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3.7.2 RS-232串行接口标准

作者: 王达 出处:电子工业出版社易飞思公司  2007-10-10 09:59    砖    好    评论   进入论坛
阅读提示:《网管第一课——计算机网络原理》第三章介绍的是计算机网络OSI体系结构的最低层—物理层。物理层的作用就是为计算机数据通信提供物理接口和线路。本文为RS-232串行接口标准。

3.7.2  RS-232串行接口标准

目前RS-232是PC与通信工业中应用最广泛的一种串行接口,其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会,RS代表推荐标准,232是标识号。RS-232被定义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通信。一个完整的RS-232接口有22根线,采用标准的25芯插头座(DB-25)。除此之处,目前广泛应用的还有一种9芯的RS-232接口(DB-9)。它们的外观都是一个D形的,不过,对接的两个接口又分为针式的“公头”和孔式的“母头”两种,DB-9“母头”和“公头”与DB-25的“母头”和“公头”分别如图3-17所示。

图3-17  DB-9/DB-25的“公头”和“母头”

在RS-232标准中定义了逻辑1和逻辑0电压级数,以及标准的传输速率和连接器类型。信号大小在正的和负的3~15V之间。RS-232规定接近0的电平是无效的,逻辑1规定为负电平,有效负电平的信号状态称为传号(Marking),它的功能意义为OFF;逻辑0规定为正电平,有效正电平的信号状态称为空号(Spacing),它的功能意义为ON。根据设备供电电源的不同,正负5、正负10、正负12和正负15这样的电平都是可能的。

在RS-232标准中规定的设备可以分为数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)两类,这种分类定义了不同的线路用来发送和接收信号。一般来说,计算机和终端设备有DTE连接器,调制解调器和打印机有DCE连接器。

RS-232标准中指定了20个不同的信号连接,由25个D-sub(微型D类)管脚构成的DB-25连接器。但很多设备只用了其中的一小部分管脚,出于节省资金和空间的考虑不少机器采用较小的连接器,特别是9管脚的D-sub或者是DB-9型连接器被广泛使用。

因为RS-232到目前为止经历了好多个不同版本,最近的版本号为E,它相对目前广泛应用的C版本来说,电气性能改进了不少,也对连接器中的25个管脚进行了充分利用(只有2个予以保留)。表3-2列出的是25芯RS-232E接口的信号和管脚分配,而表3-3所示的则是在PC机、调制解调器和路由器等网络设备中使用的9芯RS-232接口的信号和管脚分配。
表3-2  25芯RS-232接口的信号和管脚分配

   

   

   

1

PE

公共端 

连接器外壳

2

TXD

输出

发送数据

3

RXD

输入

接收数据

4

RTS

输出

请示发送

5

CTS

输入

清除发送

6

DSR

输入

数据设备准备好

7

SG

公共端 

信号地

8

DCD

输入

载波检测

9

保留

10

保留

11

STF

输出 

选择传送通道

12

DCD

输入

载波检测

13

CTS

输入

清除发送

14

TXD

输出

发送数据

15

TCK 

输入 

发送时钟

16

RXD

输入

接收数据

17

RCK 

输入 

接收器定时

18

LL

输出 

本地回路控制

19

RTS

输出

请示发送

20

DTR

输出

数据终端准备好

21

RL 

输出 

远程回路控制

22

RI 

输入 

振铃指示器

23

DSR 

输入 

数据装置准备好

24

XCK 

输出 

发送器定时

25

TI

输入 

测试指示器


表3-3  9芯RS-232接口的信号和管脚分配

   

   

   

1

DCD

输入

载波检测

2

RXD

输入

接收数据

3

TXD

输出

发送数据

4

DTR

输出

数据终端准备好

   

   

   

5

GND

公共端

信号地

6

DSR

输入

数据装置准备好

7

RTS

输出

请示发送

8

CTS

输入

清除发送

9

RI 

输入 

振铃指示

在RS-232C版本中,DB-25的25个引脚(4个数据引脚、11个控制信号引脚、3个定时引脚、7个备用和未定义引脚)实际上只用了表3-2中的9个,分别是:1、2、3、4、5、6、8、20、22脚。它们的作用分别如下。
(1)控制信号引脚(4、5、6、8、20和22号6个引脚)
 数据装置准备好(Data Set Ready,DSR):有效时(ON)状态,表明接口处于可以使用的状态。
 数据终端准备好(Data Terminal Ready,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。但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(Request To Send,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DTE设备请求发送。
 允许发送(Clear To Send,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之类设备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。
 数据载波检出(Data Carrier Dectection,DCD):也叫“接收线信号检出”(Received Line Dectection,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数据后,沿接收数据线RxD送到终端。
 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(2和3号2个引脚)
 发送数据(Transmitted Data,TxD):通过TxD终端将串行数据发送到MODEM,(DTE→DCE)。
 接收数据(Received Data,RxD):通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据,(DCE→DTE)。
(3)地线
SG(7脚)、PE(1脚)分别用来接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,因为只有半双工的通信能确定DCE已由接收方向改为发送方向,这时线路才能开始发送。
使用DB-9连接器,作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器,它只提供异步通信的9个信号。DB-25型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信号完全不同。因此,若与配接DB-25型连接器的DCE设备连接,必须使用专门的电缆线。
在连接距离上,如果通信速率低于20Kbit/s时,RS-232C所直接连接的最大物理距离为15m。
【责任编辑:雪花 TEL:(010)68476606-8007】

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