串口通信协议

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1、常用电平标准 现在常用的电平标准有 TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、RS23 2、RS485 等，还有一些速度比较高的 LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL 等。 下面简单介绍一下各自的供电电源、电平标准以及使用注意事项。TTL：Transistor-Transistor Logic 三极管结构。Vcc：5V；VOH=2.4V；VOL=2V；VIL=2.4V；VOL=2V；VIL=2.0V；VOL=1.7V；VIL=4.45V； VOL=3.5V； VIL=3.2V；VOL=2.0V；VIL=2V；VOL=l.7V；VIL=1.1V

2、；VOL=0.85V；VIL=1.4V；VOL=1.2V；VILEIA)、MAX232(TTLEIA)。2. 连接器的机械特性DB-9连接器：AT机以后，不支持20MA电流环接口，使用DB-9，作 为提供多若功能I/O卡或主板上COM1/COM2两个串口的连接器。电缆长度：通信速率低于20kb/s时，RS-232C直接连接最大15m。 最大传输距离：若不使用MODEM，码元畸变小于4%的情况下，最大1 5m。3. RS-232C的接口信号常用的只有9根，标准25根，4条数据、11条控制线、3条定时、7 条备用。联络控制信号线：DSR数据装置准备好(Data set ready )有效时ON状态

3、，表明MODEM处于可以使用状态。 DTR数据终端准备好(Data set raady )有效时ON状态,表明数据终端处于可以使用状态。 这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。只表明 设备本身可用，并不说明通信链路可以开始通信，能否开始通信要由下面的控制 信号决定。RTS 请求发送(Request to send )表求DTE请求DCE发送数据，有效ON。 用来控制MODEM是否要进入发送状态。CTS 允许请求(Clear to send )表示DCE准备好接收DTE发来的数据，有效ON。 是对RTS的响应信号。当MODEM准备好接收终端 传来的数据，并向前发送，使该信号有效，通知终端开

4、始开始沿发送数据线TxD 发送数据。RTS/CTS请求应答用于半双工MODEM系统中发送方式和接收 方式切换，在全双工系统配置双向通道，不需要RTS/CTSORLSD 接收线信号检出(Received line dec tec tion ) 表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数 据。当本地MODEM收到远地MODEM送来的载波信号， 使RLSD信号有效。DCD 通知终端准备接收(Data carrier dec tec tion )此线也叫数据载波检出。RI振铃指示(Ringing )MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号，有效ON。 通知终端，已被呼叫。数据发送与接收线TxD 发送

5、数据(Transmitted data )RxD 接收数据（Received data ）地线 有两根SG、DG，分别是信号地和保护地，无方向。只有当DSR、DTR都处于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线置有效ON，等CTS线上收到有效ON回答后， 才能在TxD线上发送串行数据。远距离通信1. 采用MODEM（DCE）和电话网通信连接发送数据时，首先通过DTE发出RTS（请求发送）。此时，若DCE（MODEM）允 许传送，则回答CTS（允许发送）信号。一般可直接将RTS/CTS接高电平，即只要 通信链路已建立，就可传送信号。RTS/CTS可

6、只用于半工发送/接收切换。DTE获CTS,通过TxD线向DCE发出串行信号。计算机向DCE “数据输出寄 存器”传送新的数据。当对方DCE收到载波信号后，向对方DTE发出DCD信号。2采用专用电话通信：只使用2-8号信号线，不需要RI、DTR。 近距离通信最简单的情况，不需要RS-232控制联络信号，只需要（发送线、接收线、 信号地线）便可实现全双工异步串行通信。RS-232标准规定：误码率低于4%，要求导线电容小于2500PF（普通导线， 电容值约为270PF/M）。则允许距离L=2500PF/170PF=15M。实际应用中，当使用9600bps，普通屏蔽线时，距离可达30-35米。1. 零

7、 MODEM（3 线制） RTS与CTS互联：只要请示，立即得到允许。 DTR与DSR互联：只要本端准备好，立即认为本端可以接收。2. 零MODEM标准连接当甲方DTE准备好，发出DTR信号，该信号直接联至乙方的RI 和DSR，即只要甲方准备好，乙方立即产生呼叫RI有效，并用时准备好DSR，尽 管乙方并不存在DCE。甲方RTS和CTS相连，并与乙方DCD互连。即一旦甲方请求, 立即得到允许CTS，同时乙方DCD有效，即检测到载波信号。甲方TxD与乙方RxD相连，一发一收。DTE9芯25芯25芯9芯DCE终端302 023通信针输出203032针输出70404780505860606650707

