“串口”是串行通信接口的簡(jiǎn)稱，所謂“串行通信”是指數(shù)據(jù)按位依次發(fā)送的通信方式。常見(jiàn)的串口有：RS232和RS485。雖然串口通信誕生的時(shí)間較早，但它仍然活躍在當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域。今天這篇文章，我們來(lái)深入介紹下RS232串口。本文包括如下幾個(gè)主題：

1、RS232的歷史

2、RS232的接口

3、RS232的電氣信號(hào)

4、RS232的電平轉(zhuǎn)換芯片

5、RS232的數(shù)據(jù)傳輸

1、RS232的歷史

RS232是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（Electronic Industries Association ,EIA）于1962年頒布的通信標(biāo)準(zhǔn)，其全稱是：DTE和DCE的電氣/機(jī)械接口標(biāo)準(zhǔn)。“DTE”是英文“Data Terminal Equipment ”的縮寫，翻譯為“數(shù)據(jù)終端設(shè)備”，比如計(jì)算機(jī)；“DCE”是英文“Data Circuit-terminating Equipment”的縮寫，翻譯為“數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備”。也有將其寫作“Data Communication Equipment”，翻譯為“數(shù)據(jù)通信設(shè)備”，比如調(diào)制解調(diào)器。“RS232”名稱中的“RS”是“Recommand Standard”的縮寫，表示“推薦標(biāo)準(zhǔn)”。“232”是標(biāo)識(shí)號(hào)。早期的RS232是為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)、程控電話、調(diào)制解調(diào)器之間通信而制定的標(biāo)準(zhǔn)，后來(lái)經(jīng)過(guò)多次改版，成了一種通用的串行通信標(biāo)準(zhǔn)。RS232的改版信息如下：

1969年C版本（RS232-C）；

1986年D版本（RS232-D）；

1991年E版本（RS232-E）；

1997年F版本（RS232-F）；

目前，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，RS232多用于觸摸屏、讀卡器、掃碼槍、打印機(jī)等設(shè)備與PLC之間的通信。

2、RS232的接口

在F版本之前，RS232使用25針串行接口，分為公頭（Male）和母頭（Female）兩種，公頭用于DTE設(shè)備，母頭用于DCE設(shè)備，如下圖所示：

實(shí)物如下圖所示：

針腳定義見(jiàn)下面的表格：

25針串口針腳太多，用起來(lái)比較繁瑣。為了簡(jiǎn)化RS232串口，在F版本中定義了9針串口，同樣包括公頭（用于DTE）和母頭（用于DCE）兩種，如下圖所示：

針腳定義見(jiàn)下面的表格：

PLC被視為DTE設(shè)備，其RS232串口為公頭。比如S7-1200的串口模塊CM1241 RS232其串口為公頭，如下圖所示：

對(duì)于DTE和DTC的通信，可以使用直連的方式，如下圖所示：

對(duì)于兩個(gè)DTE（比如PLC和掃碼槍）之間的通信，應(yīng)采用交叉連接的方式。可以將所有引腳相互連接，如下圖所示：

可以采用最小連接的方式，僅使用三根線，將雙方的TxD和RxD互連，GND互連，如下圖所示：

這種DTE直接連接，不經(jīng)過(guò)DCE的連接也稱為“ null modem”連接，這類電纜稱為“null modem”電纜或交叉電纜。

3、RS232的電氣信號(hào)

RS232接收-發(fā)送端的電信號(hào)是相對(duì)于公共地線（GND）的電壓信號(hào)。當(dāng)電壓差值在+3V~+15V之間表示邏輯“0”，當(dāng)電壓差值在-3V~-15V之間表示邏輯“1”，電壓差值在-3V~+3V之間沒(méi)有定義。3V是最小的可檢測(cè)電壓信號(hào)，實(shí)際使用時(shí)期望電壓差的絕對(duì)值在5V~15V之間，即：發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電壓信號(hào)+5V~+15V，表示邏輯“0”；負(fù)電壓信號(hào)-5V~-15V表示邏輯1。接收數(shù)據(jù)時(shí)，只要是檢測(cè)到大于3V的電信號(hào)，即將其視為有效信號(hào)。

4、RS232的電平轉(zhuǎn)換芯片

單片機(jī)的引腳輸出的是TTL電平，需要使用專用的轉(zhuǎn)換芯片（TI公司的MAX3232或者ST公司的ST3232等）將其轉(zhuǎn)換為RS232電平。詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)看我之前的文章：RS232電平和TTL電平有什么不同？如何轉(zhuǎn)換？

5、RS232的數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸涉及的第一個(gè)概念是波特率。我們知道串行通信的傳輸是一位接著一位的，其傳輸單位為：位（bit）。因此，波特率的定義就是在單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)奈坏膫€(gè)數(shù)。國(guó)際公用的單位時(shí)間為秒（s），因此波特率的單位為：bit/s（b/s），也寫作bps（bit per second）。

波特率有一定的選擇范圍（并非任意值），常見(jiàn)的波特率有：9600，38400，56000，115200等。還有很多其它的值，通信雙方約定好相同的波特率即可。

RS232是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信，其數(shù)據(jù)幀由起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位、停止位四部分組成。

起始位：長(zhǎng)度1，數(shù)據(jù)值等于邏輯0，表示開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)位：長(zhǎng)度8或7，表示實(shí)際發(fā)送的數(shù)據(jù)；

校驗(yàn)位：長(zhǎng)度0（無(wú)校驗(yàn)）或1（奇校驗(yàn)或偶校驗(yàn)）；

停止位：長(zhǎng)度1、1.5或者2，數(shù)據(jù)值等于邏輯1，表示數(shù)據(jù)幀發(fā)送結(jié)束；

假設(shè)某RS232通信設(shè)置數(shù)據(jù)位=7，奇校驗(yàn)，停止位=2，則幀和邏輯值如下圖所示：

接下來(lái)我們做一個(gè)計(jì)算。

假設(shè)某RS232通信設(shè)置波特率=9600，數(shù)據(jù)位=8，無(wú)校驗(yàn)（=0），停止位=1。請(qǐng)問(wèn)該通信參數(shù)下，每秒鐘可傳輸多少個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)？

答：根據(jù)參數(shù)可知，該通信的幀長(zhǎng)度=1+8+1=10 位（bit），在該幀中傳輸了一個(gè)字節(jié)（8位）。因此對(duì)于9600的波特率，每秒鐘最多可傳輸實(shí)際數(shù)據(jù)=9600/10=960字節(jié)。

關(guān)于數(shù)據(jù)傳輸還有流控制等內(nèi)容。本文實(shí)在有點(diǎn)長(zhǎng)，就留到后期介紹吧。我的書《西門子S7-1200/1500 PLC SCL語(yǔ)言編程 ——從入門到精通》通信部分也對(duì)RS232有比較詳細(xì)的介紹，感興趣的話可以看看下面的鏈接：

審核編輯：湯梓紅