RS-232串行通信與單片機(jī)接口簡(jiǎn)介

【通信基本概念】

什么是通信？簡(jiǎn)單地說(shuō)，不同的系統(tǒng)經(jīng)由線路相互交換數(shù)據(jù)，就是通信。通信的主要目的是將數(shù)據(jù)從一端傳送到另一端，達(dá)到數(shù)據(jù)交換的目的。例如，從人與人之間的對(duì)話、計(jì)算機(jī)與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換到計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)傳送，乃至于廣播或衛(wèi)星都是通信的一種，一個(gè)完整的通信系統(tǒng)包括發(fā)送端、接收端、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的接口及傳送數(shù)據(jù)的實(shí)際信道。

【通信的種類(lèi)】

按照通信的形式可以分為兩種，其中一種為并行傳輸?shù)耐ㄐ牛床⑿型ㄐ牛≒arallel Communication），另一種則為串行通信（Serisl Communication）。這兩種通信方式的區(qū)別是，并行通信一次的傳輸數(shù)據(jù)量為8位（1個(gè)字節(jié)）；而串行通信則一次只能傳輸1位，傳輸1字節(jié)數(shù)據(jù)（8位）數(shù)據(jù)就需要8次才能傳出去，因此，它們兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸速度就相差8倍。看到這里，估計(jì)有些朋友會(huì)問(wèn)，既然并行通信的速度是串行通信的8倍，是不是串行通信就不好了？！其實(shí)不能這么認(rèn)為，兩種通信方式各有特點(diǎn)，串行通信之所以存活了這么長(zhǎng)時(shí)間，自然有它的長(zhǎng)處。

串行通信一次只傳輸1位，相對(duì)來(lái)說(shuō)，要處理的數(shù)據(jù)電壓只有一個(gè)，因此比較不容易漏失數(shù)據(jù)，通信時(shí)候再加上一些校驗(yàn)防范措施后，串行通信的出錯(cuò)就更不容易了，串行通信端口（Serisl Communication Port）在系統(tǒng)控制的范疇中一直占有極其重要的角色，不僅沒(méi)有因?yàn)闀r(shí)代的進(jìn)步而被淘汰，反而失在規(guī)格上愈來(lái)愈向其極限挑戰(zhàn)，下面我們重點(diǎn)來(lái)介紹RS-232C串行通信。


并行通信雖然可以在一次的數(shù)據(jù)傳輸中傳送8位，但是數(shù)據(jù)電壓在傳送的過(guò)程中，容易因?yàn)榫€路及干擾因素使得電壓準(zhǔn)電位發(fā)生變化（主要為電壓衰減和信號(hào)間相互干擾問(wèn)題），因而使得傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤，通信距離越長(zhǎng)，問(wèn)題越明顯，因此并行通信主要用于傳輸距離較短的場(chǎng)合，如電腦主板的并口LPT1，主要和并行打印機(jī)通信。


【RS-232串行通信】

一、RS-232C標(biāo)準(zhǔn)介紹

RS-232C是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）正式公布的，在異步串行通信中應(yīng)用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線。RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）的全稱(chēng)是EIA-RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)，其中RS是Recommended Standard的縮寫(xiě)，代表推贈(zèng)標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識(shí)符，C代表RS-232的最新一次修改（1969年），在這之前，有過(guò)RS-232A、RS-232B標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能及傳送過(guò)程。現(xiàn)在，計(jì)算機(jī)上的串行通信端口（RS-232）是標(biāo)準(zhǔn)配置端口，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)上一般都有1～2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS-232C串口，即通道COM1和COM2。下圖為計(jì)算機(jī)主板上的兩個(gè)RS-232通信端口圖片及端口屬性，我們一般可以從計(jì)算機(jī)后面查看到本機(jī)的通信端口。

		計(jì)算機(jī)的RS-232串行通信接口圖片 如左圖所示，我們可以從操作系統(tǒng)的設(shè)備管理器中查看電腦的通信端口屬性，進(jìn)入計(jì)算機(jī)的：控制面板 -> 系統(tǒng) -> 硬件 -> 設(shè)備管理器 -> 端口，就可以看到自己電腦通信端口，在圖中顯示了這臺(tái)計(jì)算機(jī)有1個(gè)ECP打印機(jī)并行通信端口LPT1和2個(gè)RS-232串行通信端口COM1和COM2。只要顯示的端口名稱(chēng)前面沒(méi)有黃色的驚嘆號(hào)的話，就表示這個(gè)端口是可以使用的。

二、RS-232C電氣特性

EIA-RS-232C對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了明確規(guī)定。

在TXD和RXD引腳上電平定義：邏輯1(MARK) ＝ -3V～-15V
邏輯0(SPACE) ＝ ＋3～＋15V

在RTS、CTS、DSR、DTR 和DCD等控制線上電平定義：
信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V
信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3V～-15V

以上規(guī)定說(shuō)明了RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。對(duì)于數(shù)據(jù)（信息碼）：邏輯“1”的傳輸?shù)碾娖綖?3V～-15V，邏輯“0”傳輸?shù)碾娖綖?3V～+15V；對(duì)于控制信號(hào)；接通狀態(tài)（ON）即信號(hào)有效的電平為+3V～+15V，斷開(kāi)狀態(tài)(OFF)即信號(hào)無(wú)效的電平為-3V～-15V，也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V 時(shí)，電路可以有效地檢查出來(lái)；而介于-3～+3V之間的電壓即處于模糊區(qū)電位，此部分電壓將使得計(jì)算機(jī)無(wú)法準(zhǔn)確判斷傳輸信號(hào)的意義，可能會(huì)得到0，也可能會(huì)得到1，如此得到的結(jié)果是不可信的，在通信時(shí)候體現(xiàn)的是會(huì)出現(xiàn)大量誤碼，造成通信失敗。因此，實(shí)際工作時(shí)，應(yīng)保證傳輸?shù)碾娖皆?plusmn;(3～15)V 之間。

三、RS-232C機(jī)械連接器及引腳定義

目前，大部分計(jì)算機(jī)的RS-232C通信接口都使用了DB9連接器，如上面圖中所示，主板的接口連接器有9根針輸出（RS-232公頭），也有些比較舊的計(jì)算機(jī)使用DB25連接器輸出，下面我們來(lái)介紹DB9和DB25輸出接口的引腳定義。

四、RS-232C的通信距離和速度

RS-232規(guī)定最大的負(fù)載電容為2500pF，這個(gè)電容限制了傳輸距離和傳輸速率，由于RS-232C的發(fā)送器和接收器之間具有公共信號(hào)地（GND），屬于非平衡電壓型傳輸電路，不使用差分信號(hào)傳輸，因此不具備抗共模干擾的能力，共模噪聲會(huì)耦合到信號(hào)中，在不使用調(diào)制解調(diào)器（MODEM）時(shí)，RS-232能夠可靠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲笸ㄐ啪嚯x為15米，對(duì)于RS232遠(yuǎn)程通信，必須通過(guò)調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行遠(yuǎn)程通信連接。