RS-232C技术详解

RS232C接口技术详解

RS 232C接口技术详解

RS232C接口是数据通信中最重要的、而且是完全遵循数据通信

标准的一种接口。它的作用是定义DTE设备（终端、计算机、文字处

理机和多路复用机等）和DCE设备（将数字信号转换成模拟信号的调

制解调器）之间的接口。

图1为数据通信的模型。调制解调器（DCE）的一端通过标准插座和

传输设施连接在一起，调制解调器的另一端通过接口与终端（DTE）

连接在一起。R S - 2 3 2 - C是美国电子工业协会（Electrical

Industrial Association，E I A）于1 9 7 3年提出的串行通信接

口标准，主要用于模拟信道传输数字信号的场合。EIA协会促进了标

准化工作，故RS323C常简称为EIA接口

终端

MODEM

MODEM

终端

RS232C接口

RS232接口

传输设备

图1

数据通信模式

1．RS232C的电气特性

接口的电气特性用来确定该接口的电压电平和电压变化的定

时关系。RS232C标准给出以下定义：

比-3V更低的电压电平=二进制1=传号

比+3V更高的电压电平=二进制0=空号

在TxD和RxD上：逻辑1(MARK)=-3V～-15V

逻辑0(SPACE)=+3～＋15V

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：

信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V

信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V～-15V

DTE和DCE都必须用同一个电压电平表示。这些电气特性确定了

RS232C接口所能实现的距离和数据率。信号的传输距离在RS232C中

并没有明确标明。然而所规定的连接DTE与DCE设备的电缆允许的最

大容量。采用双绞线时，通常表示距离极限为50英尺。（频带MODEM

传输时，异步方式速率最高为115.2Kbps,同步方式最高为128Kbps;

基带MODEM用同步方式，速率为64Kbps---2Mbps，很少用异步方式）.

R S - 2 3 2 - C与CCITT的V. 2 8建议很相近。CCITT V. 2 4接

口的电气特性由CCITT V. 2 8给出，V. 2 4的电气特性和R S - 2 3

2 - C的相同。

2．RS232C机械特性

RS232C接口的机械特性与DTE、DCE实际的物理连接有关。

机械特性规定如下：RS232C是一个25个插脚的连接器，引线都作了

具体安排；这些引线在每一端都被捆扎成一根带有端接插头的电缆；

DTE和DCE必须各具有一个阴阳属性相反的插头，以便与该电缆连接。

R S - 2 3 2 - C的机械接口一般有9针、1 5针和2 5针3种类型。

标准的R S - 2 3 2 - C接口使用2 5针的D B连接器（插头、插座）。

R S - 2 3 2 - C在D T E设备上用作接口时一般采用D B 2 5 M插

头（针式）结构，插头两个螺钉中心距离为4 7 . 0 mm；而在D C E

（如M o d e m）设备上用作接口时采用D B 2 5 F插座（孔式）结

构。特别要注意的是，在针式结构和孔式结构的插头插座中引脚号的

排列顺序（顶视）是不同的，使用时要务必小心。

下面分别介绍两种连接器

（1）DB-25： PC和XT机采用DB-25型连接器。DB-25连接器定

义了25根信号线，分为4组：

①异步通信的9个电压信号（含信号地SG）2，3，4，5，6，7，

8，20，22

②20mA电流环信号 9个（12，13，14，15，16，17，19,23，

24）

③空6个（9，10，11，18，21，25）

④保护地（PE）1个，作为设备接地端（1脚）

（2）DB-9连接器

在AT机及以后，不支持20mA电流环接口，使用DB-9连接器，作

为提供多功能I/O卡或主板上COM1和COM2两个串行接口的连接器。

它只提供异步通信的9个信号。DB-25型连接器的引脚分配与DB-25

型引脚信号完全不同。因此，若与配接DB-25型连接器的DCE设备连

接，必须使用专门的电缆线。9针接头定义：PIN 1 DCD ,PIN2

RXD,PIN3TXD PIN4 DTR,PIN5 GND ,PIN6 DSR,PIN7 RTS,PIN 8CTS，9

RI.

