個人計算機上的通訊接口之一，由電子工業協會(Electronic Industries Association，EIA) 所制定的異步傳輸標準接口。通常 RS-232 接口以9個引腳 (DB-9) 或是25個引腳 (DB-25) 的型態出現，一般個人計算機上會有兩組 RS-232 接口，分別稱為 COM1 和 COM2。
後來IBM的PC機將RS232簡化成了DB-9連接器，從而成為事實標準。而工業控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三條線。
EIA-RS-232C對電氣特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規定。在TxD和RxD上：邏輯1(MARK)=-3V～-15V邏輯0(SPACE)=+3～+15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號有效（接通，ON狀態，正電壓）=+3V～+15V信號無效（斷開，OFF狀態，負電壓）=-3V～-15V以上規定說明了RS-232C標準對邏輯電平的定義。對於數據（信息碼）：邏輯「1」（傳號）的電平低於-3V，邏輯「0」（空號）的電平高於+3V；對於控制信號；接通狀態（ON）即信號有效的電平高於+3V，斷開狀態（OFF）即信號無效的電平低於-3V，也就是當傳輸電平的絕對值大於3V時，電路可以有效地檢查出來，介於-3～+3V之間的電壓無意義，低於-15V或高於+15V的電壓也認為無意義，因此，實際工作時，應保證電平在-3V～-15V或+3V～+15V之間。
25芯
1 屏蔽地線2 發送數據 TXD3 接收數據 RXD4 發送請求RTS5 發送清除 CTS6 數據準備好 DSR7 信號地 SG8 載波檢測 DCD9 發送返回（+)10 未定義11 數據發送（-)12~17 未定義18 數據接收（+)19 未定義20數據終端準備好 DTR21 未定義22 振鈴 RI23~24 未定義25 接收返回（-)
針腳 信號 定義 作用
1 DCD 載波檢測 Received Line Signal Detector(Data Carrier Detect)
2 RXD 接收數據 Received Data
3 TXD 發送數據 Transmit Data
4 DTR 數據終端準備好 Data Terminal Ready
5 SGND 信號地 Signal Ground
6 DSR 數據準備好 Data Set Ready
7 RTS 請求發送 Request To Send
8 CTS 清除發送 Clear To Send
9 RI 振鈴提示 Ring Indicator
缺點（1）接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的晶片，又因為與TTL電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL電路連接。（2）傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps；因此在CPLD開發板中，綜合程序波特率只能採用19200，也是這個原因。（3）接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產生共模幹擾，所以抗噪聲幹擾性弱。（4）傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50英尺，實際上也只能用在15米左右。
註：51單片機的串口是全雙工的，並不是說在單向傳輸的時候，一根傳數據另一根傳時鐘。
RS485通訊接口
RS485採用差分信號負邏輯，+2V～+6V表示「0」，- 6V～- 2V表示「1」。RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制是全雙工通訊方式，兩線制是半雙工通訊方式。
RS485和RS232一樣都是基於串口的通訊接口，數據收發的操作是一致的，但是它們在實際應用中通訊模式卻有著很大的區別，RS232接口為全雙工數據通訊模式，而RS485接口為半雙工數據通訊模式，數據的收發不能同時進行，為了保證數據收發的不衝突，硬體上是通過方向切換來實現的，相應也要求軟體上必須將收發的過程嚴格地分開。
由於PC機默認的只帶有RS232接口，有兩種方法可以得到PC上位機的RS485電路：
（1）通過RS232/RS485轉換電路將PC機串口RS232信號轉換成RS485信號，對於情況比較複雜的工業環境最好是選用防浪湧帶隔離柵的產品。
（2）通過PCI多串口卡，可以直接選用輸出信號為RS485類型的擴展卡。
