几种串行通信接口标准详解-数字电路图

在数据通信、计算机网络以及分布式工业控制系统中，经常采用串行通信来交换数据和信息。

　　1969年，美国电子工业协会(EIA)公布了RS-232C作为串行通信接口的电气标准，该标准定义了数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)间按位串行传输的接口信息，合理安排了接口的电气信号和机械要求，在世界范围内得到了广泛的应用。

　　但它采用单端驱动非差分接收电路，因而存在着传输距离不太远(最大传输距离15m) 和传送速率不太高(最大位速率为20Kb/s)的问题，远距离串行通信必须使用Modem，增加了成本。

　　在分布式控制系统和工业局部网络中，传输距离常介于近距离(＜20m)和远距离 (＞2km)之间的情况，这时RS-232C(25脚连接器)不能采用，用Modem又不经济，因而需要制定新的串行通信接口标准。

　　1977年EIA制定了RS-449，它除了保留与RS-232C兼容的特点外，还在提高传输速率，增加传输距离及改进电气特性等方面作了很大努力，并增加了10个控制信号。

　　与RS-449同时推出的还有RS-422和RS-423，它们是RS- 449的标准子集。

　　另外，还有RS-485，它是RS-422的变形。RS-422、RS-423是全双工的，而RS-485是半双工的。

　　RS-422标准规定采用平衡驱动差分接收电路，提高了数据传输速率(最大位速率为 10Mb/s)，增加了传输距离(最大传输距离1200m)。

　　RS-423标准规定采用单端驱动差分接收电路，其电气性能与RS-232C几乎相同，并设计成可连接RS-232C和RS-422。它一端可与RS-422连接，另一端则可与RS-232C连接，提供了一种从旧技术到新技术过渡的手段，同时又提高位速率(最大为300Kb/s)和传输距离(最大为600m)。

　　因RS-485为半双工的，当用于多站互连时可节省信号线，便于高速、远距离传送。许多智能仪器设备均配有RS-485总线接口，将它们联网也十分方便。

　　串行通信由于接线少、成本低，在数据采集和控制系统中得到了广泛的应用，产品也多种多样。

　　串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种，但都是在RS-232标准的基础上经过改进而形成的。所以，以RS-232C为主来讨论。

　　RS-323C标准是美国EIA(电子工业联合会）与BELL等公司一起开发的1969年公布的通信协议，它适合于数据传输速率在0～20000b/s范围内的通信，这个标准对串行通信接口的有关问题，如信号线功能、电器特性都作了明确规定。

　　由于通行设备厂商都生产与RS-232C制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微机通信接口中广泛采用。

　　在讨论RS-232C接口标准的内容之前，先说明两点：

　　首先，RS-232-C标准最初是远程通信连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)与数据通信设备DCE（Data Communication Equipment)而制定的，因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统的应用要求，但目前它又广泛地被借来用于计算机(更准确的说，是计算机接口)与终端或外设之间的近端连接标准。显然，这个标准的有些规定及和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。有了对这种背景的了解，我们对RS-232C标准与计算机不兼容的地方就不难理解了。

　　其次，RS-232C标准中所提到的“发送”和“接收”，都是站在DTE立场上，而不是站在DCE的立场来定义的。由于在计算机系统中，往往是CPU和I/O设备之间传送信息，两者都是DTE，因此双方都能发送和接收。

RS-232-C

　　RS-232C标准(协议)的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS(ecommeded standard)代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改(1969)，在这之前有RS232B、RS232A。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有有RS-232-C、RS-422-A、RS-423A、RS-485。 这里只介绍RS-232-C(简称232，RS232)。 例如，目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。

　　1、电气特性 　　

　　EIA-RS-232C对电器特性、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) = -3V～-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) ＝+3V～+15V
　　　信号无效 (断开，OFF状态，负电压) = -3V～-15V

　　以上规定说明了RS-323C标准对逻辑电平的定义。

　　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。


　　EIA-RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA-RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。

　　目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA 电平的转换，而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换。MAX232芯片可完成TTL和EIA双向电平转换，图1显示了1488和1489的内部结构和引脚。

　　　　


　　MC1488的引脚(2)、(4，5)、(9，10)和(12，13)接TTL输入，引脚3、6、8、11 输出端接EIA-RS-232C。MC1498的14的1、4、10、13脚接EIA输入，而3、6、8、 11脚接TTL输出。具体连接方法如图2所示。

　　　　

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