RS-232C接口配置指南

RS-232C接口是指合乎RS-232C标准的串行通信接口。RS-232标准（协议）的全称是EIA-RS-232标准，是1960年，EIA（Electronic Industry Association），即美国电子工业协会制定的。RS（Recommended standard）代表推荐标准，232是标准的标识号。以后又陆续发布了修订版本RS-232A、RS-232B和RS-232C。目前广泛应用的是RS-232C，为最新一次修改。

RS-232C标准定义的是，数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）和数据通信设备DCE（Data Communication Equipment）之间串行二进制数据交换接口的技术标准。DTE可以是计算机，也可以是PLC或现场设备，指需要的数据通信站点。DCE是用以实现站点间通信的设备，如调制解调器（Modem）等。它的典型应用如图2-1所示。

从图2-1可知，有了DCE这个通信设备，两个DTE（站点）可通过电话网络建立物理连接，进而才可进行数据通信。

DCE也还可以是无线调制解调制器。在各无线调制解调制器间，可通过无线电波或红外线传送信号，也可达到数据通信的目的。

当然，也可不用DCE，两个DTE通过通信电缆直接连接。

1.RS-232C接口特性

RS-232C标准对串口规定有电气特性、机械特性、功能特性及规程特性，并对其多有所推荐。没有推荐的也有俗成约定。只是这个标准毕竟是美国的，而且年代又较久远，所以在使用时，还要注意到不同使用者对其理解与实施时的差异。

（1）电气特性

电气特性规定信号电平、电路连接方式、串行数据的传输格式、速率、距离以及与互连电缆相关的规则等。

RS-232C标准规定，有两条数据、多条控制信号线及一条共用信号地线。适用于1对1全双工通信。

RS-232C标准规定，信号为负逻辑。在数据线及控制线上，逻辑1为-3～-15V，逻辑0为+3～+15V。输入的逻辑电平是+3～+15V和-3～-15V。输出为+5～+15V和-5～-15V。输入与输出不同主要是考虑到抗干扰裕度。即DTE与DCE间允许有2V压降。

RS-232C标准规定，数据按字符（节）为单位传送。每个字符（节）用起始位及使用相同的发送接收速率，保证收发同步。

图2-1 RS-232C串口典型应用

（2）功能特性

功能特性规定了接口引脚功能和接线。当初，它规定了21条信号线，但在这21条中，常用的仅9条，也因此9针连接器很常用。这9针连接器引脚的信号线定义见表2-1。

表2-1 9针RS-232C接口引脚定义

（3）机械特性

规定物理连接的插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等。但RS-232C标准并未对机械接口做出严格规定。目前常用的9针DB连接器（插头、插座）简图如图2-2所示。

插针或插孔连接器的几何尺寸是相配合的，互成镜像对称。连接器的DTE端为针，DCE端为孔，与它相接的为针。一般来说，作为DTE的计算机的连接器为针，而PLC、现场设备，同样也是DTE，但使用孔。

图2-2 9针接口简图

（4）规程特性

规定串口通信的实现过程或步骤。与是否通过DCE有关。以下是两个计算机通过DCE（调制解调器Modem）连接进行通信的具体步骤：

第一步，将计算机和Modem分别加电，计算机将“数据终端就绪”（Data Terminal Ready，DTR）信号线置为“ON”状态，而Modem则将“数据设备就绪”（Data Set Ready，DSR）信号线置为“ON”状态，此时Modem处于命令方式（空闲状态）。

第二步，计算机A通过“发送数据”（Transmit Data，TxD）信号线发出拨号命令给Mo-dem A，通知Modem A摘机并拨号。

第三步，Modem B检测到振铃信号后，通过“振铃指示（Ring Indicator，RI）”信号线通知计算机B对呼叫进行应答。而计算机B通过“数据终端就绪（DTR）”信号线允许Mo-dem B自动应答Modem A的拨号呼叫，即Modem B发出摘机信号（音频信号）。

第四步，当Modem A收到Modem B返回的应答音频信号后，随即向Modem B发送载波，而ModemB收到载波后，通过“载波检测”（Carrier Detection，CD）信号线通知计算机B线路接通，同时回应以自身的载波给Modem A。而当Modem B检测到Modem A发出的载波后，它也通过载波检测CD（Carrier Detection）信号线通知计算机A线路接通。此时计算机A和计算机B接通，Modem进入联机状态（即数据方式），通信双方可以进入数据通信。

第五步，计算机A通过“发送数据”（TxD）信号线将数据发送给Modem A，Modem A将该二进制数据调制成一串不同频率的音频信号通过公用电话网发送给Modem B，Modem B则从音频信号中解调出原始数据并通过“接收数据”（Receive Data，RxD）信号线将数据送给计算机B上。而计算机B向计算机A发送数据的过程与此相同。计算机在发送数据过程中，要求“请求发送”（Request To Send，RTS）信号线为ON状态；而在接收数据过程中，要求“载波检测”（CD）信号线为“ON”状态。

