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无线电电子与电气工程百科全书 RS-232C 接口。 无线电电子电气工程百科全书
RS-232C接口设计用于将发送或接收数据的设备（DTE-数据终端设备，或ADF-数据传输设备；DTE-数据终端设备）连接到数据通道的终端设备（DCE；DCE-数据通信设备） ）。 ADF的作用可以是电脑、打印机、绘图仪等周边设备。 调制解调器通常充当 DCE。 连接的最终目的是连接两个 ADF。 完整的连接图如图所示。 一; 该接口允许您通过使用零调制解调器电缆直接连接设备来消除远程通信通道以及一对 DCE 设备（图 1）。
该标准描述了接口控制信号、数据传输、电气接口和连接器类型。 标准提供了异步和同步通信方式，但COM口只支持异步方式。 在功能上，RS-232C 相当于 CCITT V.24/V.28 和 C2 接口，但它们的信号名称不同。 RS-232C 标准描述了不平衡发射器和接收器 - 信号相对于公共电线 - 电路接地进行传输（平衡差分信号用于其他接口 - 例如 RS-422）。 该接口不提供设备的电流隔离。 数据输入（RxD信号）处的逻辑12（MARK状态）对应于-3至-3V的电压范围； 逻辑零 - 从 +12 到 +3 V（空间状态）。 对于控制信号输入，ON 状态（“on”）对应的范围为 +12 至 +12 V，OFF 状态（“off”）对应的范围为 -3 至 -3 V。范围为 -3 至 +3 V 是死区，它决定接收器滞后：只有在超过阈值后才会认为线路状态发生了变化（图 12）。 发射器输出端的信号电平必须在 -5 至 -5 V 和 +12 至 +2 V 范围内。所连接设备的电路接地 (SG) 之间的电位差必须小于 XNUMX V ，具有较高的电位差，可能会错误地感知信号。 请注意，TTL 电平信号（在 UART 芯片的输入和输出处）对于 TxD 和 RxD 线路以直接代码传输，对于所有其他线路以反码传输。 如果连接的设备都由交流电源供电并具有线路滤波器，则该接口假定连接的设备具有保护性接地连接。 警告！
自供电设备接口电缆的连接和断开必须在断电的情况下进行。 否则，开关时不平衡器件电位的差异可能会施加到输出或输入（这是更危险的）接口电路并禁用微电路。 RS-232C 标准规定了使用的连接器类型。 在 ADF 设备（包括 COM 端口）上，通常安装 DB-25P 插头或更紧凑的版本 - DB-9P。 25 引脚连接器没有用于同步模式所需的附加信号的引脚（大多数 XNUMX 引脚连接器不使用这些引脚）。 DB-25S 或 DB-9S 插座安装在 AKD 设备（调制解调器）上。 此规则假设 AKD 连接器可以直接连接到 ADF 连接器，也可以通过“直”母头和公头适配器电缆连接，并且引脚一对一连接。 适配器电缆也可以是 9 到 25 针连接器的适配器（图 4）。 如果 ADF 设备在没有调制解调器的情况下连接，则设备连接器（插头）通过零调制解调器电缆（Zero-modem，或 Z-modem）相互连接，该电缆两端有插座，其触点为根据图 5 所示的图表之一交叉连接。 XNUMX.
如果在任何 ADF 设备上安装了插座，则几乎 100% 必须使用直连电缆将其连接到另一台设备，类似于调制解调器连接电缆。 套接字通常安装在那些没有通过调制解调器进行远程连接的设备上。 表中。 图 1 显示了 COM 端口（以及任何其他 ADF 数据传输设备）的引脚分配。 DB-25S 连接器的引脚由 EIA/TIA-232-E 标准定义，DB-9S 连接器由 EIA/TIA-574 标准定义。 调制解调器（AKD）具有相同的电路和触点名称，但信号（输入-输出）的作用相反。 表 1. RS-232C 接口的连接器和信号
1 条 8 位多卡带状电缆。 2 用于 16 位多卡和主板端口的带状电缆。 3 用于主板上端口的带状电缆选项。 4 宽带状电缆到 25 针连接器。 与异步模式相关的RS-232C 信号子集将从PC COM 端口的角度考虑。 为了方便起见，我们将使用 COM 端口和大多数设备描述中采用的助记名称（它不同于不露面的 RS-232 和 V.24 名称）。 回想一下，控制信号的活动状态（“开”）和传输数据位的零值对应于接口信号的正电位（+3 V 以上），“关”状态和单个位对应至负电位（低于-3 V）。 表中给出了接口信号的用途。 2. 将调制解调器连接至 COM 端口时的正常控制信号顺序如图 6 所示。 XNUMX. 表 2. RS-232C 接口信号的用途