RS485接口組成的半雙工網絡，一般是兩線制（以前有四線制接法，只能實現點對點的通信方式，現很少採用），多採用屏蔽雙絞線傳輸。這種接線方式為總線式拓撲結構在同一總線上最多可以掛接32個結點。在RS485通信網絡中一般採用的是主從通信方式，即一個主機帶多個從機。很多情況下，連接RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的「A」、「B」端連接起來。RS485接口連接器採用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口採用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485採用DB-9（針）。
RS-485接口的最大傳輸距離標準值為4000英尺，實際上可達1219米，另外RS-232接口在總線上只允許連接1個收發器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達128個收發器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設備網絡。因為RS485接口組成的半雙工網絡，一般只需二根連線（一般叫AB線），所以RS485接口均採用屏蔽雙絞線傳輸。
Uart這裡指的是TTL電平的串口；RS232指的是RS232電平的串口。
TTL電平是3.3V的，而RS232是負邏輯電平，它定義+5~+12V為低電平，而-12~-5V為高電平。
Uart串口的RXD、TXD等一般直接與處理器晶片的引腳相連，而RS232串口的RXD、TXD等一般需要經過電平轉換(通常由Max232等晶片進行電平轉換)才能接到處理器晶片的引腳上，否則這麼高的電壓很可能會把晶片燒壞。
我們平時所用的電腦的串口就是RS232的，當我們在做電路工作時，應該注意下外設的串口是Uart類型的還是RS232類型的，如果不匹配，應當找個轉換線(通常這根轉換線內有塊類似於Max232的晶片做電平轉換工作的)，可不能盲目地將兩串口相連。
串行接口
串行接口簡稱串口，也稱串行通信接口或串行通訊接口（通常指COM接口），是採用串行通信方式的擴展接口。
總述
串口通信的兩種最基本的方式：同步串行通信方式和異步串行通信方式。同步串行是指SPI（Serial Peripheral interface）的縮寫，顧名思義就是串行外圍設備接口。SPI總線系統是一種同步串行外設接口，它可以使MCU與各種外圍設備以串行方式進行通信以交換信息，TRM450是SPI接口。異步串行是指UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通用異步接收/發送。UART是一個並行輸入成為串行輸出的晶片，通常集成在主板上。UART包含TTL電平的串口和RS232電平的串口。 TTL電平是3.3V的，而RS232是負邏輯電平，它定義+5~+12V為低電平，而-12~-5V為高電平。串行接口按電氣標準及協議來分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。RS-232-C、RS-422與RS-485標準只對接口的電氣特性做出規定，不涉及接插件、電纜或協議。電平標準
數位訊號的標準
現在常用的電平標準有TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、RS232、RS485等，還有一些速度比較高的LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL等。下面簡單介紹一下各自的供電電源、電平標準以及使用注意事項。
一、TTL電平
TTL電平信號被利用的最多是因為通常數據表示採用二進位規定，+5V等價於邏輯"1"，0V等價於邏輯"0"，這被稱做TTL（電晶體-電晶體邏輯電平）信號系統，這是計算機處理器控制的設備內部各部分之間通信的標準技術。TTL集成電路的全名是電晶體-電晶體邏輯集成電路（Transistor-Transistor Logic),
Vcc：5V；VOH>=2.4V；VOL<=0.5V；VIH>=2V；VIL<=0.8V。
因為2.4V與5V之間還有很大空閒，對改善噪聲容限並沒什麼好處，又會白白增大系統功耗，還會影響速度。所以後來就把一部分「砍」掉了。也就是後面的LVTTL。 LVTTL又分3.3V、2.5V以及更低電壓的LVTTL(Low Voltage TTL)。
3.3V LVTTL： Vcc：3.3V；VOH>=2.4V；VOL<=0.4V；VIH>=2V；VIL<=0.8V。
2.5V LVTTL： Vcc：2.5V；VOH>=2.0V；VOL<=0.2V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7V。
TTL使用注意：TTL電平一般過衝都會比較嚴重，可能在始端串22歐或33歐電阻；
TTL電平輸入腳懸空時是內部認為是高電平。要下拉的話應用1k以下電阻下拉。
