RS-232C串行通信接口

RS-232C標(biāo)準(zhǔn)(即EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn))是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(Electronic Industry Association，EIA)制定的數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)之間進(jìn)行串行數(shù)據(jù)交換的通信接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中：縮寫(xiě)RS(Recommended Standard)代表“推薦標(biāo)準(zhǔn)”，數(shù)字232為“標(biāo)志號(hào)”，字母C表示最新一次修改。

計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來(lái)進(jìn)行通訊。RS-232-C接口(又稱(chēng)EIA RS-232-C)是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE)之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。

一個(gè)完整的RS-232C接口有22根線，采用標(biāo)準(zhǔn)的25芯DB-25接口(見(jiàn)圖4-25)。目前廣泛采用的是簡(jiǎn)化后的9芯DB-9接口(見(jiàn)圖4-26)，其引腳定義見(jiàn)表4-17。而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，通常僅使用RXD、TXD和GND引腳。

RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)采用負(fù)邏輯，+3~+15V為邏輯0，-15~-3V為邏輯1。TTL器件的電源電壓是5V，其高電平和低電平分別約為3.4V和0.2V。CMOS器件的電源電壓范圍為+3~+18V，高電平接近電源電壓，低電平接近0V。因此，RS-232C接口電平與TTL電平及CMOS電平不兼容，需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后才能相連。常用的TTL與RS-232C電平的轉(zhuǎn)換芯片是MAX232，其引腳和內(nèi)部邏輯功能如圖4-27所示。

圖4-27 MAX232的引腳和內(nèi)部邏輯功能

需要指出，PC串口采用的是RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)，需按照如圖4-28所示的方式與單片機(jī)串口連接。另外，采用TTL電平和采用RS-232C電平的串口數(shù)據(jù)傳輸距離不同，TTL串口的傳輸距離在1m范圍內(nèi)，而RS-232C串口的傳輸距離在15m范圍內(nèi)。RS-232C串口的傳輸速度范圍為0~20000bit/s。

圖4-28單片機(jī)串口與PC串口的電路連接

RS-485串行通信接口

RS-485是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)在RS-232C之后推出的一種通信接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。RS-485接口采用半雙工傳輸模式，以平衡差動(dòng)的方式傳輸數(shù)據(jù)，與RS-232C接口相比，具有更好的抗干擾性、更遠(yuǎn)的傳輸距離(最大傳輸距離為1200m)、更快的傳輸速度(最高傳輸速度為10Mbit/s)和更低的成本，并且能進(jìn)行一對(duì)多點(diǎn)的通信，在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺(約1219米)，實(shí)際上可達(dá)3000米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力，這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)。RS-485的節(jié)點(diǎn)數(shù)主要是依接收器輸入阻抗而定。

因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口。因?yàn)镽S485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9(孔)，與鍵盤(pán)連接的鍵盤(pán)接口RS485采用DB-9(針)。

在平衡差動(dòng)方式下，RS-485接口使用一對(duì)雙絞線，以差分驅(qū)動(dòng)方式(Differential Driver Mode)傳輸信號(hào)。雙絞線中一根為A、另一根定義為B，兩根線之間的電平差在+2~+6V范圍內(nèi)和在-6~-2V范圍內(nèi)，分別代表兩個(gè)不同的邏輯狀態(tài)0和1。兩根線的共模電壓必須在-7~+12V范圍內(nèi)，否則無(wú)法正常通信，甚至可能損壞設(shè)備。另外，在RS-485通信協(xié)議中，還有使能信號(hào)，用于允許和禁止接口接收器和驅(qū)動(dòng)器的輸出操作。

常用的RS-485電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換芯片有MAX481/483/485/487等，其內(nèi)部電路及引腳圖如圖4-29所示，其引腳功能見(jiàn)表4-18。

圖4-29 MAX481/483/485/487的內(nèi)部電路及引腳圖

a)內(nèi)部電路b)DIP封裝引腳圖

圖4-30為基于MAX485的RS-485通信接口電路原理圖，其中通信線末端的兩個(gè)120Ω電阻用于阻抗匹配。

圖4-30基于MAX485的RS-485通信接口電路