串行通讯原理说明--RS232,UART电平等介绍
串行通讯：一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。
串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成，
成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米。
根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

能够完成上述“串<- ->并”转换功能的电路，通常称为“通用异步收发器”
（UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）,
典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550。

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

数据传输时，低位在前，高位在后

数据位：1位、2位
停止位：1位、1.5位、2位

.流控制在串行通讯中的作用
          解决丢失数据的问题
.硬件流控制
  硬件流控制常用的有RTS/CTS（请求发送/清除发送）流控制和DTR/DSR（数据终端就绪/数据设置就绪）流控制
.软件流控制
一般通过XON/XOFF来实现软件流控制。

奇校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为奇数，如：
1 0110，0101
0 0110，0001
偶校验：所有传送的数位（含字符的各数位和校验位）中，“1”的个数为偶数，如：
1 0100，0101
0 0100，0001

          9针串口（DB9）                          25针串口（DB25）        　
针号        功能说明        缩写        针号        功能说明        缩写
1        数据载波检测        DCD        8        数据载波检测        DCD
2        接收数据        RXD        3        接收数据        RXD
3        发送数据        TXD        2        发送数据        TXD
4        数据终端准备        DTR        20        数据终端准备        DTR
5        信号地        GND        7        信号地        GND
6        数据设备准备好        DSR        6        数据准备好        DSR
7        请求发送        RTS        4        请求发送        RTS
8        清除发送        CTS        5        清除发送        CTS
9        振铃指示        DELL        22        振铃指示        DELL

RS-232C规标准接口有25条线，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，它们是：
（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，表明通信装置处于可以使用的状态。
数据终端准备好(Data set 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 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两数据后，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。

如果在通信过程的任意时刻，信息只能由一方A传到另一方B，则称为单工。
如果在任意时刻，信息既可由A传到B，又能由B传A，但只能由一个方向上的传输存在，称为半双工传输。
如果在任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输，则称为全双工。
RS-232 接口,RS-232 接口是什么意思
2010年03月09日 10:57 作者：佚名 用户评论（0）
关键字：RS-232(50)接口(359)
RS-232 接口,RS-232 接口是什么意思
电缆长度限制

RS-232的最初标准建议将电缆长度限制在50 ft以内，对于≤20 000 b/s的数据传输速度，可以使用任何类型的电缆。
后来的标准是在接收器规定了一个最大的电容2500 pF。这个数值包括了接收器的电容、电缆中连接器之间的动态电容以及导线与电缆屏蔽之间，或者在非屏蔽电缆中，导线和地线之间的电容。电容限制了回转速 度，或者在输出切换的时候的电压变化速度。一个较高的电容导致一个较低的回转速度和较慢的跃迁。一个较高的电容还意味着一个电压变化需要
更大的电流来对电 容充电，因此驱动器总的电能消耗要更大一些。在导线之间的电容还能导致干扰。如果想要使用一个超出了电容限制的连接，可能仍旧能够进行通信，但是以更低的 波特率。利用短电缆及相应的更小的电容，如果发送和接收端硬件都支持更高的速度，则可以比20 000 b/s更快的速度进行通信。
5.1） 非屏蔽电缆
对于非屏蔽电缆，计算非屏蔽电缆的电缆长度的公式如下：
??电缆长度＝(2500—接收器输入电容)／(电缆电容×1.5)?
?  电缆长度的单位是ft，输入电容的单位是pF，电缆电容的单位是pF／ft。
带状电缆的典型电容是15 pF／ft，假定接收器的输人电容是100 pF，电缆最长可以达到106 ft((2500—100)／(15×1.5) )。一个单根非屏蔽双绞线的典型电容是12 pF／ft。仍然假定输入电容为100 pF， 则最大电缆长度为133ft。
5.2） 屏蔽电缆
为电缆增加屏蔽缩短了最大长度，但是屏蔽有时对于阻止噪声混入电缆或者从电缆中“溢出”是需要的。对于屏蔽的双绞线，建议将导线到导线电容乘以3以便把导线到屏蔽的电容考虑在内。
?  因此计算屏蔽导线的电缆长度的公式如下：
?  电缆长度＝(2500—接受器输入电容)／(电缆电容×3)
?  电缆长度的单位为ft，输入电容的单位是pF，电缆电容的单位是pF／ft。
这就将屏蔽双绞线电缆的最大长度削减到66 ft。
5.3） 双绞线
为了减少干扰，可以对RS-232使用双绞线电缆和多个接地线。每一根信号线应和一个接地线绞在一起。
5.4） 电缆测试结果
RS-232-C标准规定，在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为50 英尺（约15米），其实这个4%的码元畸变是很保守的，在实际应用中往往按码元畸变10-20%的范围工作的，所以最大距离会远超过15米。
美国DEC公司曾在允许码元畸变为10%得出下面实验结果。其中1 号电缆为屏蔽电缆，型号为DECP. NO. 9107723，内有三对双绞线，每对由22# AWG 组成，其外覆以屏蔽网。2 号电缆为不带屏蔽的电缆。型号为DECP. NO. 9105856-04是22#AWG 的四芯电缆。DEC 公司的实验结果
波特率bps
1号电缆传输距离（米）
2号电缆传输距离（米）
110
  1500 
900
300
1500
900
1200
900
900
2400
 300 
150
4800
 300 
75
9600
75 
75
 
