【圖】RS-232C接口電氣特性及接口定義
(2023/7/13 18:00:00)
RS-232C接口電氣特性及接口定義
RS-232-C接口電氣特性及接口定義
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RS-232-C、RS-422-A、RS-423A、RS-485。 這里只介紹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) =+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
以上規定說明了RS-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)的電平高于+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±(3～15)V之間。
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TTL和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。
2、連接器的機械特性
1)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。下面介紹連接器DB-25。
DB-25連接器定義了25根信號線，分為4組：
a、異步通信的9個電壓信號(含信號地SG)：2，3，4，5，6，7，8，20，22；
b、20mA電流環信號：9個 (12，13，14，15，16，17，19,23，24)；
c、空：6個 (9，10，11，18，21，25)；
d、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。
2) 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。
RS-232-C接口電氣特性及接口定義
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RS-232-C、RS-422-A、RS-423A、RS-485。 這里只介紹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) =+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
以上規定說明了RS-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)的電平高于+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±(3～15)V之間。
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TTL和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。
2、連接器的機械特性
1)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。下面介紹連接器DB-25。
DB-25連接器定義了25根信號線，分為4組：
a、異步通信的9個電壓信號(含信號地SG)：2，3，4，5，6，7，8，20，22；
b、20mA電流環信號：9個 (12，13，14，15，16，17，19,23，24)；
c、空：6個 (9，10，11，18，21，25)；
d、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。
2) 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。
RS-232C的接口信號
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 只有9根，它們是：
a、聯絡控制信號線
數據裝置準備好(DSR，Data set ready)，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(DTR，Data terminal ready)，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(RTS，Request to send)，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。
允許發送(CTS，Clear to send)，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，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(RLSD，Received Line signal detection)， 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(DCD，Data Carrier dectection)線。
振鈴指示(RI，Ringing)，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。
b、數據發送與接收線
發送數據(TxD，Transmitted data)，通過TxD終端將串行數據發送到 MODEM，從DTE到DCE。
接收數據(RxD，Received data)，通過RxD線終端接收從MODEM發來的串行 數據，從DCE到DTE。
c、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。
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