串列通訊介面
電腦與其它設備傳送信息的介面
串列通訊介面簡稱串列口(RS-232-C),也叫串列通信介面。介面是電腦與其它設備傳送信息的一種標準介面。電腦至少有兩個串列口COM1和COM2。
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(1)介面的信號內容 實際上RS-232-C的25條引線中有許多是很少使用的,在計算機與終端通訊中一般只使用3-9條引線。RS-232-C最常用的9條引線的信號內容見附表1所示。
(2)介面的電氣特性 在RS-232-C中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關係。即:邏 輯“1”,-5— -15V;邏輯“0” +5— +15V。雜訊容限為2V。即 要求接收器能識別低至+3V的信號作為邏輯“0”,高到-3V的信號 作為邏輯“1”
(3) 介面的物理結構 RS-232-C介面連接器一般使用型號為DB-25的25芯插頭座,通常插頭在DCE端,插座在DTE端. 一些設備與PC機連接的RS-232-C介面,因為不使用對方的傳送控制信號,只需三條介麵線,即“發送數據”、“接收數據”和“信號地”。所以採用DB-9的9芯插頭座,傳輸線採用屏蔽雙絞線。
(4)傳輸電纜長度 由RS-232C標準規定在碼元畸變小於4%的情況下,傳輸電纜長度應為50英尺,其實這個4%的碼元畸變是很保守的,在實際應用中,約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的範圍工作的,所以實際使用中最大距離會遠超過50英尺,美國DEC公司曾規定允許碼元畸變為10%而得出附表2 的實驗結果。其中1號電纜為屏蔽電纜,型號為DECP.NO.9107723 內有三對雙絞線,每對由22# AWG 組成,其外覆以屏蔽網。2號電纜為不帶屏蔽的電纜。型號為DECP.NO.9105856-04是22#AWG的四芯電纜。
1.RS-232-C是美國電子工業協會EIA(Electronic Industry Association)制定的一種串列物理介面標準。RS是英文“推薦標準”的縮寫,232為標識號,C表示修改次數。RS-232-C匯流排標準設有25條信號線,包括一個主通道和一個輔助通道,在多數情況下主要使用主通道,對於一般雙工通信,僅需幾條信號線就可實現,如一條發送線、一條接收線及一條地線。RS-232-C標準規定的數據傳輸速率為每秒50、75、 100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C標準規定,驅動器允許有2500pF的電容負載,通信距離將受此電容限制,例如,採用150pF/m的通信電纜時,最大通信距離為15m;若每米電纜的電容量減小,通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號傳送,存在共地雜訊和不能抑制共模干擾等問題,因此一般用於20m以內的通信。
2.RS-485匯流排,在要求通信距離為幾十米到上千米時,廣泛採用RS-485 串列匯流排標準。RS-485採用平衡發送和差分接收,因此具有抑制共模干擾的能力。加上匯流排收發器具有高靈敏度,能檢測低至200mV的電壓,故傳輸信號能在千米以外得到恢復。
RS-485採用半雙工工作方式,任何時候只能有一點處於發送狀態,因此,發送電路須由使能信號加以控制。RS-485用於多點互連時非常方便,可以省掉許多信號線。應用RS-485 可以聯網構成分散式系統,其允許最多並聯32台驅動器和32台接收器。
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串列通訊介面
在討論RS-232C介面標準的內容之前,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,並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於計算機(更準確的說,是計算機介面)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立場上,而不是站在DCE的立場來定義的。由於在計算機系統中,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。
RS-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-RS-422-A、EIA-RS-423A、EIA-RS-485。這裡只介紹EIA-RS-232-C(簡稱232,RS232)。例如,目前在IBM PC機上的COM1、COM2介面,就是RS-232C介面。 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)=+3~+15V 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-323C標準對邏輯電平的定義。對於數據(信息碼):邏輯“1”(傳號)的電平低於-3V,邏輯“0”(空號)的電平告語+3V;對於控制信號;接通狀態(ON)即信號有效的電平高於+3V,斷開狀態(OFF)即信號無效的電平低於-3V,也就是當傳輸電平的絕對值大於3V時,電路可以有效地檢查出來,介於-3~+3V之間的電壓無意義,低於-15V或高於+15V的電壓也認為無意義,因此,實際工作時,應保證電平在±(3~15)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,為了能夠同計算機介面或終端的TTL器件連接,必須在EIA-RS-232C與TTL電路之間進行電平和邏輯關係的變換。實現這種變換的方法可用分立元件,也可用集成電路晶元。目前較為廣泛地使用集成電路轉換器件,如MC1488、SN75150晶元可完成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晶元可完成TTL←→EIA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TTL輸出。具體連接方法如圖2所示。圖中的左邊是微機串列介面電路中的主晶元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。
連接器的機械特性:
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