3．RS232C功能特性

DTE和DCE之间的连接必须包含数据传输引线、信号传输引线和控制

引线以及其他重要的功能。(V.24 标准的功能与RS232C相同，RS232

在北美和日本使用，V.24在欧洲使用。)

RS-232C的接口信号

RS-232C规标准接口有25条线，4条数据线、11条控制线、3条定时

线、7条备用和未定义线，常用的只有9根，它们是：

（1）联络控制信号线：

数据装置准备好（Data tready-DSR)——有效时（ON）状态，

表明MODEM处于可以使用的状态。

数据终端准备好(Data tready-DTR)——有效时（ON）状态，

表明数据终端可以使用。

这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设备状

态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行

通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。

请求发送(Request to nd-RTS)——用来表示DTE请求

DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（ON

状态），向MODEM请求发送。它用来控制MODEM是否要进

入发送状态。

允许发送（Clear to nd-CTS）——用来表示DCE准备

好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号RTS的响应

信号。当MODEM已准备好接收终端传来的数据，并向前

发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线TxD

发送数据。

这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM系统中发送

方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式

之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS

联络信号，使其变高。

接收线信号检出(Received Linedetection-RLSD)——用

来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。

当本地的MODEM收到由通信链路另一端（远地）的MODEM

送来的载波信号时，使RLSD信号有效，通知终端准备接

收，并且由MODEM将接收下来的载波信号解调成数字两

数据后，沿接收数据线RxD送到终端。此线也叫做数据

载波检出(Data Carrierdectection-DCD）线。

振铃指示(Ringing-RI)——当MODEM收到交换台送来的

振铃呼叫信号时，使该信号有效（ON状态），通知终端，

已被呼叫。

（2）数据发送与接收线：

发送数据(Transmitted data-TxD)——通过TxD终端将

串行数据发送到MODEM，(DTE→DCE)。

接收数据(Received data-RxD)——通过RxD线终端接收

从MODEM发来的串行数据，(DCE→DTE)。

（3）地线

有两根线SG、PG——信号地和保护地信号线，无方向。

上述控制信号线何时有效，何时无效的顺序表示了接口信号的传

送过程。例如，只有当DSR和DTR都处于有效（ON）状态时，才能在

DTE和DCE之间进行传送操作。若DTE要发送数据，则预先将DTR线

置成有效(ON)状态，等CTS线上收到有效(ON)状态的回答后，才能在

TxD线上发送串行数据。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有

用，因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向，这

时线路才能开始发送。

2个数据信号：发送TXD；接收RXD。

1个信号地线：SG。

6个控制信号：

DSR��数传机（即modem）准备好，DataSet Ready.

