Visual C++.NET串口通信及测控应用典型实例
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1.1.2 RS-232C接口标准

1.概述

RS-232C标准(协议)的全称是EIA-RS-232C标准,其中RS(Recommended Standard)表示推荐标准,232是标识号,C代表RS-232的最新一次修改(1969),它适合于数据传输速率在0~20000bps范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题,如信号电平、信号线功能、电气特性、机械特性等都作了明确规定。

目前RS-232C已成为数据终端设备(Data Terminal Equipment,DTE,如计算机)和数据通信设备(Data Communication Equipment,DCE,如Modem)的接口标准。

目前 RS-232C是 PC与通信工业中应用最广泛的一种串行接口,在 PC上的 COM1、COM2接口,就是RS-232C接口。

利用 RS-232C 串行通信接口可实现两台个人计算机的点对点的通信;通过 RS-232C 口可与其他外设(如打印机、逻辑分析仪、智能调节仪、PLC等)近距离串行连接;通过RS-232C口连接调制解调器可远距离地与其他计算机通信;将RS-232C接口转换为RS-422或RS-485接口,可实现一台个人计算机与多台现场设备之间的通信。

2.RS-232C接口连接器

由于RS-232C并未定义连接器的物理特性,因此,出现了DB-25和DB-9各种类型的连接器,其引脚的定义也各不相同。现在计算机上一般只提供 DB-9连接器,都为公头。相应的连接线上的串口连接器也有公头和母头之分,见图1-8。

图1-8 公头与母头串口连接

作为多功能I/O卡或主板上提供的COM1和COM2两个串行接口的DB-9连接器,它只提供异步通信的9个信号针脚,见图1-9,各针脚的信号功能描述见表1-1。

图1-9 DB-9串口连接器

表1-1 9针串行口的针脚功能

RS-232C的每一支针脚都有它的作用,也有其信号流动的方向。原来的RS-232C是设计用来连接调制解调器做传输之用的,因此其针脚位的意义通常也和调制解调器传输有关。

从功能来看,全部信号线分为三类,即数据线(TXD、RXD)、地线(GND)和联络控制线(DSR、DTR、RI、DCD、RTS、CTS)。

可以从表1-1了解到硬件线路上的方向。另外值得一提的是,如果从计算机的角度来看这些针脚位的通信状况的话,流进计算机端的,可以看做数字输入;而流出计算机端的,则可以看做数字输出。

数字输入与数字输出的关系是什么呢?从工业应用的角度来看,所谓的输入就是用来“监测”的,而输出则是用来“控制”的。

3.RS-232C接口电气特性

EIA-RS-232C对电气特性、逻辑电平和各种信号线功能都做了规定。

在TXD和RXD上:逻辑1为−3~−15 V;逻辑0为3~+15 V。

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上:信号有效(接通,ON状态,正电压)为3~15 V;信号无效(断开,OFF状态,负电压)为−3~−15 V。

以上规定说明了RS-232C标准对逻辑电平的定义。

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

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

RS-232C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。目前较为广泛使用集成电路转换器件,如MAX232芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换。

RS-232C的最大通信距离为15 m,最高传输速率为20 kbps,只能进行一对一的通信。RS-232C使用9针或25针的D型连接器,PLC一般使用9针的连接器,距离较近时只需要3根线。