串口知识

串口知识
2011-03-20 17:45

RS-232C 的接口信号:  RS-232C 的功能特性定义了25芯标准连接器中的20根信号线,其中2条地线、4条数据线、11条控制线、3条定时信号线,剩下的5根线作备用或未定义。常用的只有10根,它们是:

  (1)联络控制信号线:

  数据发送准备好(Data set ready-DSR)——有效时(ON)状态,表明MODEM处于可以使用的状态。

  数据终端准备好(Data terminal 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,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 :  GND、Sig.GND——保护地和信号地,无方向。

  

  上述控制信号线何时有效,何时无效的顺序表示了接口信号的传送过程。例如,只有当DSR和DTR都处于有效(ON)状态时,才能在DTE和DCE之间进行传送操作。若DTE要发送数据,则预先将DTR线置成有效(ON)状态,等CTS线上收到有效(ON)状态的回答后,才能在TxD线上发送串行数据。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有用,因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向,这时线路才能开始发送。

  2个数据信号:发送TXD;接收RXD。

  1个信号地线:SG。

  6个控制信号:

  DSR :数传发送准备好,Data Set Ready。

  DTR :数据终端准备好,Data Terminal Ready。

  RTS :DTE请求DCE发送(Request To Send)。

  CTS :DCE允许DTE发送(Clear To Send),该信号是对RTS信号的回答。

  DCD :数据载波检测(Data Carrier Detection),当本地DCE设备(Modem)收到对方的DCE设备送来的载波信号时,使DCD有效,通知DTE准备接收, 并且由DCE将接收到的载波信号解调为数字信号, 经RXD线送给DTE。

  RI :振铃信号(Ringing),当DCE收到对方的DCE设备送来的振铃呼叫信号时,使该信号有效,通知DTE已被呼叫。

很久很久以前,计算机还没有出现,那时就已经存在了(计算机)史前的串口设备(电传打字机,工控测量设备,通信调制解调器),为了连接这些串口,EIA制定了RS232标准,采用DB25接插件,支持同步和异步串口,D型的接口可以有效防止插反。标准化给使用带来了便利。

     时光荏苒,个人计算机出现了,这些已有的串口设备毫无疑问地成为了最初的外设,自然而然地RS232标准被个人计算机采纳。但是设备制造商倾向于体积更小,成本更低的接口,因此,将DB25中未使用的和支持同步模式的引脚去掉,形成DB9。最初的情况相当混乱,因为DB9只定义了信号,却没有指定信号和引脚的对应关系,各个制造商只能自行定义。幸运的是,IBM的PC成了工业标准,DB9逐渐统一到IBM的定义上来。

     DB9只有9根线,遵循RS232标准。定义如下:

     DTR,DSR------DTE设备准备好/DCE设备准备好。主流控信号。

     RTS,CTS------ 请求发送/清除发送。用于半双工时,收发切换。属于辅助流控信号。半双工的意思是说,发的时候不收,收的时候不发。那么怎么区分收发呢?缺省时是DCE 向 DTE发送数据,当DTE决定向DCE发数据时,先有效RTS,表示DTE希望向DCE发送,一般DCE不能马上转换收发状态,DTE就通过监测 CTS是否有效来判断可否发送,这样避免了DTE在DCE未准备好时发送所导致的数据丢失。

     全双工时,这两个信号一直有效即可。
    
     随着计算机的日益普及,很多非RS232的串口也要接入PC机,如果为每一种新出现的串口都增加一个新的I/O口显然不现实,因为PC后面板位置有限,因此,将RS232串口和非RS232串口都通过RS232口接入是最佳方案。UART的U(通用)指的就是这个意思。早期ROM BIOS和DOS里的通信软件都是为RS232设计的,在没有检测到DCD有效前不会发送数据,因此,就连发送一个字符这样朴素的应用也要给出DCD、 DTR、DSR等控制信号。因此,串口接头上要将一些控制线短接,或者干脆绕过系统软件自己写通信程序。
     到此,UART的涵义就总结为:通用的 异步 (串行) I/O口。

     就在UART冠以通用二字,准备一统江湖的时候,制造商们不满于它的速度、体积和灵活性(软件可配置),推出了USB和1394串口。目前,笔记本上的 UART串口有被取消的趋势,因而有网友发出了“没有串口,吾谁与归”的慨叹,古今多少事,都付笑谈中,USB取代UART是后话,暂且不表。

     话说自从贺氏(Hayes)公司推出了聪明猫(SmartModem),他们制定的MODEM接口就成了业界标准,自此以后,所有公司制造的兼容猫都符合贺氏标准(连AT指令也兼容,大家一起抄他呗)。

     细观贺氏制定的MODEM串口,与RS232标准大不相同。DTR在整个通信过程中一直保持有效,DSR在MODEM上电后/可以拨号前有效(取决于软件对 DSR的理解),在通信过程的任意时刻,只要DTR/DSR无效,通信过程立即终止。在某种意义上,这也可以算是流控,但肯定不是RS232所指的那种主流控。如果拘泥于RS232,你是不会理解DTR和DSR的用途的。

     贺氏不但改了DTR和DSR,竟然连RTS和CTS的涵义也重新定义了。因此,RTS和CTS已经不具有最开始的意义了。从字面理解RTS和CTS,是用于半双工通信的,当DTE想从收模式改为发模式时,就有效RTS 请求发送,DCE收到RTS请求后不能立即完成转换,需要一段时间,然后有效CTS通知DTE:DCE已经转到发模式,DTE可以开始发送了。在全双工时,RTS和CTS都缺省置为有效即可。然而,在贺氏的MODEM串口定义中,RTS和CTS用于硬件流控,和什么劳什子的全双工/半双工一点关系也没有。

     注意,硬件流控是靠软件实现的,之所以强调“硬件”二字,仅仅是因为硬件流控提供了用于流量情况指示的硬件连线,并不是说,你只要把线连上,硬件就能自己流控。如果软件不支持,光连上RTS和CTS是没有用的。

     RTS和CTS硬件流控的软件算法如下:(RTS有效表示PC机可以收,CTS有效表示MODEM可以收,这两个信号互相独立,分别指示一个方向的流量情况。)
   
    
     PC端处理:
       发. 当 发现(不一定及时发现) CTS (-3v to -15v)无效时,停止发送,
           当 发现(不一定及时发现) CTS (3v to 15v)有效时,恢复发送;

       收. 0<M<N<LEN_OF_RX_BUFFERS
           当接收buffers中的bytes<M 时,给 RTS 有效信号(+3v to +15v),
           当接收buffers中的bytes>N 时,给 RTS 无效信号(-3v to -15v);

     MODEM端处理:
           同上,但RTS与CTS交换。

 

 

用的时候发现由于串口默认是高电平,买的很多串口线都是三线制。所以只要把程序中的拉低CTS与RTS转为停止发送接收,把程序中的拉高CTS与RTS改为继续发送,则可把硬件握手通过软件握手来实现。

posted @ 2011-03-25 22:51 babykick 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