DTR��数据终端（DTE，即微机接口电路，如

Intel8250/8251,16550）准备好，DataTerminal Ready。

RTS��DTE请求DCE发送(Request ToSend)。

CTS��DCE允许DTE发送（Clear ToSend）,该信号

是对RTS信号的回答。

DCD��数据载波检出，Data CarrierDetection当

本地DCE设备（Modem）收到对方的DCE设备送来的载波

信号时，使DCD有效，通知DTE准备接收， 并且由DCE

将接收到的载波信号解调为数字信号，经RXD线送给

DTE。

RI��振铃信号 Ringing当DCE收到交换机送来的

振铃呼叫信号时，使该信号有效，通知DTE已被呼叫。

232引

脚

CCITT

Modem名称说明

V.24

用途

异同

步步

PE

1101AA保护地设备外壳接地PE

√

2103BA发送数据数据送ModemTXD

3104BB接收数据从Modem接收数据RXD

在半双工时控制发送器

4105CA请求发送RTS

的开和关

5106CB允许发送Modem允许发送CTS

数据终端准备

6107CCModem准备好DSR

好

SG

7102AB信号地信号公共地SG

√

Modem正在接收另一端

8109CF载波信号检测DCD

送来的信号

9 空

10 空

11 空

接收信号检测

12 在第二通道检测到信号 √

（2）

13 允许发送（2）第二通道允许发送 √

14118 发送数据（2）第二通道发送数据 √

为Modem提供发送器定

15113DA发送器定时 √

时信号

16119 接收数据（2）第二通道接收数据 √

17115DD接收器定时为接口和终端提供定时 √

18 空

19 请求发送（2）连接第二通道的发送器 √

数据终端准备

20108CD数据终端准备好DTR

好

21 空

22125 振铃振铃指示RI

23111CH √数据率选择选择两个同步数据率

24114DB发送器定时为接口和终端提供定时 √

25 空

插CCITT接数据控制定时

脚地

从DCE至从DCE至从DCE至

来DCE来DCE来DCE

1101※

7102※

※ 2103

3104 ※

※ 4105

※ 5106

※ 6107

※ 20108

※ 22125

※ 8109

※ 21

※ 23111

※24114

※ 15113

※ 17115

14118 ※

16119 ※

19 ※

13 ※

12 ※

4.过程特性

为了更好地说明R S - 2 3 2 – C物理接口的过程特性，我们将以

两台计算机通过公用电话网进行数据交换的工作过程来阐述R S - 2

3 2 - C各个信号线的动作，即R S - 2 3 2 - C物理层接口的过程

特性。计算机通过公用电话网进行通信的连接方式如图1所示。在计

算机与M o d e m之间的物理层接口是R S - 2 3 2 - C。

第一步，将计算机和M o d e m分别加电，计算机将“数据终端就绪”

（Data Terminal Ready，D T R）信号线（第2 0针）置为“O N”

状态，而M o d e m则将“数据设备就绪”（Data Set Ready，D S R）

信号线(第6针)置为“O N”状态，此时M o d e m处于命令方式(空

闲状态)。

第二步，计算机A通过“发送数据”（Transmit Data，T x D）信号

线(第2针)发出拨号命令给Modem A，通知Modem A摘机并拨号。

第三步，Modem B检测到振铃信号后，通过“振铃指示”（Ring

Indicator，R I）信号线(第2 2针)通知计算机B对呼叫进行应答。

而计算机B通过“数据终端就绪”（D T R）信号线(第2 0针)允许

Modem B自动应答Modem A的拨号呼叫，即Modem B发出摘机信号(音

频信号)。

第四步，当Modem A收到Modem B返回的应答音频信号后，随即向

Modem B发送载波，而Modem B收到载波后，通过“载波检测”

（Carrier Detection，C D）信号线（第8针）通知计算机B线路接

通，同时回应以自身的载波给Modem A。而当Modem B检测到Modem A

发出的载波后，

它也通过载波检测C D（Carrier Detection）信号线（第8针）通

知计算机A线路接通。此时计算机A和计算机B接通，M o d e m进

入联机状态（即数据方式），通信双方可以进入数据通信。

第五步，计算机A通过“发送数据”（T x D）信号线（第2针）将数

据发送给Modem A，Modem A将该二进制数据调制成一串不同频率的

音频信号通过公用电话网发送给Modem B，Modem B则从音频信号中

解调出原始数据并通过“接收数据”（Receive Data，R x D）信号线

（第3针）将数据送给计算机B上。而计算机B向计算机A发送数据

的过程与此相同。计算机在发送数据过程中，要求“请求发送”

（Request To Send，RT S）信号线（第4针）为“O N”状态；而

在接收数据过程中，要求“载波检测”（C D）信号线（第8针）为“O

N”状态。

第六步，计算机A通过将“请求发送”（RT S）信号线置为”O F F”

状态以通知Modem A数据发送结束。Modem A检测到RT S信号为“O

F F”状态后，停止发送载波，并置“允许发送”（C T S）信号线为

“O F F”状态以响应计算机A。而Modem B检测不到载波后自动恢

复到待机状态，并置“载波检测”（C D）信号线（第8针）为“O F F”

