RS串行接口总线详细介绍.pdf

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11RS232串行接口总线串行接口总线目目录录第一节第一节RS232串行接口系统描述3RS232串行接口系统描述3第二节第二节RS232串行接口拓扑结构3串行接口拓扑结构3第三节第三节物理接口5物理接口53.1电气特性553.2接口信号663.3机械特性88第四节第四节电源8电源8第五节第五节RS232接口协议9接口协议95.1数据传送格式995.2流控制10105.3差错检测10105.4差错控制1010第六节第六节系统配置10系统配置106.1端口地址和中断10106.2串行端口寄存器11116.3DLAB1414第七节第七节数据流模型14数据流模型14第八节第八节RS232串口接口设备15串口接口设备1522第一节RS232串行接口系统描述第一节RS232串行接口系统描述串行接口是微型计算机与外部设备的主要通信接口之一。

只需要一条信号线就可以进行单向数据传送。

由于线路简单，价格相对较低，目前得到广泛应用。

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-323C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020000b/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。

由于通行设备厂商都生产与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：

首先，RS-232-C标准最初是远程通信连接数据终端设备DTE（DataTerminalEquipment）与数据通信设备DCE（DataCommunicationEquipment）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。

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。

目前，PC系列微机串行接口采用异步通信方式，按照RS-232接口标准进行数据传输。

UART（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）是实现数据字符的串并转换的单元。

第二节RS232串行接口拓扑结构第二节RS232串行接口拓扑结构使用串行接口进行通信的器件可以分为两类。

一类叫做DCE（DATACOMMUNICATIONSEQUIPMENT），另外一类叫做DTE（DATATERMINALEQUIPMENT）。

DCE是类似MODEM一类的设备。

而DTE就是计算机或者是计算终端。

图2.1是典型的串行通信的拓扑结构图。

33图2.1串行通信拓扑结构尽管微机系统中存在一些单向传输的器件，如只用于发送的游戏杆和只用于接收的打印机。

但大多数的情况是全双工，双向的通信。

数据在DTE和DCE之间进行双向传输。

无MODEM结构是用来连接两个DTE设备的。

这通常作为一种较为经济的做法用于联网游戏或者在两台计算机之间使用ZMODEM协议或者XMODEM协议等进行数据传输。

这也可以用于很多微处理器开发系统。

图2.2是典型的无MODEM通信结构图。

图2.2无MODEM模式的通信结构图LOOPBACK模式的结构在编写串口通信程序的时候使用非常方便。

它将发送和接收线连接在一起。

因此任何从串口传出的数据会立即回到同一断口的接收端。

图2.3是典型的LOOPBACK模式结构图。

图2.3LOOPBACK通信结构图DTEDTEDTE44第三节物理接口第三节物理接口RS232的物理接口包括电气特性和机械特性两部分。

3.1电气特性电气特性EIA-RS-232C对电气特性、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）=+315v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-323C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（315）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TTLEIA双向电平转换，图3.1显示了1488和1489的内部结构和引脚。

MC1488的引脚

（2）、（4,5）、（9,10）和（12,13）接TTL输入。

引脚3、6、8、11输出端接EIA-RS-232C。

MC1498的14的1、4、10、13脚接EIA输入，而3、6、8、11脚接TTL输出。

具体连接方法如图3.2所示。

图中的左边是微机串行接口电路中的主芯片UART，它是TTL器件，右边是EIA-RS-232C连接器，要求EIA高电压。

因此，RS-232C所有的输出、输入信号都要分别经过MC1488和MC1498转换器，进行电平转换后才能送到连接器上去或从连接器上送进来。

图3.1UART与连接器的连接方法553.2接口信号接口信号RS-232C规标准接口有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，它们是：

（1）联络控制信号线：

数据装置准备好（DataSetReady-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（DataTerminalReady-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（Requesttosend-RTS）用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（ON状态），向MODEM请求发送。

它用来控制MODEM是否要进入发送状态。

允许发送（Cleartosend-CTS）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。

在全双工系统中作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（ReceivedLinedetection-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（DataCarrierDetection-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（Transmitteddata-TxD）通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，（DTEDCE）。

接收数据（Receiveddata-RxD）通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，（DCEDTE）。

（3）地线有两根线SG、PG信号地和保护地信号线，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。

232引脚CCITTModem名称说明用途异步同步661101AA保护地设备外壳接地PEPE2103BA发送数据数据送ModemTXD3104BB接收数据从Modem接收数据RXD4105CA请求发送在半双工时控制发送器的开和关RTS5106CB允许发送Modem允许发送CTS6107CC数据终端准备好Modem准备好DSR7102AB信号地信号公共地SGSG8109CF载波信号检测Modem正在接收另一端送来的信号DCD9空10空11空12接收信号检测

（2）在第二通道检测到信号13允许发送

（2）第二通道允许发送14118发送数据

（2）第二通道发送数据15113DA发送器定时为Modem提供发送器定时信号16119接收数据

（2）第二通道接收数据17115DD接收器定时为接口和终端提供定时18空19请求发送

（2）连接第二通道的发送器20108CD数据终端准备好数据终端准备好DTR21空22125振铃振铃指示RI23111CH数据率选择选择两个同步数据率24114DB发送器定时为接口和终端提供定时25空3.3机械特性机械特性连接器：

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：

异步通信的9个电压信号（含信号地SG）2，3，4，5，6，7，8，20，2220mA电流环信号9个（12，13，14，15，16，17，19,23，24）空6