TTL電平長距離傳輸不了，抗幹擾不行，衰減也大。
長距離傳輸過程只能用RS232電平或者485電平，後者更遠，在發送部分將TTL轉換後，傳輸，接收部分再將傳輸電平轉換為TTL電平。
TTL作為邏輯電平很好，但是長距離傳輸確實能力有限。[page]
二、CMOS電平
COMS集成電路是互補對稱金屬氧化物半導體（Compiementary symmetry metal oxide semicoductor）集成電路的英文縮寫，電路的許多基本邏輯單元都是用增強型PMOS電晶體和增強型NMOS管按照互補對稱形式連接的，靜態功耗很小。
COMS電路的供電電壓VDD範圍比較廣在+5~+15V均能正常工作，電壓波動允許±10，當輸出電壓高於VDD-0.5V時為邏輯1，輸出電壓低於VSS+0.5V(VSS為數字地)為邏輯0。CMOS電路輸出高電平約為0.9Vcc，而輸出低電平約為0.1Vcc當輸入電壓高於VDD-1.5V時為邏輯1，輸入電壓低於VSS+1.5V(VSS為數字地)為邏輯0。CMOS電路中不適用的輸入端不能懸空，否則邏輯混亂
三、RS-232、RS-422與RS-485
RS-232、RS-422與RS-485標準只對接口的電氣特性做出規定，而不涉及接插件、電纜或協議，在此基礎上用戶可以建立自己的高層通信協議。RS-232、RS-422與RS-485都是串行數據接口標準，都是由電子工業協會（EIA）制訂並發布的，RS-232在1962年發布。RS-422由RS-232發展而來，為改進RS-232通信距離短、速率低的缺點，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mbps，傳輸距離延長到4000英尺（速率低於100Kbps時），並允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸規範，被命名為TIA/EIA-422-A標準。為擴展應用範圍，EIA又於1983年在RS-422基礎上制定了RS-485標準，增加了多點、雙向通信能力，即允許多個發送器連接到同一條總線上，同時增加了發送器的驅動能力和衝突保護特性，擴展了總線共模範圍，後命名為TIA/EIA-485-A標準。
1. RS-232串行接口標準
目前RS-232是PC機與通信工業中應用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。RS-232採取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。收、發端的數據信號是相對於信號地。典型的RS-232信號在正負電平之間擺動，在發送數據時，發送端驅動器輸出正電平在+5~+15V，負電平在-5~-15V電平。當無數據傳輸時，線上為TTL，從開始傳送數據到結束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3~+12V與-3~-12V。由於發送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20Kbps。RS-232是為點對點（即只用一對收、發設備）通訊而設計的，其驅動器負載為3kΩ~7kΩ。所以RS-232適合本地設備之間的通信。
2. RS-422與RS-485串行接口標準
（1）平衡傳輸
RS-422、RS-485與RS-232不一樣，數據信號採用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B。通常情況下，發送驅動器A、B之間的正電平在+2~+6V，是一個邏輯狀態，負電平在-2V~6V，是另一個邏輯狀態。另有一個信號地C，在RS-485中還有一「使能」端，而在RS-422中這是可用可不用的。「使能」端是用於控制發送驅動器與傳輸線的切斷與連接。當「使能」端起作用時，發送驅動器處於高阻狀態，稱作「第三態」，即它是有別於邏輯「1」與「0」的第三態。
（2）RS-422電氣規定
由於接收器採用高輸入阻抗和發送驅動器比RS232更強的驅動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節點，最多可接10個節點。即一個主設備（Master），其餘為從設備（Salve），從設備之間不能通信，所以RS-422支持點對多的雙向通信。RS-422四線接口由於採用單獨的發送和接收通道，因此不必控制數據方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟體方式（XON/XOFF握手）或硬體方式（一對單獨的雙絞線）實現。RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mbps。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mbps。RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等於傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。
