硬件接口协议之“RS232数据传输”

本文主要介绍RS232的连接方式、线缆长度及误码率、数据传输格式等。

1、连接方式

1.1、有Modem连接方式

有Modem的连接方式分两种，一种是全连接，一种是三线连接，分别如下图所示：

1.2、无Modem连接方式

无Modem的连接方式分为以下几种：全连接、无振铃指示和载波检测的连接、三线连接无握手方式、三线连接带回环、三线连接带部分握手等。分别如下图所示：

三线无握手是最简单的连接方式，但是也是万能的连接方式。但是这里存在一个问题。如果通讯双方其中有一方检测DSR和DCD输入信号。这些信号定义了是否能与对方通讯。如过这两条线没有连接，它们始终为低电平，这就有问题。

同样的问题也发生在了RTS和CTS上，如果DTE将RTS置为了高电平，然后等待CTS为高电平，而CTS没有连接，所以DTE会永远挂在那里。所以这种连接方式仅仅是RXD和TXD上的数据传输。

这种最简单的连接方式不能进行任何形式的硬件流控制。只能通过在软件中通过XOFF和XON字符来对数据流进行控制。

在单片机等应用中，就是采用的无任何握手信号的连接方式，所以才必须有起始位和停止位。在进行通讯时，如果发送方一直发送，而接受方没有足够的能力或时间进行应答，就会产生数据丢失。

对于没有握手信号的三线连接，如果软件按正常的方式检测Modem的握手信号，会因为检测不到合适的握手信号而挂在那里。为了避免这种情况，同时又能使用最简单的三线的连接方式，便产生了带回环（Loop Back）的连接方式。主要是为了用最简单的三线通信方式时，普通的软件也能适用。

首先考虑DSR信号，此信号表示对方已经Ready。在图中，这根线连接到了DTR。这就是说，本地的软件检测到的不是对方的Ready信号，而是本地的DTR信号。而有99%的设备的软件在检测DSR和DCD信号的时候都要先将本地的DTR信号置为高电平。这样，这种连接方式对于99%的软件就都适用了。同样的技巧也应用在了CTS和RTS上。

通讯双方都不能对数据流进行控制，也只能采用XON和XOFF字符的握手方式。因此，如果软件不知道没有硬件流控制信号，在数据传输速率超过接受方所能承受的能力时就会产生数据丢失。

这种连接方式下，本地的RTS与CTS连接在一起，然后与对方的DCD连在一起。这样，只有在对方检测DCD信号时，RTS信号才会传递给对方。而在现在的软件中几乎都是采用这用检测DCD的方式。

DSR和DTR交叉互联。因此双方就可以互相告知对方本地是否Ready，如果对方Ready的话就发送数据，对方不Ready的话就停止发送。

只采用RTS和CTS握手的软件不能采用这种带有部分握手信号的连接方式。而大部分软件在使用RTS和CTS的同时也会检查DSR信号，在这种情况下，这种连接方式就可以适用。

2、线缆长度和误码率

在通信速率低于20kb/s时，RS232直连的最大物理距离为15m（50英尺）。传输电缆长度由RS232标准规定在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为50英尺，其实这个4%的码元畸变是很保守的，在实际应用中，约有99%的用户是按码元畸变10-20%的范围工作的，所以实际使用中最大距离会远超过50英尺，在9600的时候可以达到250英尺，即75米。

3、三线连接的数据传输格式

无任何握手信号的三线连接方式，由于没有流控信号，所以必须有起始位和停止位。

串行通信中，线路空闲时，线路的TTL电平总是高，经反向RS232的电平总是低。一个数据的开始RS232线路为高电平，结束时RS232为低电平。数据总是从低位向高位一位一位的传输（小端序）。

通信开始前，大于一位以上时间的高电平表示空闲，通信开始的时候，规定第一个数据位是低电平表示通信的开始，之后才是真正的数据，在规定的数据位传送完成后（通常是8位或9位，9位通信中的第9位可以表示奇偶校验或其它用途，前8位是真正需要传送的数据），要保持1个数据位的高电平表示一次数据传送结束（停止位）；然后才能继续第二次传送，或者是结束传送又保持高电平状态表示数据线空闲。

eg：

对于16进制数据55AAH，当采用8位数据位、1位停止位传输时，它在信号线上的波形(TTL电平)和(RS-232电平)分别为：