关于RS-232C接口使用的几个问题


  EIA RS - 232C接口是目前最常用的一种串行通信接口。它是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,是用二进制方式进行串行数据交换的数据通信设备(DEC)与数据终端设备(DTE)之间的接口技术标准。
  
  一、最大传输距离
  
  在一般的教科书和技术杂志上,对RS - 232C接口的最大传输距离是这样叙述的:在没有调制解调器的情况下,本地数据终端与数据通信设备间的最大距离为50英尺(15 m);然而在实际使用中,最大距离远远超过此值。造成这一不同的原因是,在一般教科书上没有说明此最大距离值是在什么前提下定义的。RS - 232C标准规定,在码元畸变小于4%的情况下,最大传输距离为50英尺(15 m)。接口标准的电气特性中规定,接口驱动器的负载电容(传输介质电容与接收器输入电容之和)应小于2 500 pF。如果按普通的非屏蔽多芯电缆电容值为40~50 pF/英尺来计算,传输电缆长度应为
t=2500/50=50英尺(15m)

  
  当驱动器的负载电容大于2 500 pF时,码元畸变就要超过标准规定的4%允许值;而在大多数应用场合,约有99%的用户是按码元畸变10%~20%的范围工作的。显而易见,这种情况下的传输距离便会远远超过15 m。因此,RS - 232C接口标准规定的4%的码元畸变是很保守的。美国DEC公司虽然规定了RS - 232C传输特性的码元畸变是10%,但仍认为是十分保守的。表1- 24为DEC公司的实验结果。

关于RS-232C接口使用的几个问题

  表中1号电缆为带屏蔽的电缆,型号为DECP. NO. 9107723,内有三对双绞线,每对由22# AWG(美国线规)组成,其外覆以屏蔽网。2号电缆为不带屏蔽的电缆,型号为DECP.NO. 9105856 - 04,是22# AWG的四芯电缆。

二、点对多点系统的通信
  
  RS - 232C接口广泛用于点对点的系统通信,在有些应用场合,也可用于点对多点系统的通信。以图1- 90“一对二”的系统为例,甲为主站,乙、丙为从站,主、从站的职能分配是固定的。主站是数据源,从站之间不能通信,只能接收和监听主站的广播。主、从站之间的通信可用查询方式或中断方式进行。

关于RS-232C接口使用的几个问题

  如图1 - 90(a)所示,在主站甲向从站乙、丙发送数据时,三方均用RS - 232C接口的标准信号DTR、DSR进行同步。同步建立后,甲测试82 51A状态字的TXRDY位,用查询方式发送一批数据,而从站乙、丙同时测试本站8251A状态字的RXRDY位,用查询方式接收这批数据。我们自制了一个“三通”插座,当使用长度为15 m的25芯扁平电缆时,主站甲发送一批字节数为4 096的数据,共发送20次。从站乙、丙接收到的数据与主站发送的数据完全一致,试验结果令人满意。
  
  主站与多个从站的数据交换不仅可用上述的查询方式进行,也可用中断方式进行。图1 - 90(b)为用中断方式的“一对二”的系统连接图。由图可见,乙站的RTS连到甲站的CTS端,建立甲、乙站之间的应答关系,而丙站的RTS不连到甲站的CTS,因此,甲、丙站之间没有应答关系。由此推广到“一对几”的系统,主站的CTS只能连到一个从站的RTS;否则,整个系统将无法正常工作。
  
  在主站甲向乙、丙站发送数据时,三方均用RS - 232C串行接口的标准信号DTR、DSR进行同步。同步建立后,由于乙站的初始状态RTS为1,而使甲站的8251A满足条件:数据缓冲器输出端与CTS端相“与”时,8251A的引脚TXRDY置位,甲站进人中断服务程序以发送一批数据。此时,乙、丙站满足条件而进入各自的中断服务程序,以便接收甲站发来的这批数据。乙站和丙站接收数据过程的差别在于,甲、乙站之间用CTS、RTS建立两者的应答关系;而甲、丙之间无应答关系,是靠DSR、DTR信号来建立同步的。
  
  在与查询方式同样的条件下,甲站发送一批字节数为256和4 096的数据,各发20次,结果是乙、丙站接收到的数据与甲站发送的数据完全一致。
  
  甲站与乙、丙站的数据交换也可用另一种中断方式进行。在这种方式中,主站和各从站的8251A芯片的RTS和CTS引脚自成回路。在主站向各从站发送数据时,主、从站均用标准信号DTR、DSR进行同步。
  
  此方案同样得到满意的结果。上述三种方案的软件比较简单,其程序清单在此不作介绍。

三、RS-232C标准的不足之处

  由于RS - 232C标准出现较早,难免有不足之处,可归纳为以下6点:
  
  ①接口的信号电平较高,与TTL电平不兼容。RS - 232C接口逻辑的约定是:当在接口部位测得的电平(相对于信号地)为-15~-3 V时,此信号定义为标准状态,即逻辑1;当电平为+3~+15 V时,则把此信号定义为空状态,即逻辑0;信号电平为-3 V~+3 V时,则为模糊区,信号无定义。由于RS - 232C接口的逻辑电平较高,易损坏接口电路的芯片,同时,因接口电平为非TTL电平,故须使用电平转换电路,方能与TTL电路连接。
  
  ②传输速率较低。同步传输时,波特率最高为64 kb/s;异步传输时,波特率最高为20 kb/s。
  
  ③接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式,这种共地传榆容易产生共模干扰。
  
  ④RS - 232C接口标准没有对接口用的连接器作明确定义,故出现了互不兼容的25芯连接器,给用户的使用带来不便。
  
  ⑤传输距离有限。在码元畸变不超过4%时,最大传输距离约为15 m。
  
  ⑥在利用RS - 232C接口以中断方式进行异步通信时,从站必须保证其CPU在限定时间(一般为波特率的倒数Xll)内响应RXRDY信号而完成读接收缓存区数据操作;否则,将发生数据溢出错误。

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