（3）RS-485電氣規定
由於RS-485是從RS-422基礎上發展而來的，所以RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都採用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以採用二線與四線方式，二線制可實現真正的多點雙向通信。RS-485總線，在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛採用RS-485 串行總線標準。RS-485採用平衡發送和差分接收，因此具有抑制共模幹擾的能力。加上總線收發器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復。 RS-485採用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處於發送狀態，因此，發送電路須由使能信號加以控制。RS-485用於多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應用RS-485 可以聯網構成分布式系統，其允許最多並聯32臺驅動器和32臺接收器。
RS-485與RS-422的不同還在於其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至+12V之間，而RS-422在-7V至+7V之間;RS-485滿足所有RS-422的規範，所以RS-485的驅動器可以用在RS-422網絡中應用。RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mbps。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能使用規定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。
（4）RS-422與RS-485的網絡安裝注意要點
RS-422可支持10個節點，RS-485支持32個節點，因此多節點構成網絡。網絡拓撲一般採用終端匹配的總線型結構，不支持環形或星形網絡。在構建網絡時，應注意如下幾點：
* 採用一條雙絞線電纜作總線，將各個節點串接起來，從總線到每個節點的引出線長度應儘量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。
* 應注意總線特性阻抗的連續性，在阻抗不連續點就會發生信號的反射。下列幾種情況易產生這種不連續性：總線的不同區段採用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線。
總之，應該提供一條單一、連續的信號通道作為總線。
四、LVDS電平
LVDS（Low Voltage Differential Signal）即低電壓差分信號，LVDS接口又稱RS644總線接口，是20世紀90年代才出現的一種數據傳輸和接口技術。
LVDS的典型工作原理如圖1所示。最基本的LVDS器件就是LVDS驅動器和接收器。LVDS的驅動器由驅動差分線對的電流源組成，電流通常為3.5 mA。LVDS接收器具有很高的輸入阻抗，因此驅動器輸出的大部分電流都流過100 Ω的匹配電阻，並在接收器的輸入端產生大約350 mV的電壓。當驅動器翻轉時，它改變流經電阻的電流方向，因此產生有效的邏輯「1」和邏輯「0」狀態。
LVDS技術在兩個標準中被定義：ANSI/TIA/EIA644 (1995年11月通過)和IEEE P1596.3 (1996年3月通過)。這兩個標準中都著重定義了LVDS的電特性，包括：
①低擺幅（約為350 mV）。低電流驅動模式意味著可實現高速傳輸。ANSI/TIA/EIA644建議了655 Mb/s的最大速率和1.923 Gb/s的無失真通道上的理論極限速率。
②低壓擺幅。恆流源電流驅動，把輸出電流限制到約為3.5 mA左右，使跳變期間的尖峰幹擾最小，因而產生的功耗非常小。這允許集成電路密度的進一步提高，即提高了PCB板的效能，減少了成本。
③具有相對較慢的邊緣速率（dV/dt約為0.300 V/0.3 ns,即為1 V/ns）,同時採用差分傳輸形式，使其信號噪聲和EMI都大為減少，同時也具有較強的抗幹擾能力。
所以，LVDS具有高速、超低功耗、低噪聲和低成本的優良特性。
LVDS的應用模式可以有四種形式：
①單向點對點（point to point），這是典型的應用模式。