6. 串口通信功能的实现
单片机实现串口通讯一般使用UART接口或利用GPIO口模仿异步串行通讯数据格式，外加驱动芯片连接RS-232口。
在PC机上一般直接调用Window API中的一系列标准的串口通信函数，来实现异步串行通讯，控制RS-232口。一般常用VC++或VB来编程。常用的串口通信函数：
CreatFile()函数：实现串口初始化并打开串口;
ReadFile()函数：接收串口传递过来的二进制流并返回数据到接收缓冲区中
WriteFile()函数：把应用程序发出的指令送到发送缓冲区以供串口接收
1. 打开串口
以下程序用于以同步方式打开串口COM1;
HANDLE hCom;
DWORD dwErrorHcomm="CreateFile"(“COM1”,GENERIC_READ|GENERIC_WRITE
,0, NULL,OPEN_EXISTING, 0, NULL);
if (hComm==(HANDLE)0Xffff)
{
dwError=GetLastError();
MessageBox(dwError);
}
2. 配置串口
配置串口是通过改变设备控制块DCB(Device Control Block)的成员变量值来实现的，程序实现如下:
DCB dcb
dcb.BaudRate=9600;//波特率为9600bps
dcb.ByteSize=8;//数据位8位write的返回值
dcb.Parity=EVENPARTTY;//有校验
dcb.StopBits=ONESTOPRTT; //一个停止位
SetCommState(hCom，&dcb);
3. 数据读写
对串口进行读写与对文件进行读写所用的函数相同，具体为可采用查询、同步、异步或事件驱动等方法对串口进行读写所用函数如下所示:
bReadStatus=ReadFile(hCom,buffer,length,&length &m_lpOverlapped);
if(!bReadStatus)
{
if(GetLastError()=ERROR_IO_PENDING)
{
WaitForSingleObject(m_lpOverlapped,hEvent,1000);
return((char)length);
}
return 0;
}
//写入函数程序为:
bWriteStatus=WriteFile(hCom,buffer,length,&length,&m_lpOverlapped)
if(!bWriteStatus)
{
if(GetLastError()=ERROR_IO_PENDING)
{
WaitForSingleObject(m_lpOverlapped, hEvent,1000);
return((char)length);
}
return 0;
}
4. 程序的编制
用VC++进行程序的编制首先要对串口进行初始化，设定端口，通信速率和校验方式，并在使用前打开串口，程序部分如下:
{
Cdialog::OnInitDialog();//TOD Add extra initialization here
m_comm.SetCommPort(1);//选择串口1
if(! m_comm.GetPortOpen())
m_comm.SetPortOpen(TRUE);//打开串口1
m_comm.SetSettings(“9600,n,8,1”); //设置串口参数
m_comm.SetRThreshold(1);
m_comm.SetInputMode(1);//设置二进制模式
return TRUE;
}
除了串口的位置和基本串口参数(数据传输速率9600bps，1位开始位，8位数据位，1位停止位，一位奇偶校验)设置 外，为了实现实时数据采集功能，接受数据的读写要尽可能的快速，则设置RTHreshold=1即接收缓冲区收到一个字节产生OnComm事件 InputLen=1每次读取一个字节。如果PC上位机在一定时间内不能将数据处理完，接收缓冲区会滞留数据，数据会产生丢失现象，我们必须对接受缓冲区 进行适当的设置。RS-232 的缺陷及改进
由于RS-232标准开发较早，使用的是当时流行的DTL技术，随着技术的进步，越老越显露出其局限。
7.1）RS-232 的缺陷
1） 接口的信号为DTL电平，电压值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。   

2） 传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps（现在已发展到超过115.2 Kbps）。 
3） 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。
4）传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺（约15米），实际上也只能 用在50米左右。    　
5）接口为一对一连接

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。