状态，通知计算机B不能接收数据。

第七步，计算机A置D T R信号线（第2 0针）为“O F F”状态，

通知Modem A拆线。Modem A收到D T R的“O F F”信号后撤除与

电话线的连接，并将D S R信号线置为“O F F”状态作为回答。

另外，在计算机发送数据到M o d e m的过程中，如果M o d e m的

接收速度太慢，则M o d e m可以通过降下C T S信号通知计算机暂

停发送数据。而且两个M o d e m建立载波连接后将继续保持载波连

接，当载波消失或中断几十分之一秒后，连接被终止。

必须注意的一点是，两个M o d e m在进行真正数据传输之前，必须

首先交换如何向对方发送数据的信息，这一过程叫做交接过程。两个

M o d e m必须就以下事项协调一致：传输速度、组成数据包的位数、

包的起始位/停止位、奇偶校验以及半双工/全双工等。

5、空M o d e m电缆

R S - 2 3 2 - C接口电路在实际系统中应用广泛。除了作为D T E

与D C E之间的连接标准外，常用于设备之间的直接连接。例如，个

人计算机与个人计算机的直接通信，计算机与C RT终端以及打印机

的通信等。这种直接通过R S - 2 3 2 - C接口将两个D T E连接起

来的方法称为空M o d e m（n u l l m o d e m）连接方式。

两台计算机或终端通过M o d e m远程连接时，计算机或终端都被作

为D T E使用，用标准接口电缆和D C E（如M o d e m）相连。当

两台计算机仍想采用R S - 2 3 2 - C标准接口直接互连时就会产生

问题（Windows 98操作系统中两台计算机通过串口直接连接的电缆

就是R S - 2 3 2 - C空M o d e m电缆）。R S - 2 3 2 - C标准

接口使用的连接器是D B 2 5的插头和插座（D T E端为D B 2 5 M

连接器，即插头；D C E端为D B 2 5 F连接器，即插座），其中第2

脚为“发送数据”线、第3脚为“接收数据”线。

若将两台计算机用R S - 2 3 2 - C标准接口电缆直接连接（R S -

2 3 2 - C标准接口电缆一头为D B 2 5 M插头连接器，接D C E端；

另一头为D B 2 5 F插座连接器，接D T E端），不仅因为两台计算

机（D T E）的连接器都是插头而无法用R S - 2 3 2 - C标准接口

电缆连接，而且还有接线脚的连接问题。例如，两台计算机都使用第

2脚来发送数据，使用第3脚来接收数据，结果出现“顶牛”现象。

为了解决这些问题，通常采用空M o d e m电缆连接方式。简单型空

M o d e m电缆，如图2所示，保持两台计算机作为D T E的接口不

做任何改变，只是将两台计算机的R S - 2 3 2 - C接口的“发送数

据”线和“接收数据”线交叉连接，而地线直接对接即可。这样两台

计算机就可以通过R S -2 3 2 - C标准接口直接进行通信。

TXD 2

RXD 3

GND 7

TXD 2

RXD 3

GND7

DTE DTE

TXD 2

RXD 3

RTS 4

CTS 5

CD 8

GND 7

DTR 20

DSR 6

DTE

TXD 2

RXD 3

RTS 4

CTS 5

CD 8

GND 7

DTR 20

DSR 6

DTE

图2 异步传输时的R S - 2 3 2 - C空M o d e m电缆

复杂型空M o d e m电缆可用于多根接口线连接的情况，其接线情况

如图2B所示。“发送数据”（T x D）线和“接收数据”（R x D）线

是交叉连接的，这样就保证了数据的正确收发。由于使用空M o d e

m电缆直接连接时也支持全双工特性，RT S和C T S不再具有与M o

d e m连接时那样的功能，为了让发送请求总是许可的，将RT S信

号返回作为C T S信号，同时把RT S信号直接接到另一端的C D信

号，这是因为RT S信号的出现在功能上类似于通信信道中的载波检

测。D S R信号线和D T R信号线也是交叉连接的。另外，有时我们

也可以将D T R信号线交叉连到C I信号线上，表示当一个D T E设

备给出D T R信号时，就可以表示另一端收到了C I信号。

前面所讲的用空M o d e m电缆直接连接的方式都是基于异步传输的。

同步传输时，就要涉及定时电路。由于有的M o d e m既提供发送时

钟又提供接收时钟；而有的M o d e m只提供接收时钟，不提供发送

时钟，因此这时需要D T E提供定时信息，且D T E必须具有发送时

钟源。R S - 2 3 2 - C接口标准中，“接收码元定时”信号由M o d

e m的锁相环提供，加到D B 2 5连接器的第1 7脚上。“发送码元

