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串行通信協(xié)議-第三部分：RS-232
串行通信協(xié)議-第三部分：RS-232
我們將研究可用于在設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)的一些不同類型的串行通信協(xié)議。這些文章將涵蓋當(dāng)今使用的一些比較流行的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，并且在本系列文章的最后，我們將回顧并比較每種協(xié)議的優(yōu)缺點(diǎn)。希望您下次需要在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)串行通信總線時(shí)，這些信息對(duì)您有所幫助，從而幫助您為電路選擇最合適的選項(xiàng)。
在本文中，我們將研究傳統(tǒng)的RS-232協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
RS-232代表推薦標(biāo)準(zhǔn)232，是一種用于在1960年創(chuàng)建的電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娮釉O(shè)備協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。一次，RS-232是最常用的數(shù)據(jù)傳輸格式，主要使用一種標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)。 9針D-sub（DB-9）連接。如今，該標(biāo)準(zhǔn)仍廣泛用于各種電子設(shè)備中，包括計(jì)算機(jī)，自動(dòng)化和醫(yī)療設(shè)備。
RS-232使用正電壓傳輸?shù)瓦壿嬰娖叫盘?hào)（0），使用負(fù)電壓傳輸高邏輯電平信號(hào)（1）。
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RS-232電壓電平 |
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電壓 |
邏輯值 |
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-18v至-5v |
1個(gè) |
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-5v至+ 5v |
（不明確的） |
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+ 5v至+ 18v |
0 |
RS-232通信的通信原理很簡(jiǎn)單。發(fā)送方設(shè)備將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其緩沖區(qū)中，然后通過電纜（或PCB走線）發(fā)送數(shù)據(jù)，然后接收方將該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其緩沖區(qū)中。然后，接收器可以讀取緩沖的數(shù)據(jù)。
為了避免在未連接接收器時(shí)發(fā)送信息，使用了DTR（數(shù)據(jù)發(fā)送就緒）和DSR（數(shù)據(jù)設(shè)置就緒）引腳。當(dāng)連接了這些引腳，并且接收器在這些引腳上設(shè)置了正確的電壓時(shí)，發(fā)送器設(shè)備將知道接收器已連接并準(zhǔn)備就緒。
如果發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速度過快，而接收方無法足夠快地從其緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，則緩沖區(qū)將溢出，并且數(shù)據(jù)將丟失。為防止這種情況，將另外兩個(gè)引腳添加到發(fā)送方，將一個(gè)引腳添加到接收方。從發(fā)送方開始，該引腳被標(biāo)記為RTS（請(qǐng)求發(fā)送），從接收方開始，其被標(biāo)記為CTS（清除發(fā)送）。接收器通過拉低該引腳的電壓來通知發(fā)送器其緩沖區(qū)已滿。這告訴發(fā)送者在接收者準(zhǔn)備好之前不要發(fā)送更多信息。這稱為硬件流控制。
還有兩個(gè)可用于電話應(yīng)用的引腳，現(xiàn)在這些引腳在很大程度上已經(jīng)冗余了。一個(gè)是DCD（數(shù)據(jù)載波檢測(cè)），它告訴調(diào)制解調(diào)器正在接收模擬信號(hào)，另一個(gè)是RI（振鈴指示器），它指示電話正在振鈴。這些今天幾乎沒有使用。
最后的連接是SG或信號(hào)地，這是通信設(shè)備的接地參考電壓。
RS-232通信設(shè)備有兩種類型：DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）和DCE（數(shù)據(jù)通信設(shè)備）。DTE的示例包括計(jì)算機(jī)，PLC或其他命令發(fā)送設(shè)備。DCE的示例是調(diào)制解調(diào)器，相機(jī)，打印機(jī)和通用自動(dòng)化設(shè)備。
兩個(gè)DTE或兩個(gè)DCE設(shè)備不能互相發(fā)送信息。必須存在一個(gè)DTE，該DTE發(fā)送命令以建立設(shè)備之間的通信，而DCE則要執(zhí)行這些命令。
RS-232也可用于通過調(diào)制解調(diào)器在計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信。
但是，為了消除對(duì)DSR和RTS線的需要，必須發(fā)送來自接收器端的數(shù)據(jù)包，以指示何時(shí)可以發(fā)送數(shù)據(jù)以及何時(shí)不能發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包設(shè)置為XON表示可以發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)包設(shè)置為XOFF表示不能發(fā)送數(shù)據(jù)。這稱為軟件流控制。
使用RS-232的主要缺點(diǎn)是，與其他串行通信協(xié)議相比，其通信速度相對(duì)較慢。在許多應(yīng)用中，它只能可靠地達(dá)到最高128 kbps的速度。另一個(gè)缺點(diǎn)是它可以可靠地工作的最大電纜長(zhǎng)度僅為15米。電線電阻和電壓環(huán)路成為長(zhǎng)距離電纜上的問題。
盡管由于其他可用的更現(xiàn)代的通信協(xié)議，現(xiàn)在RS-232在新設(shè)備中并不常用，但通常會(huì)發(fā)現(xiàn)較舊的設(shè)備。話雖如此，即使是最新的高科技計(jì)算機(jī)主板，通常也具有COM端口接頭，如果需要的話，它可以暴露RS-232。在該領(lǐng)域中，仍然有相當(dāng)多的設(shè)備已經(jīng)使用了10年以上，其中包括打印機(jī)，工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備等設(shè)備，它們?cè)谑褂脮r(shí)需要進(jìn)行編程和維護(hù)。為此，RS-232是必不可少的。幸運(yùn)的是，有很多轉(zhuǎn)換器，例如RS-232到USB，這意味著我們?nèi)匀豢梢暂p松地與這些設(shè)備進(jìn)行通信。