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串行接口

串行接口简称串口,也称串行通信接口或串行通讯接口(通常指COM接口),是采用串行通信方式的扩展接口。串行接口 (Serial Interface) 是指数据一位一位地顺序传送,其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信(可以直接利用电话线作为传输线),从而大大降低了成本,特别适用于远距离通信,但传送速度较慢。

串行接口 (Serial Interface) 是指数据一位一位地顺序传送,其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信(可以直接利用电话线作为传输线),从而大大降低了成本,特别适用于远距离通信,但传送速度较慢。一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是:数据位的传送,按位顺序进行,最少只需一根传输线即可完成;成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米;根据信息的传送方向,串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

串口的出现是在1980年前后,数据传输率是115kbps~230kbps。串口出现的初期是为了实现连接计算机外设的目的,初期串口一般用来连接鼠标和外置Modem以及老式摄像头和写字板等设备。串口也可以应用于两台计算机(或设备)之间的互联及数据传输。由于串口(COM)不支持热插拔及传输速率较低,目前部分新主板和大部分便携电脑已开始取消该接口。目前串口多用于工控和测量设备以及部分通信设备中。

同步串行接口(英文:SynchronousSerialInterface,SSI)是一种常用的工业用通信接口。。

异步串行是指UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),通用异步接收/发送。UART是一个并行输入成为串行输出的芯片,通常集成在主板上。UART包含TTL电平的串口和RS232电平的串口。 TTL电平是3.3V的,而RS232是负逻辑电平,它定义+5~+12V为低电平,而-12~-5V为高电平,MDS2710、MDS SD4、EL805等是RS232接口,EL806有TTL接口。

串行接口按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,不涉及接插件、电缆或协议。

也称标准串口,最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“ [1] 数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。传统的RS-232-C接口标准有22根线,采用标准25芯D型插头座(DB25),后来使用简化为9芯D型插座(DB9),现在应用中25芯插头座已很少采用。

RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。由于其发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,其驱动器负载为3~7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。 [2]

标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”,它定义了接口电路的特性。典型的RS-422是四线接口。实际上还有一根信号地线,共5根线。其DB9连接器引脚定义。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接10个节点。即一个主设备(Master),其余为从设备(Slave),从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k,故发端最大负载能力是10×4k+100Ω(终接电阻)。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道,因此不必控制数据方向,各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)实现。

RS-422的最大传输距离为1219米,最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。

是从RS-422基础上发展而来的,所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式,二线制可实现真正的多点双向通信,而采用四线连接时,与RS-422一样只能实现点对多的通信,即只能有一个主(Master)设备,其余为从设备,但它比RS-422有改进,无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。

RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的,RS-485是-7V至+12V之间,而RS-422在-7V至+7V之间,RS-485接收器最小输入阻抗为12kΩ、RS-422是4kΩ;由于RS-485满足所有RS-422的规范,所以RS-485的驱动器可以在RS-422网络中应用。

RS-485与RS-422一样,其最大传输距离约为1219米,最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。 [2]

串口形容一下就是一条车道,而并口就是有8个车道同一时刻能传送8位(一个字节)数据。但是并不是说并口快,由于8位通道之间的互相干扰(串扰),传输时速度就受到了限制,传输容易出错。串口没有互相干扰。并口同时发送的数据量大,但要比串口慢。 [3] 串口硬盘就是这样被人们重视的。

交换机的串口的英文就是trunk;是用来做下一跳路由转换用的。每个VLAN只有通过与TRUNK的路由指向后才能上外网。

引脚说明:

Pin Name Dir Description

1 CD Carrier Detect

2 RXD Receive Data

3 TXD Transmit Data

4 DTR Data Terminal Ready

5 GND System Ground

6 DSR Data Set Ready

7 RTS Request to Send

8 CTS Clear to Send

9 RI Ring Indicator

目前较为常用的串口有9针串口(DB9)和25针串口(DB25),通信距离较近时(<12m),可以用电缆线直接连接标准RS232端口(RS422,RS485较远),若距离较远,需附加调制解调器(MODEM)或其他相关设备。最为简单且常用的是三线制接法,即地、接收数据和发送数据三脚相连,下面涉及到最为基本的接法,且直接用RS232相连。

(1)DB9和DB25的常用信号脚说明

DB9 | DB25

pin function name pin function name

1 数据载波检测 DCD 8 数据载波检测 DCD

2 接收数据 RXD 3 接收数据 RXD

3 发送数据 TXD 2 发送数据 TXD

4 数据终端准备 DTR 20 数据终端准备 DTR

5 信号地 GND 7 信号地 GND

6数据设备准备好DSR 6 数据设备准备好 DSR

7 请求发送 RTS 4 请求发送 RTS

8 清除发送 CTS 5 清除发送 CTS

9 振铃指示 RI 22 振铃指示 RI

(2)RS232C串口通信接线方法(三线制)

首先,串口传输数据只要有接收数据针脚和发送针脚就能实现:同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连,两个串口相连或一个串口和多个串口相连。

同一个串口的接收脚和发送脚直接用线相连对9针串口和25针串口,均是2与3直接相连。

两个不同串口(不论是同一台计算机的两个串口或分别是不同计算机的串口)

串口连机线

DB9-DB9

2-3,3-2,5-5

DB25-DB25

2-3,3-2,7-7

DB9-DB25

2-3,3-2,5-7

DB9-DB25串口转接线

2-3,3-2,5-7

上面是对微机标准串行口而言的,还有许多非标准设备,如接收GPS数据或电子罗盘数据,只要记住一个原则:接收数据针脚(或线)与发送数据针脚(或线)相连,彼此交叉,信号地对应相接。

3.串口调试中要注意的几点:

不同编码机制不能混接,如RS232C不能直接与RS422接口相连,市面上专门的各种转换器卖,必须通过转换器才能连接。

串口调试时,准备一个好用的调试工具,如串口调试助手、串口精灵等,有事半功倍之效果;

强烈建议不要带电插拨串口,否则串口易损坏。

对于大型的工控和测量设备,建议使用光电耦合器来隔离设备,具体的耐压值根据实际需求来确定。

进行串行传输的接口,它一次只能传输1Bit。串行端口可以用于连接外置调制解调器、绘图仪或串行打印机。它也可以控制台连接的方式连接网络设备,例如路由器和交换机,主要用来配置它们。


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