1.2 RS-232C标准

RS-232C、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由美国电子工业协会（Electronic Industry Association，EIA）制订并发布的。

RS-232最早于1962年发布，全称为EIA-RS-232-E。它被定义为在低速串行通信中增加通信距离的单端标准，即所谓单端通信标准。1969年经过最新一次修改后被称为EIA-RS-232-C，简称为RS-232C。

目前，IBM PC及其兼容机上配置的COM1和COM2接口，都采用RS-232C标准。此外，RS-232C还是当前通信工业领域中应用最广的串行接口。

1.2.1 RS-232C电气特性

EIA-RS-232C对电气特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。

在TxD和RxD上，

■ 逻辑1(MARK)=-3～-15V

■ 逻辑0(SPACE)=+3～＋15V

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上，

■ 信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3～+15V

■ 信号无效（断开，OFF状态，负电压)＝-3～-15V

以上规定说明了RS-232C标准中逻辑电平的定义。

■ 对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V。

■ 对于控制信号：接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态（OFF）即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义。

因此，实际工作时，应保证电平在±(3～15)V之间。

TTL规定使用高低电平表示逻辑状态，而EIA-RS-232C则规定使用正负电压来表示逻辑状态。因此，为了实现计算机系统中EIA-RS-232C部件和TTL部件的相互连接，必须要解决两者之间电压和逻辑关系的变换问题。变换时既可使用分立元件，也可使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150等芯片可以实现TTL电平到EIA-RS-232C电平的转换，而MC1489、SN75154等芯片可以实现EIA-RS-232C电平到TTL电平的转换。MAX232芯片可完成TTL和EIA-RS-232C之间的双向电平转换。

1.2.2 RS-232C连接器机械特性

由于RS-232C并未定义连接器的物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相同。下面分别介绍两种连接器。

1. DB-25连接器

PC和XT机采用DB-25连接器。DB-25连接器定义了25根信号线，分为4组：

■ 异步通信的9个电压信号（含信号地SG）（2，3，4，5，6，7，8，20，22）。

■ 20mA电流环信号9个（12，13，14，15，16，17，19，23，24）。

■ 空6个（9，10，11，18，21，25）。

■ 保护地（PE）1个，作为设备接地端（1脚）。

DB-25连接器的外形及信号线分配如图1-3所示。注意，20mA电流环信号仅IBM PC和IBM PC/XT机提供，至AT机及以后，已不支持。DB-25的示意图如图1-3所示，针脚功能如表1-1所示。

2. DB-9连接器

在AT机及以后，不支持20mA电流环接口，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-9连接器的引脚分配与DB-25引脚信号完全不同。因此，若与配接DB-9连接器DTE与配接DB-25连接器的DCE设备连接，必须使用专门的电缆线。

DB-9的示意图如图1-4所示，针脚功能如表1-2所示。

■ 电缆长度：在通信速率低于20kbit/s时，RS-232C所直接连接的最大物理距离为15m。

■ 最大直接传输距离说明：RS-232C标准规定，若不使用Modem，在码元畸变小于4%的情况下，DTE和DCE之间最大传输距离为15m。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF。

1.2.3 RS-232C的接口信号

RS-232C规则标准接口有25条线，其中4条数据线、11条控制线、3条定时线、7条备用和未定义线，常用的只有9根。

1. 联络控制信号线

■ 数据装置准备好（Data Set Ready, DSR）—有效时（ON）状态，表明Modem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。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Modem请求发送。它用来控制Modem是否要进入发送状态。

■ 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。

■ 接收线信号检出（Received Line Singal Detection, 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信号后，沿接收数据线RxD送到终端。此线也叫做数据载波检出（Data Carrier Dectection, DCD）线。

■ 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

■ 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

有两根线SG、PG—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，因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向，这时线路才能开始发送。

1.2.4 RS-232C的通信方式

1. 远距离通信

采用Modem（DCE）和电话网通信时的信号连接。若在双方Modem之间采用普通电话交换线进行通信，除了需要2～8号信号线外还要增加RI（22号）和DTR（20号）两个信号线进行联络。

DSR、DTR：数传机（DCE）准备好、数据终端（DTE）准备好，只表示设备本身可用。

首先，通过电话机拨号呼叫对方，电话交换台向对方发出拨号呼叫信号，当对方DCE收到该信号后，使RI（振铃信号）有效，通知DTE，已被呼叫。当对方“摘机”后，两方建立了通信链路。

若计算机要发送数据至对方，首先通过接口电路（DTE）发出RTS（请求发送）信号。此时，若DCE（Modem）允许传送，则向DTE回答CTS（允许发送）信号。一般可直接将RTS/CTS接高电平，即只要通信链路已建立，就可传送信号。RTS/CTS可只用于半双工系统中作发送方式和接收方式的切换。

当DTE获得CTS信号后，通过TXD线向DCE发出串行信号，DCE（Modem）将这些数字信号调制成模拟信号（又称载波信号），传向对方。

计算机向DTE“数据输出寄存器”传送新的数据前，应检查Modem状态和数据输出寄存器为空。当对方的DCE收到载波信号后，向对方的DTE发出DCD信号（数据载波检出），通知其DTE准备接收，同时，将载波信号解调为数据信号，从RxD线上送给DTE，DTE通过串行接收移位寄存器对接收到的位流进行移位，当收到1个字符的全部位流后，把该字符的数据位送到数据输入寄存器，CPU可以从数据输入寄存器读取字符。

2. 近距离通信

当通信距离较近时，可不需要Modem，通信双方可以直接连接，这种情况下，只需使用少数几根信号线。最简单的情况，在通信中根本不需要RS-232C的控制联络信号，只需三根线（发送线、接收线、信号地线）便可实现全双工异步串口通信，即是这里要讨论的第一种情况。

无Modem时，最大通信距离按如下方式计算：

RS-232C标准规定：当误码率小于4%时，要求导线的电容值应小于2500pF。对于普通导线，其电容值约为170pF/m。则允许距离L=2500pF/(170pF/m)=15m。

这一距离的计算，是偏于保守的，实际应用中，当使用9600bit/s，普通双绞屏蔽线时，距离可达30~35m。