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RS-232串行接口RS-232是在任何时候都常用的接口之一。它不仅已经被内置于每台PC，而且已被内置于从微控制器到主机的多种类型的电脑和与它们连接的设备。RS-232的最通常得用处是连接到一个Modem，其他拥有RS-232接口的设备包括打印机，数据采集模块，测试装置和控制回路。你也可以将RS-232用在任何类型得计算机之间的简单连接中。RS-232是设计来处理两台设备之间的通信的，距离限制为50到100f，这决定于波特率和电缆类型。因为RS-232端口被广泛应用，它的另一个用途是与一个将这个接口转换成另一种类型的适配器相连。例如，一个简单的回路将一个RS-232端口转换成一个RS-485端口，这个端口可以和多台设备相连并且可以使用更长的导线连线。RS-232连接使用非平衡导线。尽管一个非平衡的状态听起来像是一些应该避免的东西，在这里它仅仅是指导线中的信号的电气特性。在一条非平衡导线中，信号电压加到一条导线上，所有的信号电压都使用一个公共的接地线。这种类型的接口的另一个术语是单端。特性RS-232有几个优点：(1)它是无处不在的。每一台PC机都有一个或更多的RS-232端口。更新的计算机现在支持其他诸如USB这样的串行接口，但是RS-232可以做很多USB无法做的事情。(2)在微控制器中，接口芯片使得将一个5V串口转换成RS-232变得很容易。(3)连接距离可以达到50到100ft。大多数的外设接口都不会用于太长的距离。USB连接最长可以达到16ft，PC机的并口打印机接口与主机的距离可以达到10到15ft，或者利用IEEE-1284B型驱动器可以达到30ft。但是RS-232可以使用更长的电缆。如果每一个RS-232端口与一个Modem相连，你可以使用电话网在世界范围内发送数据。(4)对于一个双向连接，你只需要3条导线。一个并行连接一般需要8条数据线，两条或者更多的控制信号线，和几条接地线。所有的导线和更大的连接器使得价格累计起来就比较高了。RS-232的缺点包括以下这些：(1)如果连接的另一头需要并行数据，它不得不将这个串口数据转换成并行数据。但是利用一个UART，这很容易实现。(2)串口是如此的有用，以至于寻找一个未用的串口可能会比较困难。PC机可以有多个串口，但是一个系统可能无法为每一个串口分配一个唯一的中断请求信号。大多数的微控制器只有一个硬件串口。(3)在一个连接中不能有超过2台以上的设备。(4)指定的最大数据传输速率是每秒20000位。但是，很多接口芯片可以超过这个数值，尤其是在短程连接上。(5)很长的连接需要一个不同的接口。双向RS-232通信的3个基本信号如下：TD：将数据从DCE传输到DCE也被称作TX和TXD。RD：将数据从DCE传输到DTE。也被称作RX和RXD。SG：信号地。也被称作GND和SGND。电压RS-232的逻辑电平用正负电压表示，而不是只用5VTTL和CMOS逻辑的正电压信号表示。在一个RS-232的数据输出（TD），一个逻辑0被定义为等于或者高于+5V，而一个逻辑1被定义为等于-5V或者比低于-5V。换言之，信号使用负逻辑，在这种逻辑中，负的电压为逻辑1。控制信号使用相同的电压，但是使用的是正逻辑。一个正的电压表示这项功能为开，而一个负的电压表示这个功能为关。RS-232接口芯片反向转换这些信号。在一个UART的输出引脚，一个逻辑1数据位或者一个关控制信号接近于5V，它在RS-232的接口产生一个负电压。一个逻辑0数据位或者一个开控制信号接近于0V，它在RS-232接口产生一个正电压。因为一个RS-232接收器可能位于一条长电线缆的末端，等到信号到达接收者的时候，它的电压可能已经削弱了或者加载了噪声信号。考虑到这种情况，在接受方最低要求的电压要比在驱动器处要低。一个比+3V高得多的输入在RD处是一个逻辑0，或者在一个控制输入处是一个开。一个比-3V要低得多的输入在RD处为一个逻辑1，或者在一个控制输入处为一个关。根据这个标准，在-3V和+3V之间的一个输入的逻辑电平没有定义。噪声容限，或者电压容限，是输出电压和输入电压的区别所在。RS-232的大电压波动导致一个比5VTTL逻辑宽得多的噪声容限。例如，即便一个RS-232驱动器的输出为最小的+5V，它也会在接受方削弱或者噪声峰值大到2V，并且仍旧是一个有效逻辑0。很多RS-232输出有更宽的电压波动：±9V和12V是很平常的事情。这些都导致更宽的噪声容限。最大允许的电压波动是15V，尽管接受方必须不受任何损害地处理高达25V的电压。使用的另外两个与RS-232有关的术语是Mark和Space。Space是逻辑0，而Mark是逻辑1。这两个术语是多年以前机械记录仪二进制数据的，他们分别代表物理标记和空白。计时限制TIA/EIA-232包括最小和最大计时规定。所有的RS-232接口芯片都符合这个规定。指定的旋转速度限制了接口的最大比特率。旋转率是当输出切换时电压变化的快慢的量度，并且描述了一个输出的电压变化的瞬间速度。一个RS-232驱动器的旋转速度必须是每毫秒30V或者更少。限制旋转速度的好处是它通过事实上消除由于电压偏转引发的问题来改进信号质量，电压偏移发生在传输有着快速上升和下降节拍的信号的长距离连线上。但是旋转速度也限制了一个连接的最大速度。在30V/us的速度下，一个输出需要0.3us从+5V切换到-5V。RS-232的规定的最大波特率为20kbps，这个速度转换成一个比特宽度为50us，或者在允许的最快旋转速度下为166倍的切换时间。事实上，因为UART在位的中间附近读取输入数据，并且还因为大多数的时间参考时钟是非常准确的，你可以安全的使用短到5到10倍的切换时间的位的宽度。考虑到这些，有的接口芯片允许115kbps或者更高的波特率，即使这违反了这个标准的建议。除了有一个最大的切换速度之外，RS-232驱动器还必须符合最低标准以确保信号不在逻辑状态之间的未定义区域停留。对于控制信号和其他40bps和更低的信号，信号线必须花费不超过1ms的时间在有效的逻辑1和逻辑0之间的传送区域，对于其他数据和时间信号，这个限制是4%的位宽，或者在20bps下为2us。信号的上升和下降次数也要尽可能的接近相等。在5V逻辑和RS-232之间转换很多微控制器有异步串口，但是它们的输出和输入使用5V逻辑而不是使用RS-232电压。将5V落连接到一个RS-232端口需要转换到RS-232电平和从RS-232电平转换到5V逻辑。利用5V逻辑，我假定了TTL或者CMOS逻辑芯片使用的逻辑电平，这些芯片是由一个单一的+5V电源供电，信号电平以接地电平作为参考。