && freei-4=0

34、x30) freei-4=0x20;if (j=3 && freei-4=0x20 && freei-3=0x30) freei-3=0x20;freei+=(ui%100)/10+0x30);if (j=2) freei+='.'if (j=2 && freei-5=0x30) freei-5=0x20;if (j=2 && freei-5=0x20 && freei-4=0x30) freei-4=0x20;if (j=2 && freei-5=0x20 && f

35、reei-4=0x20 && freei-3=0x30) freei-3=0x20;freei+=(ui%10+0x30);if (j=1 && freei-5=0x30) freei-5=0x20;if (j=1 && freei-5=0x20 && freei-4=0x30) freei-4=0x20;if (j=1 && freei-5=0x20 && freei-4=0x20 && freei-3=0x30) freei-3=0x20;if (j=1 && f

36、reei-5=0x20 && freei-4=0x20 && freei-3=0x20 && freei-2=0x30) freei-2=0x20;putbytes(free,i);/*/發送一個定義在程序存儲區的字符串到串口putstring(unsigned char *puts)for (;*puts!=0;puts+) /遇到停止符0結束putbyte(*puts);/*/發送一個字節的hex碼，分成兩個字節發。unsigned char code hex_="0123456789ABCDEF" puthex(unsi

37、gned char c)int ch;ch=(c>>4)&0x0f;putbyte(hex_ch);ch=c&0x0f;putbyte(hex_ch);/*/從接收緩沖區取一個byte,如不想等待則在調用前檢測inbufsign是否為1。uchar getbyte (void) char idata c ;while (!inbufsign); /緩沖區空等待ES=0; c= *getlast; /取數據 getlast+; /最后取走的數據位置加一inbufful=0; /輸入緩沖區的滿標志清零 if (getlast=inbuf+ILEN) getlast=in

38、buf; /地址到頂部回到底部if (getlast=inlast) inbufsign=0; /地址相等置接收緩沖區空空標志，再取數前要檢該標志ES=1;return (c); /取回數據/*/接收一行數據，必須定義放數據串的指針位置和大小 del=0x7f,backspace=0x08,cr=0x0d,lf=0x0avoid getline (uchar idata *line, unsigned char n) unsigned char cnt = 0; /定義已接收的長度char c;do if (c = getbyte () = 0x0d) c = 0x00; /讀一個字節，如果是

39、回車換成結束符if (c = 0x08 | c = 0x7f) /BACKSPACE 和 DEL 的處理 if (cnt != 0) /已經輸入退掉一個字符cnt-; /總數目減一line-; /指針減一putbyte (0x08); /屏幕回顯的處理putbyte (' ');putbyte (0x08);else putbyte (*line = c); /其他字符取入，回顯line+; /指針加一cnt+; /總數目加一 while (cnt < n - 1 && c != 0x00 && c!=0x1b); /數目到了，回車或ESC停止 *line = 0; /再加上停止符0/*/人工輸入一個字符到輸入緩沖區putinbuf(uchar c)ES=0; if(!inbufful)*inlast= c; /放入數據 inlast+; /最后放入的位置加一 if (inlast=inbuf+ILEN) inlast=inbuf;/地址到頂部回到底部if (inlast=getlast) inbufful=