DB9针和DB25针串口的引脚定义

《设备监控技术详解》第3章串口设备监控,本章着力介绍串口交换机和串口联网方式。本节为大家介绍标准25针串口的引脚定义。 作者:李瑞民来源:机械工业出版社

3.3 串口线的制作和转换

串口的连接线受很多的限制,最典型的限制就是接口类型和连接线的作用,因为接口类型不同,则接口引脚不一样;连接线的作用不同,则线序不一样。要知道串口线的制作,首先要知道串口引脚的定义,然后根据串口连接线的作用决定线的顺序。

串口通信标准中,RS-232C、RS-422、RS-485的引脚定义各不相同,因而做线的方式也不相同。串口连接线中,延长线只是起到线长度的增加,因而线序只是原来线序的延长,而通信线,则要确保通信信号的正确连接,所以做线的方式也不尽相同。

在串口线的制作中,有三个非常重要的原则就是:

如果需要地线,则地线直接连接,其目的就是为了让双方有一个参照电平;

如果是延长线,则同名线号相连;

如果是通信线,则一端的发送连接另一端的接收。

3.3.1 串口引脚定义

串口的引脚定义,不仅取决于串口是公头,还是母头,还取决于从哪个方位来看。因为方位不同,效果也不相同。

从称呼上,“引脚”,又名“管脚”,或“针”,三者的英文名都是:Pin,本书混用“引脚”和“针”这两个名称。当然,这里针的概念是广义的针,因为这里的针既包括柱状的探头,也包括可以使柱状探头插入的插座式的针孔。

引脚的作用是实现连线,所以引脚的定义十分重要。

3.3.1.1 标准9针串口引脚定义

从前面的内容中,知道了串口外形,就可以继续了解其每个引脚的定义,这是做线的基础。无论是RS-232C、RS-422,还是RS-485,串口接口的外形、尺寸都是相同的,部件间可以通用互换,但其引脚的定义却各不相同,因此要了解串口做线,首先要知道串口各引脚的定义。

观察一个标准的串口,会发现串口无论是9针的标准串口物理外形(如图3.4所示),还是25针串口物理外形(如图3.6所示),如果横着看,都显示两排引脚。除了两排引脚这一特征之外,还有就是无论是公头,还是母头,两个引脚的外围呈现一边大、一边小的“等腰梯形”的形状(俗称“D形”)。9针引脚中,大的一边有5个引脚,小的一边有4个引脚。

拆开串口接口,会发现在串口接口的内侧,同样有9个引脚,其形状与外侧布局相同,各引脚位置,也都存在一一对应的关系,如图3.43所示。该引脚是用于焊接连线使用。当将该串口装到机箱上后,由机箱外部看到的线序和从机箱内部看到的线序不一样,考虑到本章将全面介绍串口的连接线的制作,二者的线序关系很重要,因而在做线章节中,专题讨论这一问题,详见第3.3.1.4 节。

本章除非专门说明,否则所有引脚线序都是指串口外侧的线序,各引脚编号及意义如图3.40所示。

 

根据图3.40的引脚顺序号,如果是作为RS-232C接口,则各引脚定义如表3.2所示。

表3.2  RS-232C引脚意义表

各引脚的电气特性为:

在TxD和RxD上,逻辑“1”为-3V~-15V; 逻辑“0”为+3V~+15V。

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上,信号有效为+3V~+15V;信号无效为-3V~-15V。

对于数据信号,逻辑“1”为低于-3V,逻辑“0”为高于+3V;对于控制信号,接通ON为低于-3V;断开OFF为高于+3V;-3V~+3V、低于-15V、高于+15V都表示电压无意义。

作为RS-232C接口,其各引脚由标准文档进行定义,所以也可以称为“标准引脚定义”。而作为RS-422和RS-485接口,则没有“标准”引脚定义的说法,因为RS-422和RS-485连通常的标准接口也没有,具体采用什么接口,接口中使用哪些引脚,完全取决于设备设计生产商自己的定义。不过,作为RS-422和RS-485标准本身,定义了按照这两个标准进行通信时,所必须提供的信号线,并且,实际的使用中,绝大多数厂商继续使用标准的串口接口作为其通信的硬件接口,所以才有前面所说“RS-232C/422/485”采用相同的硬件接口的说法。

RS-422采用的是4线模式,具体设备的名称与引脚定义由设备定义。表3.3是RS-422中各信号名称,与表3.2不同的是,此表中“序号”与引脚没有对应关系,只是表示一个流水号,在实际连线中,需要根据设备定义决定所在的引脚。

表3.3 RS-422引脚意义表

RS-485的信号有两种,一种是4线模式,另一种是2线模式。4线模式中各信号名称如表3.4所示。同表3.3一样,表中“序号”也只表示一个流水号。

表3.4  RS-485的4线信号线名称表

2线模式,其各信号名称如表3.5所示。

表3.5 RS-485的2线信号线名称表

3.3.1.2  标准25针串口的引脚定义

除了9引脚串口之外,还有25引脚模式,该模式存在于较早的设备中,近几年的设备很少采用这种接口,目前已基本被淘汰。

25针的引脚图如图3.41所示。

表3.6 计算机上的RS-232C 25针引脚意义表

(续)