8、5108081420204922229按照RS232标准，传输速率一般不超过20kbps，传输距离一般不超 过15M。实际使用时通信速率最高可达115200bps。 RS232串行接口基本接线原则设备之间的串行通信接线方法，取决于设备接口的定义。设备间采用RS232串行 电缆连接时有两类连接方式：直通线：即相同信号(Rxd对Rxd、Txd对Txd)相连，用于DTE (数 据终端设备)与DCE (数据通信设备)相连。如计算机与MODEM (或DTU)相连。交叉线：即不同信号(Rxd对Txd、Txd对Rxd)相连，用于DTE与D TE相连。如计算机与计算机、计算机与采集器之间相连。以上两种连接方法

9、可以认为同种设备相连采用交叉线连接，不同种设 备相连采用直通线连接。在少数情况下会出现两台具有DCE接口的设备需要串行 通信的情况，此时也用交叉方式连接。当一台设备本身是DTE，但它的串行接口 按DCE接口定义时，应按DCE接线。如艾默生网络能源有限公司生产的一体化采 集器IDA采集模块上的调测接口是按DCE接口定义的，当计算机与IDA采集模块 的调测口连接时就要采用直通串行电缆。一般地，RS232接口若为公头，则该接口按DTE接口定义；若为母头， 则该接口按DCE接口定义。但注意也有反例，不能一概而论。(一些DTE设备上 的串行接口按DCE接口定义而采用DB9或DB25母接口的原因主要是因为

10、DTE接 口一般都采用公头，当人用手接触时易接触到针脚;采用母头时因不易碰到针脚， 可避免人体静电对设备的影响。)对于某些设备上的非标准RS232接口，需要根据设备的说明书确定针脚 的定义。如果已知Txd、Rxd和Gnd三个针脚，但不清楚哪一个针脚是Txd，哪 一个针脚是Rxd，可以通过用万用表测量它们与Gnd之间的电压来判别，如果有 一个电压为-10V左右，则万用表红表笔所接的是DTE的Txd或DCE的Rxd。 RS232的三种接线方式三线方式：即两端设备的串口只连接收、发、地三根线。一般情况下， 三线方式即可满足要求，如监控主机与采集器及大部分智能设备之间相连。简易接口方式：两端设备的串口

11、除了连接收、发、地三根线外，另外增 加一对握手信号(一般是DSR和DTR)。具体需要哪对握手信号，需查阅设备接 口说明。完全口线方式：两端设备的串口 9线全接。此外，有些设备虽然需要握手信号，当并不需要真正的握手信号，可以采用自握 手的方式。(3)RS232/422/485串行通信接口性能比较上述三种通信接口的比较见下表1-8-2。接口性能 RS-232 RS422 RS485操作方式电平差分差分最大传输速率 20kb/s(15m) 10Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m) 10Mb/s (12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m)驱动器输出电压

12、 无负载时5V15V 5V 5V有负载时 2V 1.5V驱动器负载阻抗3kQ7kQ 100Q(min) 54Q(min)接收输入阻抗3kQ7kQ 4kQ 12kQ接收器灵敏度 3V 200mV 200mV 工作方式全双工全双工半双工 连接方式点到点点到多点多点到多点 表 1-8-2 RS232、RS422、RS-485 接口性能比较（4）USB 接口USB，全称是Universal Serial Bus （通用串行总线），它是在1 994年底由康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合制订的，但是直到1999年，U SB才真正被广泛应用。自从1994年11月11日发表了 USB V0.7以

13、后，USB接口 经历了六年的发展，现在USB已经发展到了 2.0版本。USB接口的特点是： 数据传输速率高。USB标准接口传输速率为12Mbps，最新 的USB2.0支持最高速率达480Mbps。同串行端口比，USB大约快1000倍；同并 行端口比，USB端口大约快50%。 数据传输可靠oUSB总线控制协议要求在数据发送时含有3 个描叙数据类型、发送方向和终止标志、USB设备地址的数据包。USB设备在发 送数据时支持数据侦错和纠错功能，增强了数据传输的可靠性。 同时挂接多个USB设备。USB可通过菊花链的形式同时挂 接多个USB设备，理论上可达127个。 USB接口能为设备供电OUSB线缆中包含有两根电源线及两 根数据线。耗电比较少的设备可以通过USB 口直接取电。可通过USB 口取电的设 备又分低电量模式和高电量模式，前者最大可提供100毫安的电流，而后者则是 500毫安。 支持热插拔。在开机情况下，可以安全地连接或断开设备， 达到真正的即插即用。USB还具有一些新的特性，如：实时性（可以实现和一个设 备之间有效的实时通信）、动态性（可以实现接口间的动态切换）、联合性（不 同的而又有相近的特性的接口可以联合起来）、多能性（各个不同的接口可以使 用不同的供电模式）。