②雙向點對點（point to point），能通過一對雙絞線實現雙向的半雙工通信。可以由標準的LVDS的驅動器和接收器構成；但更好的辦法是採用總線LVDS驅動器，即BLVDS,這是為總線兩端都接負載而設計的。
③多分支形式(multidrop)，即一個驅動器連接多個接收器。當有相同的數據要傳給多個負載時，可以採用這種應用形式。④ 多點結構（multipoint）。此時多點總線支持多個驅動器，也可以採用BLVDS驅動器。它可以提供雙向的半雙工通信，但是在任一時刻，只能有一個驅動器工作。因而發送的優先權和總線的仲裁協議都需要依據不同的應用場合，選用不同的軟體協議和硬體方案。
為了支持LVDS的多點應用，即多分支結構和多點結構，2001年新推出的多點低壓差分信號（MLVDS）國際標準ANSI/TIA/EIA 8992001，規定了用於多分支結構和多點結構的MLVDS器件的標準，目前已有一些MLVDS器件面世。
LVDS技術的應用領域也日漸普遍。在高速系統內部、系統背板互連和電纜傳輸應用中，驅動器、接收器、收發器、並串轉換器/串並轉換器以及其他LVDS器件的應用正日益廣泛。接口晶片供應商正推進LVDS作為下一代基礎設施的基本構造模塊，以支持手機基站、中心局交換設備以及網絡主機和計算機、工作站之間的互連。
五、ECL電平、PECL電平和LVPECL電平
ECL(EmitterCoupled Logic)即射極耦合邏輯，是帶有射隨輸出結構的典型輸入輸出接口電路，如圖2所示。
ECL電路的最大特點是其基本門電路工作在非飽和狀態，因此ECL又稱為非飽和性邏輯。也正因為如此，ECL電路的最大優點是具有相當高的速度。這種電路的平均延遲時間可達幾個ns數量級甚至更少。傳統的ECL以VCC為零電壓，VEE為-5.2 V電源，VOH=VCC-0.9 V=-0.9 V，VOL=VCC-1.7 V=-1.7 V，所以ECL電路的邏輯擺幅較小（僅約0.8 V）。當電路從一種狀態過渡到另一種狀態時，對寄生電容的充放電時間將減少，這也是ECL電路具有高開關速度的重要原因。另外，ECL電路是由一個差分對管和一對射隨器組成的，所以輸入阻抗大，輸出阻抗小，驅動能力強，信號檢測能力高，差分輸出，抗共模幹擾能力強；但是由於單元門的開關管對是輪流導通的，對整個電路來講沒有「截止」狀態，所以電路的功耗較大。
如果省掉ECL電路中的負電源，採用正電源的系統(+5 V)，可將VCC接到正電源而VEE接到零點。這樣的電平通常被稱為PECL（Positive Emitter Coupled Logic）。如果採用+3.3 V供電，則稱為LVPECL。當然，此時高低電平的定義也是不同的。它的電路如圖3、4所示。
其中，輸出射隨器工作在正電源範圍內，其電流始終存在。這樣有利於提高開關速度，而且標準的輸出負載是接50Ω至VCC-2 V的電平上。
在使用PECL 電路時要注意加電源去耦電路，以免受噪聲的幹擾。輸出採用交流耦合還是直流耦合，對負載網絡的形式將會提出不同的需求。直流耦合的接口電路有兩種工作模式：其一，對應於近距離傳送的情況，採用發送端加到地偏置電阻，接收端加端接電阻模式；其二，對應於較遠距離傳送的情況，採用接收端通過電阻對提供截止電平VTT 和50 Ω的匹配負載的模式。以上都有標準的工作模式可供參考，不必贅述。對於交流耦合的接口電路，也有一種標準工作模式，即發送端加到地偏置電阻，耦合電容靠近發送端放置，接收端通過電阻對提供共模電平VBB 和50 Ω的匹配負載的模式。
PECL是高速領域內一種十分重要的邏輯電路，它的優良特性使它廣泛應用於高速計算機、高速計數器、數字通信系統、雷達、測量儀器和頻率合成器等方面。
ECL：EmitterCoupled Logic 發射極耦合邏輯電路(差分結構)
Vcc=0V；Vee：-5.2V；VOH=-0.88V；VOL=-1.72V；VIH=-1.24V；VIL=-1.36V。
速度快，驅動能力強，噪聲小，很容易達到幾百M的應用。但是功耗大，需要負電源。為簡化電源，出現了PECL(ECL結構，改用正電壓供電)和LVPECL。
PECL：Pseudo/Positive ECL
Vcc=5V；VOH=4.12V；VOL=3.28V；VIH=3.78V；VIL=3.64V
LVPELC：Low Voltage PECL
Vcc=3.3V；VOH=2.42V；VOL=1.58V；VIH=2.06V；VIL=1.94V
關鍵字：RS232 RS485 串口 電平標準 編輯：什麼魚 引用地址：http://news.eeworld.com.cn/qrs/2015/1117/article_25796.html 本網站轉載的所有的文章、圖片、音頻視頻文件等資料的版權歸版權所有人所有，本站採用的非本站原創文章及圖片等內容無法一一聯繫確認版權者。如果本網所選內容的文章作者及編輯認為其作品不宜公開自由傳播，或不應無償使用，請及時通過電子郵件或電話通知我們，以迅速採取適當措施，避免給雙方造成不必要的經濟損失。