RS-232是美国电子工业联盟制定的串行数据通信接口标准，原始编号全称是EIA-RS-232（简称RS232），它被广泛用于DCE（Data Communication Equipment ） 和 DTE（Data Terminal Equipment） 之间的连接。DCE可以理解为数据通信端，比如modem设备；DTE可以理解为数据终端，比如电脑。最早的台式电脑都会保留9针的232接口，用于串口通信，目前基本被USB接口取代。现在RS232接口常用于仪器仪表设备，PLC以及嵌入式领域当作调试口来使用。
发展历史
具体标准协议是收费的，有兴趣的可以去TIA Standards store购买。
EIA:Electronic Industry Association 美国电子工业联盟
RS:Recommended standard 推荐标准
A/B/C/D/E/F:修改版本
TIA:Telecommunications Industry Association 美国电信工业协会-EIA的一个分支
ANSI:American National Standards Institute 美国国家标准协会
- EIA RS-232（1960）
- EIA RS-232-A（1963）
- EIA RS-232-B（1965）
- EIA RS-232-C（1969）
- EIA RS-232-D（1986）
- TIA TIA/EIA-232-E (1991)
- TIA TIA/EIA-232-F (1997)
- ANSI/TIA-232-F-1997（R2002）
- TIA TIA-232-F（R2012）
协议详细定义了信号的电气特性、时序、逻辑电平和连接器的物理尺寸及引脚定义功能，下面将分别讲述。
接口形态
按照引脚数量分类有两种：
- 25pin–DB25 协议标准推荐的接口类型
由于接口物理尺寸较大，很少使用，此处不做具体介绍。 - 9pin—DE9（通常误叫做DB9） 自IBM PC/AT开始改用9针连接器起，目前是主流接口形态。9针RS232接口按照接口类型，又可以分为：
-
公头（Male）：带针脚
-
母座（Female）:带孔座
接口定义
下图是公头9针RS232接口详细定义：
| 引脚编号 | 引脚定义 | 传输方向 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1 | DCD-Data Carrier Detect | ⬅ | 载波检测通知给DTE |
| 2 | RXD-Receive Data | ⬅ | 接收数据 |
| 3 | TXD-Transmit Data | ➡ | 发送数据 |
| 4 | DTR-Data Terminal Ready | ➡ | DTE告诉DCE准备就绪 |
| 5 | GND | – | – |
| 6 | DSR-Data Set Ready | ⬅ | DCE告诉DTE准备就绪 |
| 7 | RTS-Request to Send | ➡ | 请求发送-DTE向DCE大宋数据请求 |
| 8 | CTS-Clear to Send | ⬅ | 清除发送-DCE通知DTE可以传数据 |
| 9 | RI-Ring Indicator | ⬅ | 振铃指示-DCE通知DTE有振铃信号 |
其中DTR/DSR和RTS/CTS用于硬件流控。
DTR/DSR状态表明DTE和DCE处于可用状态，有时候设备上电这两个信号即有效，表示设备本身可用使用，但要开始进行数据传输通讯，则需要RTS/CTS流控信号。
RTS即DTE发送数据时，该信号有效（ON），向DCE请求发送数据；CTS是对请求发送RTS信号的响应，当DCE已经准备好接收数据时，该信号有效（ON），通知DTE可用使用TXD发送数据了。比如A向B发送数据简单如下逻辑：
- A先设置RTS为1，表示要发数据给B
- B检测到RTS为1，先看看自己是否准备好：
如果准备好，就设置CTS为1表示A可用发数据给B了
如果没有准备好，继续处理自己的数据。弄完了，再将CTS设置为1，让A发数据 - A发现CTS置1了，将数据通过TXD信号线发送出去
- A每发送一次数据给B之前，都会继续上面的逻辑
- A发送完数据后，就将RTS置0，表示数据发送完毕
硬件连接
连接分为3种：
-
9线式连接示意图：
-
5线式连接示意图：
-
3线式连接示意图：
注：3线连接中，DTE使用TXD和RXD两条数据线，无法实现硬件流控功能，在做大量数据传输应用时，建议使用5线或9线连接方式。
电平及时序
RS232采用负逻辑电平，定义如下：
| 电平状态 | 电压 |
|---|---|
| 0(space) | +3 ~ +15V |
| 1(mark) | -15 ~ -3V |
| 非法状态 | -3 ~ +3V |
下图是使用RS232接口按照UART串口协议进行传输，UART协议具体请参考 UART详解。图中
传输的数据为0100 1011b 即0x4B，按照1bit开始位，8bit数据位，1bit停止位格式传输。
最大通讯距离及速率
协议最初规定设备最大速率为20kbps，对于16550A UART最大速率为1.5Mbps。码元畸变小于4%的情况下，DTE 和 DCE 之间最大传输距离为 15m（50 英尺）。可见这个最大的距离是在码元畸变小于 4%的前提下给出的。为了保证码元畸变小于 4%的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于 2500pF。对于普通导线，其电容值约为 170pF/m,则允许距离 L=2500pF/（170pF/m）=15m。当速率下降时，传输距离会成倍增加，下表是Texas Instruments 在不同速率下对应的传输线缆长度：
| 速率（bps） | 最大线缆长度（m） |
|---|---|
| 19200 | 15.24 |
| 9600 | 152.4 |
| 4800 | 304.8 |
| 2400 | 914.4 |
注：协议规定最大速率为20kbps，现在看来这个速率已经很低了。一些芯片制造商已经做出了高速率的芯片驱动，具体速率上限请查看器件手册。
参考
- RS-232 -wikipedia
- RS232 introduction
