RS232及RTS和CTS
EIA RS-232-C标准
EIA RS-232-C是由美国电子工业协会EIA制定的串行通信物理接口标准。最初是远程数据通信时,为连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment,数据通信的信源,如计算机)和数据通信装置DCE(Data Circuit-terminal Equipment、数据通信中面向用户的设备,如调制解调器)而制定的。它规定以25芯或9芯的D型插针连接器与外部相连。这个连接器上的基本信号定义如表8-1所示。
表8-1 RS-232-C标准接口信号
信号符号 |
25芯引脚 |
9芯引脚 |
方向 |
信号描述 |
TXD |
2 |
3 |
O |
发送数据 |
RXD |
3 |
2 |
I |
接收数据 |
RTS |
4 |
7 |
O |
请求传送 |
CTS |
5 |
8 |
I |
允许传送 |
DSR |
6 |
6 |
I |
数据通信装置(DCE)就绪 |
GND |
7 |
5 |
|
信号地 |
DCD |
8 |
1 |
I |
数据载波检测 |
DTR |
20 |
4 |
O |
数据终端设备(DTE)就绪 |
RI |
22 |
9 |
I |
振铃指示 |
通信将在数据终端设备(DTE)和数据通信装置(DCE)之间进行,信号线中的RTS、CTS、DSR和DTR为控制信号,其含义如下:
RTS(请求传送):当数据终端设备(DTE)需向数据通信装置(DCE)发送数据时,该信号有效,请求数据通信装置接收数据。
CTS(允许传送):如数据通信装置(DCE)处于可接收数据的状态,此信号有效,允许数据终端设备(DTE)发送数据。反之,如数据通信装置(DCE)处于不可接收数据的状态,此信号无效,不允许数据终端设备(DTE)发送数据。
DSR(数据设备就绪)、DCD(数据载波检测):当数据通信装置(DCE)需向数据终端设备(DTE)发送数据时,该信号有效,请求数据终端设备(DTE)接收数据。
DTR(数据终端就绪):如数据终端设备(DTE)处于可接收数据的状态,此信号有效,允许数据通信装置(DCE)发送数据。反之,如数据终端设备(DTE)处于不可接收数据的状态,此信号无效,不允许数据通信装置(DCE)发送数据。
因而采用RS-232标准的通信,除了连接发送和接收的数据线外还需连接控制信号。图8-3为采用RS-232标准进行通信常用的连接方法。
图8-3 RS-232标准通信常用的连接方法
为实现数据的传输,A端与B端的发送和接收的数据线相互连接,A端的请求传送(RTS)与B端的数据通信装置就绪、数据载波检测(DSR、DCD)相连,B端的数据终端设备就绪(DTR)信号与A端的允许传送(CTS)相连。在A端需发送数据时,该端的请求传送(RTS)输出有效,此信号连接到B端的数据设备就绪、数据载波检测(DSR、DCD)端,如B端允许接收信号,将使数据终端设备就绪(DTR)信号有效,此信号输入到A端的允许传送(CTS),A端接收到此信号后即发送数据。当B端需发送数据时,将B端的RTS信号置为有效,因而控制A端的DSR,如A端可接收数据,将置DTR有效,控制B端正确地发送数据。
在最简单的情况下,主系统和终端之间仅连接发送、接收的数据线和地线,而控制信号由各自自行产生。其连接方法如图8-4所示。
图8-4 RS-232的简化连接方式
在这样的连接方法中,请求传送(RTS)信号的输出连接到本机的允许传送(CTS)端,数据终端设备就绪(DTR)的输出连接到本机的数据通信装置就绪(DSR)、数据载波检测端(DCD)。当需发送数据时,控制RTS信号有效,此信号直接连接到CTS,此时由于RTS信号有效,因而可将数据送出。同样应控制DTR信号有效,此信号直接连接到DSR、DCD,在需接收数据时,由于所需的DSR信号有效,可接收数据。采用这样的方法可减少通信两端的连线,但必须协调收发双方的通信软件,避免在数据发送时,接收方未能及时地接收数据。
采用RS-232标准除了规定信号与连接器外,还规定了信号的电气特性。 其发送端与接收端的电气特性规定如下:
