用I/O操作實現RS232口數字及模擬信號的采集

1.前言
RS232端口幾乎是所有x86計算機必備的端口，它可以連接FAX/MODEM設備、串行鼠標器、串行小鍵盤、采集模塊、PLC等，還可以連接RS232-RS485適配接頭，控制RS485網絡設備。RS232端口廣泛采用9芯D型接頭，具有接線簡單、傳輸速率高、傳數據可靠等優點。除了Tx/Rx方式的高效數據傳輸外，RS232接口還具備直接I/O輸入輸出能力。本文介紹的是利用RS232接口直接完成4路數字量信號的輸入，可廣泛地應用于機關開關式傳感器、臨近感應式傳感器、霍爾效應式傳感器、小型機械鍵盤、TTL信號的輸入。除此之外，利用簡單的I/O操作，還可實現RS232口的多路模擬信號采集。簡單的串口I/O操作，只是利用RS232口的MCR及MSR寄存器，無需串口初始化及波特率設置等煩瑣操作。
2.RS232的端口安排
計算機正常啟動后，RS232端口COM1、COM2、COM3、COM4的地址一般被安排在3F8、2F8、3E8、2E8，用于了解外部狀態的寄存器地址則被分別設置為3FE、2FE、3EE、2EE，用于控制外部設備的寄器地址則被設置3FC、2FC、3EC、2EC，。RS232接口的針腳安排如下：

D型25芯接頭		D型9芯接頭
pin8....CD		pin1
pin3...RxD		pin2
pin2...TxD		pin3
pin20..DTR		pin4
pin7....SG		pin5
pin6...DSR		pin6
pin4...RTS		pin7
pin5...CTS		pin8
pin22...RI		pin9
信號名稱
TxD	Transmit Data	RxD	Receive data
RTS	Request to send	CTS	Clear to Send
DSR	Data Set Ready	DTR	Data terminal ready
SG	Signal ground	RI	Ring indicator
CD	Carrier Detect

由于大多數x86計算機都使用9芯D型接頭。下面講述的寄存器安排，均指的是9芯D型接頭。

RS232口MCR寄存器安排：

地址	BIT7	BIT6	BIT5	BIT4	BIT3	BIT2	BIT1	BIT0
3FC	X	X	X	X	X	X	PIN7	PIN4
2FC	X	X	X	X	X	X	PIN7	PIN4
3EC	X	X	X	X	X	X	PIN7	PIN4
2EC	X	X	X	X	X	X	PIN7	PIN4

RS232口MSR寄存器安排

地址	BIT7	BIT6	BIT5	BIT4	BIT3	BIT2	BIT1	BIT0
3FE	PIN1	PIN9	PIN6	PIN8	X	X	X	X
2FE	PIN1	PIN9	PIN6	PIN8	X	X	X	X
3EE	PIN1	PIN9	PIN6	PIN8	X	X	X	X
2EE	PIN1	PIN9	PIN6	PIN8	X	X	X	X

上面的列表對RS232寄存器進行了必要的簡化。MCR寄存器用于控制D型接頭的7腳和4腳，MSR用于讀取1、9、8、6腳的狀態，5腳為地。標有X的位用于其它用途，本文不作介紹。

3.RS232竊電技術
EIA-RS232標準中未定義電源輸出引腳，所以RS232接口中找不到電源輸出針腳，只能間接地從RS232的其它引腳中獲取電源。最直接的方法是利用PIN7和PIN4兩個針腳，它們足以驅動CD4093、LM324等MOS型IC芯片器件。除此之外，還可以用下述方法從Tx和Rx引腳中獲取電源。