第六步，计算机A通过将“请求发送”（RTS）信号线置为OFF状态以通知Modem A数据发送结束。Modem A检测到RTS信号为OFF状态后，停止发送载波，并置“允许发送”（CTS）信号线为OFF状态以响应计算机A。而Modem B检测不到载波后自动恢复到待机状态，并置“载波检测”（CD）信号线为OFF状态，通知计算机B不能接收数据。(www.xing528.com)

第七步，计算机A置DTR信号线为OFF状态，通知Modem A拆线。Modem A收到DTR的OFF信号后撤除与电话线的连接，并将DSR信号线置为OFF状态作为回答。

另外，在计算机发送数据到Modem的过程中，如果Modem的接收速度太慢，则Modem可以通过降下CTS信号通知计算机暂停发送数据。而且两个Modem建立载波连接后将继续保持载波连接，当载波消失或中断几十分之一秒后，连接被终止。

图2-3所示为计算机串口与PLC串口，通过DCE（调制解调器，Modem）连接示意。如果使用DCE是拨号Modem，也是要先拨号，要求建立连接；经对方回应确认，进而实际建立连接；然后才可通信。通信后还要挂机，断开连接。

图2-3 计算机与PLC通过DCE连接示意

提示：这里的Modem是有线的。市场上还有无线Modem。它通过无线电波或红外线传输信号。它不仅与这里讲的RS-232C接口连接，也可将要介绍的RS-422/485接口连接。如果通信站点双方或各方都连接这样的Modem，则可在站点间实现无线信号传送。

必须注意的一点是，两个Modem在进行真正数据传输之前，必须首先交换如何向对方发送数据的信息，这一过程叫做交接过程。两个Modem必须就以下事项协调一致：传输速度、组成数据包的位数、包的起始位/停止位、奇偶校验以及半双工/全双工等。

如果计算机通过DCE连接与PLC连接并发起通信，则要把PLC方的Modem置为准备接收呼叫状态。办法是，把PLC方的Modem接于计算机串口，调Windows附件中的超级终端，在其窗口上键入以下3条命令：

atso=1（设置准备接收状态）

at＆wo（存于寄存器）

at＆yo（上电时调寄存器）

这样，Modem接PLC，上电后，则它的AA指示灯亮。这表明PLC方Modem已作好接收呼叫的准备。这时，一旦计算机呼叫它，经一声振铃响，即响应，并强占电话线。

计算机方要发起通信，则要在用户程序中，执行与PLC方Modem通信的呼叫代码。也可通过超级终端键入呼叫代码。呼叫的代码是：

atdt+PLC方电话号码+回车一旦呼叫成功，将返回相应信号，双方Modem的CD指示灯均亮。这时，计算机与PLC通信完成了通信连接。其间虽经过Modem、电话局，但将如同直接连线，即可通信。

当通信距离较近时，可不需要DCE。通信双方可以直接连接。有两种连接方式：一为有握手信号连接；另一为无握手信号连接。后者更常用。

有把握手信号连接称交叉环回接口连接，也称假Modem连接，较完整的连接如图2-4所示。

双方需用7条线，数据交换前要进行“握手”。“握手”成功才可交换数据。双方“握手”信号过程如下：

1）当甲方的DTE准备好，发出DTR信号，该信号直接连至乙方的RI（振铃信号）和DSR（数传机准备好）。即只要甲方准备好，乙方立即产生呼叫（RI）有效，并同时准备好（DSR）。尽管此时乙方并不存在DCE。

2）甲方的RTS和CTS相连，并与乙方的DCD互连。即一旦甲方请求发送（RTS），便立即得到允许（CTS），同时，使乙方的DCD有效，即检测到载波信号。

图2-4 RS-232C口有握手信号连接

3）甲方的TxD与乙方的RxD相连，一发一收。

图2-5所示为零Modem方式的最简单连接（即三线连接），图中最上方的两条线是交叉连接。这样，把通信双方都当做数据终端设备看待，双方可发，也可收。通信双方的任何一方，只要请求发送RTS有效和数据终端准备好DTR有效，即能开始发送和接收。

2.RS-232C的不足之处

RS-232C接口信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片。只能进行一对一的连接。不能实现与多个站点通信。使用一条共用信号地线，共地传输，易产生共模干扰，抗噪声干扰弱。所以，传输距离（电缆长度）是受限制的。当传输速率为19200bit/s，误码率小于4%时，要求导线的电容值应小于2500pF。对于普通导线，其电容值约为170pF/m。所以，其最大传输距离可按下式计算：

允许距离L=2500pF/（170pF/m）=15m

当使用9600bit/s，普通双绞屏蔽线时，距离可达200ft。当使用1200bit/s，普通双绞屏蔽线时，距离可达3000ft。

图2-5 RS-232C口无握手信号连接