一、RS232串口通信

在TxD 和 RxD 上:逻辑 1(MARK)=-3V~-15V逻辑 0(SPACE)=+3~+15V.

在 RTS、CTS、DSR、DTR 和 DCD 等控制线上:信号有效(接通,ON 状态,正电压)=+3V~+15V信号无效(断开,OFF 状态,负电压)=-3V~-15V。

缺点

  • 传输速率较低;
  • 抗噪声干扰性弱;
  • 传输距离有限,实际上也只能用在15米左右;
  • 只能进行点对点传输;

1、通信管脚介绍

管脚信号描述
1CD载波检测
2RXD接收
3TXD发送
4DTR数据终端准备好
5GND信号地
6DSR通讯设备准备好
7RTS请求发送
8CTS允许发送
9Ri振铃
  • DC:载波检测。主要用于Modem通知计算机其处于在线状态;
  • RXD:此引脚用于接收外部设备送来的数据;
  • TXD:此引脚将计算机的数据发送给外部设备;
  • DTR:数据终端就绪;当此引脚高电平时,通知Modem可以进行数据传输,计算机已经准备好;
  • GND:信号地;
  • DSR:数据设备就绪:此引脚高电平时,通知计算机Modem已经准备好,可以进行数据通讯了;
  • RTS:请求发送;此脚有计算机来控制,用以通知Modem马上传送数据至计算机;否则,Modem将收到的数据暂时放入缓冲区中;
  • CTS:清除发送;此脚由Modem控制,用以通知计算机将数据送至Modem;
  • RI:Modem通知计算机有呼叫进来,是否接听呼叫由计算机决定;

2、常见连接方式

(1)无握手模式通信

连接器1连接器2功能
23RX-->TX
32TX-->RX
55GND

(2)握手模式通信

连接器1连接器2功能
23RX-->TX
32TX-->RX
46DTR-->DSR
55GND
64DSR-->DTR
78RTS-->CTS
87CTS-->RTS

(3)回环握手模式通信

连接器1连接器2功能
23RX-->TX
32TX-->RX
55GND
1+4+6-DTR-->CD+DSR
-1+4+6DTR-->CD+DSR
7+8-RTS-->CTS
-7+8RTS-->CTS

3、发送通信步骤

A的RTS-->B的RTS、A的CTS<--B的CTS

  • A-->B,A使得RTS引脚有效,表明“请求发送”数据给设备的B。
  • A检测CTS引脚,CTS有效,说明B自己准备好接受数据了,才会真正开始发送数据。
  • 在发送每个字符之前,都会去检测对应的CTS是否有效,如果有效,才会继续传输对应的数据,如果发现CTS无效,那么就不能发生数据了。
  • 对于CTS一直有效的情况,A就一直发送数据给B,到了最后数据发送完之后,再把RTS设置为无效,表示数据已经发送完了。
  • 这就是整个单个的数据发送流程。

4、常见电路设计

TXD端上拉电阻作用:起始开始默认是高电平,加上拉电阻增加通信稳定性,上拉电阻通常放在TXD端。

二、RS485/RS422串口通信

RS-422是一种全双工通信协议,允许单个驱动器与多个接收器通信,数据信号采用差分传输方式,速率最高可达50Mbps。

RS-485是半双工通信协议,满足所有RS-422的要求,而且比RS422稳定性更强。具有更高的接收器输入阻抗和更宽的共模范围(-7V至+12V)。
RS485的最长传输距离能达到1200米,但在实际应用中传输的距离要比1200米短,具体能传输多远视周围环境而定。

  • 最大驱动输出电平:-7V<= VAB <=12V;
  • 发送端AB间的电压差VAB :逻辑“1”:+2~+6V、逻辑“0”:-2~-6V;
  • 接收端AB间的电压差VAB :逻辑“1”:VAB>+200mv、逻辑“0”:VAB<-200mv;

1、管脚介绍

  • A:差分正输入端
  • B:差分负输入端
  • RO:接收端
  • Dl:发送端
  • RE:接收使能端
  • DE:发送使能端

RO:接收器输出。当RE低且如果(A-B)为2 -50mV时,RO高;如果(A-B)-200mV,RO低。

RE:接收器输出使能。将 RE 驱动至低电平以启用 RO;当 RE 为高时,RO为高阻抗。将 RE 驱动为高电平并驱动 DElow 以进入低功耗关断模式。RE 是热插拔输入。

DE:驱动器输出使能。将 DE 驱动为高电平以启用驱动器输出。当DE为低电平时,这些输出为高阻抗。将 RE 设置为高电平,将 DE 设置为低电平,以进入低功耗关断模式。DE 是热插拔输入。

DI:驱动器输入。当 DE 为高电平时,DI 上的低电平会强制同相输出低电平和反相输出高电平。相似性,高导通力同相输出高电平和反相输出低电平。

2、常见连接方式

(1)终端电阻作用:

根据传输线理论,终端电阻可以吸收网络上的反射波有效地增强信号强度。

(2)信号线上小电容作用:

进行过冲抑制,吸收开关上升沿和下降沿的能量。

(3)偏置上下拉电阻的作用:

当总线空闲或开路时,利用偏置电阻将总线偏置在一个确定的状态(差分电压200mV),这样即使线路中出现了比较小的反射信号或干扰,挂接在总线上的数据接收器也不会由于这些信号的到来而产生误动作偏置电阻的大小。电阻的典型值是4.7kQ,具体数值随电缆的电容变化而变化。

3、常见电路设计

(1)RS485电路设计

(2)RS422电路设计

(3)自动切换通信电路设计

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