主旨 : RS-232 规格及应用
一. 简介
介绍RS-232 规格界面。
二 .背景及规格发展
RS-232,RS(Recommended Standard)推荐标准,是早期的电脑系统(PC ,COM port)上常见的界面用来介接鼠标或数据机,为美国电子工业联盟(EIA) 于1962年制定的序列资料通讯的标准。
目前最新的版本为TIA-232-F(R2002),它规定电缆、电气、机械、讯号传送规格。RS-232是一种串列传输,双极性负逻辑、全双工、异步传输。UART 及 RS-232在电气规格上是有差别的,
使用者有时会将两者混淆统称UART(See Table2)。
三 .机构 、电气 、讯号规格
RS-232界面有9 pin及25 pin两种,以目前RS-232C的规格,9 Pin已经成为目前主流的应用,25 pin已较少使用,有兴趣的读者可以自行查询相关资料,本篇不做赘述。
以下所列为RS-232规格:
Table(1)电气规格:
Type |
Single-End |
Node |
1TX/1RX |
Input Range |
±25V(RS-232 Input) |
Receiver Input Range |
±15V |
Resistance |
3K-7K (Ω) |
Transition-Region Slew Rate |
30 V/us |
Table (2) 逻辑准位:
Logic |
UART |
RS-232 |
High |
+3.3V or 5V |
-15V ∼ -3V |
Low |
0V |
+3V ∼ +15V |
Table(3)传送距离:
传输速率 |
传输距离 |
19200 bps |
15meter |
9600 bps |
25meter |
4800 bps |
50meter |
2400 bps |
100meter |
1200 bps |
200meter |
600 bps |
400meter |
RS-232 定义两种接头形式:
DCE 母接头及DTE 公接头,DTE 与DCE可以Pin to Pin对接。
Table (4) DTE Pin定义
Pin # |
Device Pin descriptions |
1 |
Carrier detect (CD) incoming signal from a modem |
2 |
Received data (RD)Incoming data from DCE |
3 |
Transmitted data (TD)outgoing data to a CDE |
4 |
Data terminal ready (DTR) outgoing handshaking signal |
5 |
Signal ground common reference voltage |
6 |
Data set ready incoming handshaking signal |
7 |
Request to send (RTS) outgoing flow control signal |
8 |
Clear to send (CTS) incoming flow control signal |
9 |
Ring indicator (RI) incoming signal from modem |
CD,DSR,DTR,RTS,CTS,RI 硬体侦测传输状态所需,电路的设计上只要有TD、RD、GND,3只脚位即可完成资料传输。
四.资料传输
1.确认两边都有一样的传输速率(Baud Rate)。
2.RS-232 的传输属于异步传输(如要支援同步则需要使用25pin),按照1个bit 接着1个bit传输,所需配线较少,其编码格式为异步起始–停止(asynchronous start-stop) 一般传输 7 或8位
元(可选择)搭配奇偶校验位元 加上1或2个停止位元,总共是10个位元。TD与RD 是在高电位,处于逻辑1的准位,TD 与另外一端的RD相接, 当有资料要传输时,一端的TD会被拉到低电位,
处于逻辑 0的准位,而另一端的RD收到低电位后才开始接收资料Start bit(起始位元)。
3.数据位元的个数可以是5或 6 、7 、8位元二进位,以LSB 最小位元优先传送。位元传送完成后,再传送一个奇偶校验位元,通过所有传送的位元数中1的个数为奇数还是 偶数进行校验,如发现
错误则要求重发。
4.Stop bit停止位元,电位拉高,宣告资料已传送完毕。
预防资料遗失:
1.中断(Interrupt):事件发生时执行中断。
2.轮询(Polling): 以软体询问并检查资料。
3.确认(Acknologment):送出一个特别的字元确认资料收到无误。
4.校验和(Checksum):送出一个Checksum给接收端检查资料是否有误。
五.RS-232与RS-485/422规格比较
|
传输方式 |
抗杂讯能力 |
传输距离 |
RS-232 |
全双工 |
较差 |
15米 |
RS-422 |
全双工 |
较佳 |
超过100米 |
RS-485 |
半双工 |
较佳 |
超过100米 |
由规格结果看来,RS-232 在传输距离及抗杂讯的能力较差,RS-485在抗杂讯及传输的距离皆优于RS-232。关于RS-485的部分,后续会撰写一篇博文介绍。
六.应用案例
1.门禁系统(Access Control System):
以Maxlinear(注1,MxL) XR34350为例,主机与卡钟系统借由XR34350构成单点对单点通信,可应用于工业自动化控制系统、门锁系统、公司员工出勤管理、电梯系统等等。
2.逆变器(Pure Sine Wave Inverter):
逆变器的功能是直流转交流,普遍应用于交通车辆、工业机具、家电用品等。下图是逆变器的架构图:控制器、D/A、MOSFET驱动器、A/D、电力通信模组等,
透过MCU的UART界面转换成RS-232 从电脑端读取逆变器相关参数资料。
3.健身器材/跑步机(Treadmill):
以Maxlinear SP3222为例,VCC: 3V-5V ,250kbps ,±15KV HBM,符合EIA/TIA-232-F规范,可将跑步机的资料 透过RS-232人机界面,将运动资料传送到ECG机台
供使用者判断与分析。
七.参考资料
下载连结:
1.www. makerpro.cc/2019/08/the-difference-between-rs232-and-uart/
2.www.maxlinear.com/product/interface/serial-transceivers/rs232/sp3222eu
3.http://ind.ntou.edu.tw/~optp/VB%20CLASS/OPVB10%20RS232.pdf
随著新型的高速传输界面规格不断的问世,RS-232 在电子⁄电机系统上仍为不可或缺元件,其使用简单、稳定传输、低资料流量 ,特别适合且价格低廉 。
(注1) Maxlinear Inc. 美商迈凌科技(MxL)成立于2003年,总部位于美国加州卡尔斯巴德, 股票于NASDAQ上市。MxL 产品范围涵盖宽频通信、大数据应用、
电源管理、传输界面等产品。2020 并购Intel 家用闸道器及路由器业务与NanoSemi Inc.,MxL借由并购完善其产品线,提供给客户完整的解决方案 。
(注2) 商标归各家所有。