发送端:输出最大电压小于 25V(绝对值),最大短路输出电流为500mA,输出阻抗大于 300Ω,逻辑"1"为- 25V~-3V,逻辑"0"为 +3~+25V。
接收端:输入阻抗为 3~7KΩ,最大负载电容2500PF,当信号小于-3V时为逻辑"1",信号大于+3V时为逻辑"0"。
为此在进行信号传输时,必须将信号的TTL电平与RS-232电平进行转换,在发送时,将TTL电平转换为RS-232电平,而在接收时将RS-232电平转换为TTL电平。
能满足上述要求将信号由TTL电平与RS-232电平互换的常用器件有MC1488和 MC1489。MC1488为发送器,它将TTL电平转换为RS-232电平,采用±12V电源,当输入为 TTL"1"电平时,输出为-12V的信号;当输入为 TTL"0"电平时,输出为+12V的信号。MC1489为接收器,将RS-232电平转换为TTL电平,采用5V电源。当输入为-12V时,输出TTL"1"电平;当输入为+12V时,输出TTL"0"电平。
采用单电源供电的RS-232电平转换器件利用内部的电源电压变换器将输入的+5V电源变换成RS-232输出电平所需的±10V电压。由于器件内部的电源电压变换器由电荷泵和倍压电路构成,因而需外接倍压和滤波电容,电容的容量和质量将影响此电路能否正常工作。此类电路的TIN端为发送的TTL/CMOS电平的输入,TOUT端为发送的RS-232电平输出,与此对应,RIN为接收的RS-232电平的输入,ROUT端为接收的TTL/CMOS电平输出。在一个芯片中可包含不同数量的电平转换电路,如图8-5所示的MAXIM公司的MAX232提供了两个发送电平转换电路和两个接收电平转换电路。
图8-5 RS-232电平转换电路
RS232中RTS和CTS的作用
问:
以前挺明白的,今天一下子觉得以前的理解都不对了,以下三种解释哪个对呢?
解释一:
RTS:终端我已经准备就绪,有数据就发过来吧
CTS:来了,接招
解释二:
RTS:终端我准备发数据给你,快用CTS应答,准备好没?
CTS:好了,来吧
解释三:
CTS:主机,我有数据,请求接收
RTS:我是主机,就绪,请求发送。
我今天弄了个SIM100模块,我将RTS设置无效之后,凡是要发往主机的数据都没有发过来(包括主动数据RING),指令和指令返回结果都没有返回,都缓存在模块之中,等我将RTS设置有效后,缓存的数据全发来了,包括一大堆指令的执行结果,由此,我觉得上面的“解释一”应该正确,而“解释二”应该是错的,但“解释三”是否正确呢?就是说CTS和RTS哪个是发起者呢?
答:
一是错的
二是RS232标准
三是MODEM的硬件流控
SIMCOM公司的解释完全正确
很久很久以前,计算机还没有出现,那时就已经存在了(计算机)史前的串口设备(电传打字机,工控测量设备,通信调制解调器),为了连接这些串口,EIA制定了RS232标准,采用DB25接插件,支持同步和异步串口,D型的接口可以有效防止插反。标准化给使用带来了便利。
时光荏苒,个人计算机出现了,这些已有的串口设备毫无疑问地成为了最初的外设,自然而然地RS232标准被个人计算机采纳。但是设备制造商倾向于体积更小,成本更低的接口,因此,将DB25中未使用的和支持同步模式的引脚去掉,形成DB9。最初的情况相当混乱,因为DB9只定义了信号,却没有指定信号和引脚的对应关系,各个制造商只能自行定义。幸运的是,IBM的PC成了工业标准,DB9逐渐统一到IBM的定义上来。
DB9只有9根线,遵循RS232标准。定义如下:
DTR,DSR------DTE设备准备好/DCE设备准备好。主流控信号。
RTS,CTS------请求发送/清除发送。用于半双工时,收发切换。属于辅助流控信号。半双工的意思是说,发的时候不收,收的时候不发。那么怎么区分收发呢?缺省时是DCE向DTE发送数据,当DTE决定向DCE发数据时,先有效RTS,表示DTE希望向DCE发送,一般DCE不能马上转换收发状态,DTE就通过监测CTS是否有效来判断可否发送,这样避免了DTE在DCE未准备好时发送所导致的数据丢失。
全双工时,这两个信号一直有效即可。