3.3.1.3 37针RS-422串口的引脚定义

RS-422除了直接使用标准9针接口之外,还有一种37针接口,引脚图如图3.42所示。

表3.7 计算机上的RS-422 37针引脚意义表

(续)

3.3.1.4 角度和位置变化所引起的引脚顺序变化

宋朝诗人苏轼的诗《题西林壁》中有句“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”,所讲述的是因参观者视角不同,导致所看到山的形状不同,而引发的称呼不同。在串口的引脚排序中也存在这一现象,虽然图3.40明确定义了由设备的机箱外部,看到设备机箱上串口的引脚定义,但当使用这一串口的角色发生变化时,就会发现,串口引脚的定义发生了变化。

如图3.43中,整个图中共有8个串口,如果按上下分,可以分为两排,上排四个是串口的实物图,下排四个分别是上排四个实物一一对应的示意图;如果按左右分,可以分为四列,其中左边两列是设备上的串口常用的模式,右边两列是连线上串口常用的模式,细分的话自左向右四列,可以分别理解为:设备内部的视图、设备外部的视图、连线外部的视图、连线内部的视图。按照上一节的定义,第二列的视图(即设备外部的视图)与上一节中图3.36所示的引脚示意图完全一样,因此该列的右上角应该是引脚1。根据对应关系,可以将图上所有的串口的“引脚1”标示出来,如图3.43所示。

通过上图比较,不难发现,引脚1具有相对性,而不能只以图3.40示意图中截图来判断引脚的序号。后面的连线都会参考这样的引脚规则。

但必须说明的是,以上只是标准接法,这种接法很大程度上取决于设备本身采用公头作为设备外部的接口,如果设备采用了母头作为其设备外部的暴露接口,则整个串口引脚的变化就是图3.40的左右角色互换,将左边当作是串口连接线,而将右边当成是设备。

3.3.1.5 非标准串口的引脚定义

除了上述标准接口之外,还有少数的非标接口,并且即使是采用了上述标准接口的设备,也有很多设备在设计的时候,没有按标准的接线方式进行设计。其中有设备本身特性限制的原因,但更多的是设备设计者自身的技术保护。

非标的串口由于形式更为多样,且没有规范进行统一,所以接口的引脚定义更是五花八门,互不兼容。如图3.7、图3.8和图3.10就是三种只使用了3线RS-232C标准的串口接线方式,另外还有一些设备采用如图3.44所示的RS-422接线方式。这种非标准串口的通信最重要的是保存好接口定义手册等文档,以备不时之需。

3.3.2 串口的转换与连接线制作

了解了串口的引脚定义之后,就可以做串口线了。根据前面的内容,可知要做一个串口线需要考虑的因素有:

设备的串口接口采用的是公头,还是母头。通常来说,监控端(一般是计算机端)使用的是公头的,所连接线的一端是母头,如果监控中使用了串口交换机,则监控端是网口接口,另一端视设备而定。

所采用的模式,如果是RS-232C模式,则至少使用3根线;如果是RS-422模式,则至少采用4根线;如果采用RS-485模式,则或者使用2根线,或者使用4根线。线可以采用电话线或双绞线,在采用双绞线的时候,一般用不完一股中8根线的时候,尽量不要在一根双绞线中的8根线传输2路或2路以上信号。

不同的模式,传输的距离也不同,如果是RS-232C模式,则最长为15米;如果是RS-422或RS-485模式,则最长为1100米。距离远的尽量采用绝缘层和屏蔽层以增加信号的强度。如果需要更远距离的传输,则需要在线的中间附加调制解调器(Modem)或其他相关信号中继设备。

以上所有模式都可以采用9引脚串口接口,但大多数模式都未用完接口的9个引脚,但不意味着未用的引脚可以随便再接其他的信号,或者未用的引脚与使用了的引脚有短路现象,因为有些电路在内部使用了这些引脚。

连接线在布线的时候,应避免空间上的急转弯或打结。

如前所述,RS-422/RS-485都没有定义具体的硬件接口形式,但定义了接线的信号。而RS-232C则使用标准串口作为其硬件的接口形式,并且定义了各引脚的定义,同时定义了接线的信号意义。因此实际使用中,RS-232C、RS-422、RS-485等串行通信都使用标准接口作为其通信接口。这样做的好处是规格通用,制作方便,不必做过多的区分,也不需要大量备件;缺点是线一旦做好,很难从外形上进行区分,当连接线比较多时,容易混用和错用。

虽然串口本身有9针串口(又称DB9)和25针串口(又称DB25)两种,但实际使用中,几乎都是9针的,所以下面将以9针为例进行说明。

文章转载自:https://blog.csdn.net/qiudechao1/article/details/83473619

posted @ 2019-04-18 13:30  yeshenmeng  阅读(11888)  评论(0编辑  收藏  举报