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RS-232是一种以电压为基础的串行数据接口

时间:2020-07-30 00:19来源:皇朝游戏

 

 RS-232

SPII2C使用的技术比大多数皇朝游戏的通信技术都先进,例如同步时钟串行数据和独有的设备寻址。但是,SPII2C需要在PCB的范围内才能使用,不能作为外部外围设备的接口。

当需要用外部设备与其他设备(例如PC)通信时,最简单的选择(而且目前为止最常用的选择)就是RS-232,它的正式名称叫作EIA-232,这种情况是因为它所在的标准协会发生了变更。但是,由于在过去的几十年中它一直都叫RS-232,所以此处将仍然采用这种叫法。

我认为花一些时间研究RS-232RS-485(见14.4节)是值得的,因为这些接口现在仍然应用十分广泛,也一直都起到了很重要的作用。很多微控制器和微处理器都内置有异步串行接口,因此它们只需要借助信号电平合适的电路与外部设备连接。从历史角度看,SPIRS-232的早期型号都起源于早期的同步串行技术(直到UARTS在经济上可行,串行接口才逐渐放弃了时钟信号)。RS-232的技术规范现在仍然规定一种同步操作方式,但没有人再去用了(至少我没有听说过)。USB接口和一些工业接口标准都使用了差分信号技术,该技术在RS-485及其前身RS-422上得到了应用。如果理解了RS-232RS-485的基本原理(除了SPII2C),那你也可以将这些原理应用于其他类型的数据通信。

RS-232是一种以电压为基础的串行数据接口,它的逻辑0和逻辑1之间的电压差是由信号线上的电平决定的。图14-13展示了电压差的大小。

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 14-13 RS-232 信号电压电平

注意,RS-232数据信号使用了负逻辑,即逻辑真或标志 (1)是一个负电压电平,而逻辑伪或空位 (0)是正电平。还要注意的是,RS-232是双极性的,但是有些非标准器件将0 V作为标志电平。由于大多数皇朝游戏的逻辑电路都没有负逻辑电压,因此要使用特殊的驱动集成电路来产生必需的电平。皇朝游戏将在后面探讨这个问题。

RS-232是一种以电压为基础的串行数据接口 - 海猎网-皇朝游戏  不要将真实的”RS-232与某些微控制器使用的TTL电平信号混淆。如果PC背面使用RS-232接口,传输的信号电压可以达到负12 V,这肯定会损坏Arduino8051微控制器这样的器件。

RS-232是全双工接口,(通常)也是异步的,而且所有的数据时钟同步都是从输入数据流自身获取,而不是从接口中的附加时钟信号线获得(当然也有例外:RS-232可以作为同步接口皇朝游戏,但很少这样做)。RS-232也可以用作半双工模式(参考14.2节)。

大多数RS-232接口都执行ASCII(美皇朝游戏息交换标准码)字符编码方案,然而RS-232标准自己并没有规定特定的编码方案。通过RS-232进行的数据交换是以字符的形式进行的,字符可能是真实的ASCII字符,也可能是原始数据。

RS-232是一种以电压为基础的串行数据接口 - 海猎网-皇朝游戏  原始的ASCII码只用7位数字就定义了一个字符。人们认为没有必要用8位数字表示一个字符,因为128个可能的字符已经囊括了所有的英文大小写字母、许多标点符号和控制字符。发送7位数字也节约了成本,因为这样花费的时间更短,而且大型计算机系统的时间是以几分之一秒计费的。

一个RS-232字符由一个起始位(标志位 )、5~9个数据位、一个奇偶校验位和12个停止位组成。在图14-14中,皇朝游戏个字符有8个数据位,没有校验位,有1个停止位(空位);另一个字符有7个数据位(真ASCII编码)、偶校验位和1个停止位。两个例子中,每个字符/字节实际发送或接收的数据位数都是10位。每1个单元数据,即从起始位到停止位(如果有的话)所有的数位,叫作1 。

一个特定的数据格式若要正确工作,通信通道的两端必须从一开始就配置成完全相同的。如果你试图把数据格式为8-N-1的设备连接到数据格式为7-E-1的设备,就算两端都以10/帧的速率收发数据,也不可行,最好的结果也只是会在8位设备一端产生错误数据,在7位设备一端造成大量校验位错误。

RS-232接口的速度(数据传输速率 )可以用每秒传输的字符数或每秒比特数来定义。当表示每秒传输的字符数时,皇朝游戏使用波特 这个术语。波特率 是每秒钟通过信道的不同符号个数,而比特率 是每秒钟通过信道的离散比特数个数。在简单的数字通信方案(如SPI)中没有起始位、停止位,也没有帧的概念,因此比特率和波特率实际上是等同的。

现在,让皇朝游戏来看看波特 这个术语是如何误用的。如果有人说“9600波特串行数据通道,那他的实际意思是该通道每秒传输9600比特数据。很多次,波特 都被作为比特每秒 的同义词误用,这主要归咎于调制解调器生产商,他们可能觉得把自己的产品说成是9600波特(听起来很皇朝游戏!)比正确的技术说法——960字符每秒(听起来就不是那么快了吧?)要更令人印象深刻。

当你使用的系统要用多个数字来代表单个符号,并带有校验位和控制位时,如图14-14中的字符数据,比特率和波特之间的区别就变得很重要了。这意味着以9600波特传输的串行接口每秒不会发送或接收1200个字符字节(9600/8),因为每帧的10个数字中至少有2个被起始位和停止位占据,所以每帧只有80%的长度包含了真实的数据。此例中,实际最大符号速率恰好是960字符每秒。一般而言,如果你知道每个数据帧的数位个数(使用RS-232的大多为10位),那么用比特率除以这个数,就会得到每秒的实际字符传输速率(CPS,或真实波特率)。

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 14-14 RS-232数据格式

RS-232有一些局限性需要注意。例如,PC或其他系统上的单个RS-232端口最多只能连接一台设备。也就是说,RS-232是点对点接口,如图14-15所示。它也受到线路长度和速度的限制,因为要通过电压摆幅产生信号,而RS-232易受周围环境噪声和信号干扰的影响。

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 14-15 RS-232连接

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