随着计算机的日益普及,很多非RS232的串口也要接入PC机,如果为每一种新出现的串口都增加一个新的I/O口显然不现实,因为PC后面板位置有限,因此,将RS232串口和非RS232串口都通过RS232口接入是最佳方案。UART的U(通用)指的就是这个意思。早期ROM BIOS和DOS里的通信软件都是为RS232设计的,在没有检测到DCD有效前不会发送数据,因此,就连发送一个字符这样朴素的应用也要给出DCD、 DTR、DSR等控制信号。因此,串口接头上要将一些控制线短接,或者干脆绕过系统软件自己写通信程序。
到此,UART的涵义就总结为:通用的 异步 (串行) I/O口。
就在UART冠以通用二字,准备一统江湖的时候,制造商们不满于它的速度、体积和灵活性(软件可配置),推出了USB和1394串口。目前,笔记本上的 UART串口有被取消的趋势,因而有网友发出了“没有串口,吾谁与归”的慨叹,古今多少事,都付笑谈中,USB取代UART是后话,暂且不表。
话说自从贺氏(Hayes)公司推出了聪明猫(SmartModem),他们制定的MODEM接口就成了业界标准,自此以后,所有公司制造的兼容猫都符合贺氏标准(连AT指令也兼容,大家一起抄他呗)。
细观贺氏制定的MODEM串口,与RS232标准大不相同。DTR在整个通信过程中一直保持有效,DSR在MODEM上电后/可以拨号前有效(取决于软件对DSR的理解),在通信过程的任意时刻,只要DTR/DSR无效,通信过程立即终止。在某种意义上,这也可以算是流控,但肯定不是RS232所指的那种主流控。如果拘泥于RS232,你是不会理解DTR和DSR的用途的。
贺氏不但改了DTR和DSR,竟然连RTS和CTS的涵义也重新定义了。因此,RTS和CTS已经不具有最开始的意义了。从字面理解RTS和CTS,是用于半双工通信的,当DTE想从收模式改为发模式时,就有效RTS请求发送,DCE收到RTS请求后不能立即完成转换,需要一段时间,然后有效CTS通知 DTE:DCE已经转到发模式,DTE可以开始发送了。在全双工时,RTS和CTS都缺省置为有效即可。然而,在贺氏的MODEM串口定义中,RTS和 CTS用于硬件流控,和什么劳什子的全双工/半双工一点关系也没有。
注意,硬件流控是靠软件实现的,之所以强调“硬件”二字,仅仅是因为硬件流控提供了用于流量情况指示的硬件连线,并不是说,你只要把线连上,硬件就能自己流控。如果软件不支持,光连上RTS和CTS是没有用的。
RTS和CTS硬件流控的软件算法如下:(RTS有效表示PC机可以收,CTS有效表示MODEM可以收,这两个信号互相独立,分别指示一个方向的流量情况。
========== 我是分隔线 ==========
以下是我的几句胡言乱语
最近在捣鼓一个GSM模块,正好也要用到这东西,就baidu了一把,可以帮助我理解Datasheet的内容。看了上面的内容,我不知道各位明白了几分,如果觉得都明白了,就不用看我废话了。
还是先引用一些文字,来自Telit公司GM862 QUAD/PY的数据手册
Pin Signal I/O Function
20 C103/TXD I Serial data input (TXD) from DTE
29 C106/CTS O Output for Clear to send signal (CTS) to DTE
33 C107/DSR O Output for Data set ready signal (DSR) to DTE
37 C104/RXD O Serial data output to DTE
43 C108/DTR I Input for Data terminal ready signal (DTR) from DTE
45 C105/RTS I Input for Request to send signal (RTS) from DTE
注意上面各个功能的I/O的方向,看到这些缩写的全称,结合信号流向,是不是更容易理解呢
DTE是数据发送的主动方,DCE是数据的接受方。
CTS是让DTE明白的,也就是说DCE需要把自己的CTS给DTE看,让他知道DEC已经准备好接受数据了。
RTS是DTE给DCE看的,告诉DCE,DTE有数据要发。