对于TTL逻辑，一个逻辑低输入不高于0.8V。一个逻辑高输出必须至少为2.4V，而一个逻辑高输入必须至少为2V。利用这些逻辑电平，一个接口可以有0.4V的噪声信号而不至于产生错误。这些逻辑电平应用在初期的，标准的7400系列的TTL逻辑和他的派生系列，包括74LS74F和74ALSTTL。较早的利用NMOS技术制造的微控制器也使用这些逻辑电平。大多数的CMOS芯片定义了不同的逻辑电平，并且有更宽的噪声容限。一个逻辑低CMOS输出不高于0.1V，而一个逻辑低输入可以高达20%的电源电压，或者对于5V的电源输入可以达到1V。一个逻辑高输出至少为4.9V，而一个逻辑高输入必须至少达到电源电压的70%，或者对于5V电源输入而言达到3.5V。使用这样的逻辑电平的系列包括4000系列，74HC和74AC。有的CMOS芯片有TTL兼容输出。这是得他们可以直接和CMOS或者TTL逻辑项链。遵循这个惯例的芯片包括74HCT逻辑系列和大多数的微控制器。RS-232InterfaceRS-232isoneofthenormallyusedinterfacesatanytime,itnotonlybuiltineveryPC-set,butalsobuiltinanytypesofcomputerswhicharefrommicrocontrollertohostcomputers,andequipmentconnectedwiththem.ThegeneralusageofRS-232istoconnectamodern,theotherarrangementswithRS-232interfacesincludeprinter,datacollectionmodule,testingdeviceandcontrolloop.RS-232canbealsousedinthesimplelinkofanytypeofcomputer.RS-232isdesignedtodealwiththecommunicationbetweentwoarrangementswithdistancelimitationfrom50to100ft,whichdependonPotterrateandtypeofelectriccable.BecauseofwideapplicationofRS-232port,itsotherusageistolinkanothertypeofadapterconvertedformtheport.Forexample,asimpleloopchangesaRS-232intoaRS-485port.Theportcanbelinkwithseveraldevicesbymeansofalonglead.Non-equilibriumleadisusedtolinkedtoRS-232.Althoughnon-equilibriumshouldsomethingavoidable,itonlyreferstotheelectricpropertyofthesignalinlead.Inanon-equilibriumlead,signalvoltageisappliedtoanotherlead,allhasanothertechnicalterm“signalend”.AdvantagesinRS-232RS-232isusedeverywhere.EveryPC-sethasoneormoreRS-232ports.TherenewedcomputerssustainotherserialinterfaceslikeUSB.ButRS-232candomanythingswhichUSBcantdo.Inthemicro-controllerinterfacechipcanbeeasilyusedtochangeintoRS-232.Thejointingdistancecanreach50-100ft.Manyexternalinterfacesarenotusedfortoolongdistance.ThelongestdistancejointofUSBcanreach16ft.ThedistancebetweenparallelprinterinterfaceonthePC-setandthehostcomputercanreach10to15ft,or30ftbyusingTypeTEEE-1284Bdriver.ButRS-232canusethelongerelectriccable.IfeveryRS-232portislinkedwithamodern,Telephonenetworkcanusedtosenddataintherageoftheworld.Foradoublelink,3leadsareneeded.Aparallelcircuitgenerallyneeds8datalines,twoormorecontrolsignallinesandgroundwires。Itismoreexpensiveifmoreleadsandbiggerconnectorsareused.DisadvantagesinRS-232Ifonesideoflinkneedsparalleldata,ithastotransformserialintoparalleldata.ButifitiseasilyrealizedaUARTisused.Becauseoftheserialportsouseful,itismaybehardertolookforafreeserialportPC-setmayhavemanyserialports,butasystemmaybecantdistributeasolebreakingenquiringsignaltoeveryserialport.Mostmicro-controlleronlyhasonehardwareserialport.Nomorethan2setinonelink.Thebiggestdesignatedtransmittingrateofdatais2000bits/s.Butmanyinterfacechipcansurpassthisnumericalvalue,especiallyintheshortdistancelink.Alongerlinkneedsadifferentinterface.3basicsignalsofthedoubleRS-232communicationasfollows:TD.TransformdataDTEtoDCEItsalsocalledTXandTXD.