定时”信号是由M o d e m还是由D T E提供，与使用的M o d e m

有关。当由M o d e m提供时，这个信号加到D B 2 5连接器的第1

5脚上。当由D T E提供时，这个信号加到D B 2 5连接器的第2 4

脚上。同步MODEM在第15脚发送频率和它的比特速率相同的方波信

号，终端用这种信号作为在管脚2上发送数据的时钟；当同步MODEM

从电话线上受到数据信号，在管脚17上发送频率与其比特速率相同

的方波信号，同时数据信号通过管脚3送到终端上。有些终端能向

DCE提供定时信号，DTE通过管脚24发送时钟信号，作为发送器信号

码元定时。

如果不使用M o d e m，把两个同步传输的D T E连到一起时，在定

时方面就会遇到困难。因此，在使用空M o d e m电缆连接两个设备

时，应保证至少有一个设备带有时钟信号源。对于M o d e m，这种

时钟可以称为外部时钟，即可理解为是“非M o d e m”时钟。

如果只有一个设备带有时钟源时，含有外部时钟的设备通常在第2 4

脚（有些设备是在第1 5脚）上输出时钟信号。我们通过空M o d e

m电缆将两个D T E设备的第1 5脚和第1 7脚与第2 4脚的时钟信

号线连接起来，如图3 - 4所示。这样两个同步的D T E设备在没有

M o d e m的情况下就可进行直接通信。但这种单端提供时钟信号的

连接方式，因为1个时钟信号驱动器要驱动4个接收器，所以负载较

重。

TxD 2

RxD 3

RTS 4

CTS 5

CD 8

Gnd 7

DTR 20

DSR 6

RxC 17

TxC 15

TxC 24

TxD 2

RxD 3

RTS 4

CTS 5

CD 8

Gnd 7

DTR 20

DSR 6

RxC 17

TxC 15

TxC 24

图3只有一个D T E具有时钟源时的连接

如果两个同步D T E设备各自都带有时钟源，假设它们都分别从2 4

脚输出时钟。则我们可以通过空M o d e m电缆分别将一设备的第2

4脚与同一设备的第1 5脚和另一设备的第1 7脚连接，如图4所示

（同步传输方式下的空M o d e m电缆的其他连线情况与前面讲述异

步传输空M o d e m电缆的连线情况是相同的，只是增加了同步传输

时所必需的时钟线的对接）。

TxD 2

RxD 3

RTS 4

CTS 5

CD 8

Gnd 7

DTR 20

DSR 6

RxC 17

TxC 15

TxC 24

时钟源

TxD 2

RxD 3

RTS 4

CTS 5

CD 8

Gnd 7

DTR 20

DSR 6

RxC 17

TxC 15

TxC 24

时钟源

图4两个D T E具有时钟源时的连接

请注意，空M o d e m电缆不同于一般标准R S - 2 3 2 - C连接电

缆，标准R S - 2 3 2 - C电缆由于两端的连接器不同，因而它有方

向性。而空M o d e m电缆没有方向性，其任一端均可与计算机或终

端等D T E设备相连，而计算机或终端的接口均和原来与M o d e m

连接时的接口相同。

6连接参考（说明 短划左边的数字代表左边的阵脚号，

顿号间针脚直接短接）

直连：

DTE（F25）-DCE（M25）

1-1，2-2，3-3，4-4，5-5，6-6，7-7，8-8，20-20

DTE(F9)—DCE(M9)

1-1,2-2,3-3, 4-4,5-5, 6-6, 7-7,8-8,9-9

DTE（F9）-DCE（M25）

3-2，2-3，7-4，8-5，6-6，5-7，1-8，4-20，9-22

DTE（F25）--DCE（M9）

2-3，3-2，4-7，5-8，6-6，7-5，8-1，20-4，22-9

同步直连

DTE（F25）-DCE（M25）

2-2，3-3，4-4，5-5，6-6，7-7，8-8，15-15，17-17，

20-20，24-24

交叉：

DTE（F25）-DTE（F25）

2-3，3-2， 20-6、8，7-7，6、8-20，4-5，5-4

或者 2-3，3-2，7-7 两边各自4、5，6、8、20

或 2-3，3-2，7-7，4、5-8，6-20，8-4、5，20-6

或2-3，3-2，7-7，4-8，5、6-20，8-4，20-5、6

DTE（F9）-DTE（F25）

2-2，3-3，4-6、8，5-7，6、1-20，7-5，8-4

DTE（F9）-DTE（F9）

2-3，3-2，4-6、1，5-5，6、1-4，7-8，8-7

同步交叉连接

DTE（F25）-DTE（F25）

1-1，2-3，3-2，4、5-8，6-20，7-7，8-4、5，15、17、24—15、，17

20-6

回路连接

DTE（F9）

1-4-6，2-3，7-8

DTE（F25）

2-3，4-5，6-8-20