从这个序列中，零调制解调器电缆上的 DTR-DSR 和 RTS-CTS 连接变得清晰。 异步传输模式 异步传输方式是面向字节（character-oriented）的：发送信息的最小单位是一个字节（一个字符）。 字节发送格式如图 7 所示。 0. 每个字节的传输都以一个起始位开始，指示接收器开始发送，然后是数据位，可能还有一个奇偶校验位。 以停止位结束发送，这保证了发送之间的暂停。 下一个字节的起始位在停止位之后的任何时间发送，也就是说，传输之间可以有任意持续时间的暂停。 起始位始终具有严格定义的值（逻辑 8），它提供了一种简单的机制，用于将接收器与来自发送器的信号同步。 假设接收器和发送器以相同的波特率运行。 接收器的内部时钟发生器使用一个参考分频计数器，当接收到起始位时，该计数器复位为零。 该计数器生成内部选通脉冲，接收器通过该选通脉冲捕获后续接收到的位。 理想情况下，闪光灯位于位间隔的中间，即使接收器和发射器的速度略有不匹配，您也可以接收数据。 显然，在传输 5 个数据位、XNUMX 个控制位和 XNUMX 个停止位时，正确识别数据的最大允许速率失配不能超过 XNUMX%。 考虑到相位失真和内部同步计数器操作的离散性，较小的频率偏差实际上是可以接受的。 内部振荡器参考频率的分频比越小（发射频率越高），选通绑定到比特间隔中间的误差就越大，对频率一致性的要求也就越严格。 传输频率越高，边缘失真对接收信号相位的影响越大。 这些因素的相互作用导致随着交换频率的增加，对接收机和发射机频率一致性的要求也随之提高。
异步发送格式允许您检测可能的传输错误。 异步发送格式允许您检测可能的传输错误。
对于异步模式，采用了多种标准汇率：50、75、110、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600 和 115200 bps。 有时使用“波特”（baud）代替测量单位“bps”，但在考虑二进制传输信号时这是不正确的。 以波特为单位，习惯上测量线路状态变化的频率，并且使用非二进制编码方法（在现代调制解调器中广泛使用），通信信道中的比特率 (bps) 和信号变化 (baud) 可以相差几个次。 数据位数可以是 5、6、7 或 8（5 位和 6 位格式未广泛使用）。 停止位的数量可以是 1、1,5 或 2（“一位半”仅表示停止间隔的持续时间）。 数据流控制 要控制数据流（流控制），可以使用两种协议选项 - 硬件和软件。 流量控制有时会与握手相混淆。 握手涉及发送一个元素已被接收的通知，而流控制涉及发送一个通知，表明以后可能会或可能不会收到数据。 流量控制通常基于握手机制。 硬件流控制协议 RTS/CTS（硬件流控制）使用 CTS 信号，如果接收器没有准备好接收数据，它允许您停止数据传输（图 8）。 仅当 CTS 线路打开时，发送器才“释放”下一个字节。 已经开始传输的字节不能被 CTS 信号延迟（这保证了消息的完整性）。 硬件协议提供发射器对接收器状态的最快响应。 异步收发器的芯片在接收部分至少有两个寄存器——移位，用于接收下一条消息，以及存储，从中读取接收到的字节。 这允许您使用硬件协议实现交换而不会丢失数据。
硬件协议在连接打印机和绘图仪时使用起来很方便，如果它们支持的话。 当直接连接两台计算机（不带调制解调器）时，硬件协议需要 RTS - CTS 线路的交叉连接。 在直接连接的情况下，发射终端必须在 CTS 线上提供“开启”状态（通过连接自己的 RTS - CTS 线），否则发射器将“静音”。 IBM PC 中使用的 8250/16450/16550 收发器在硬件中不处理 CTS 信号，而只在 MSR 寄存器中显示其状态。 RTS/CTS协议的实现分配给BIOS Int 14h驱动，称其为“硬件”并不完全正确。 如果使用 COM 端口的程序在寄存器级别（而不是通过 BIOS）与 UART 交互，则它处理 CTS 信号的处理以支持该协议本身。 许多通信程序允许您忽略 CTS 信号（除非使用调制解调器），它们甚至不需要将 CTS 输入连接到它们自己的 RTS 信号的输出。 但是，还有其他收发器（例如，8251），其中 CTS 信号由硬件处理。 对于他们以及“诚实”程序，必须在连接器（甚至电缆）上使用 CTS 信号。 XON/XOFF 流控制软件协议假定存在双向数据通道。 该协议的工作原理如下：如果接收数据的设备检测到无法再接收数据的原因，它会通过反向串行通道发送 XOFF（13h）字节字符。 接收到该字符的对方设备暂停传输。 当接收设备准备好再次接收数据时，它会发送一个 XON 字符 (11h)，对方设备收到该字符后会恢复传输。 与硬件协议相比，发送器对接收器状态变化的响应时间至少增加了发送字符（XON 或 XOFF）的时间加上发送器程序对接收字符的响应时间（图 9）。 由此得出，无损数据只能由具有附加接收数据缓冲区并提前发出不可用信号（缓冲区中有空闲空间）的接收器接收。
软件协议的优点是不需要传输接口控制信号——双向交换的最小电缆可以只有3根线（见图5，a）。 缺点是除了必须存在缓冲区和较长的响应时间（由于等待 XON 信号而降低通道的整体性能）外，还在于实现全双工交换模式的复杂性。 在这种情况下，必须从接收到的数据流中提取（和处理）流控制字符，这限制了传输的字符集。 除了 PU 和 OS 都支持的这两个通用标准协议之外，还有其他的。 出版：cxem.net
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