RS-232_232接口定义

目录

一、接口形式及信号定义

二、逻辑电平

三、通信速率

四、串口通讯拓扑图

五、应用电路

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大家好，我是三炮儿；今天的笔记是关于RS-232协议/接口相关的。

RS-232串行数据通信接口标准是美国电子工业联盟制定的，该标准定义了信号的电气特性、时序、逻辑电平和连接器的物理尺寸及引脚定义功能。

一、接口形式及信号定义

RS232标准物理接口是25个引脚，常用的是9个引脚，现在基本采用DB9连接器。

1、DB9接口示意图

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2、DB9接口实物图

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DB9 母头、公头实物图-带针脚

3、DB9接口信号定义

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在实际应用中通常只使用RXD、TXD、GND三个信号管脚直接传输数据

RXD：用于接收DCE发来的数据信号，即输入；

TXD：用于发送DTE的信号，即输出。公头和母头的RXD和TXD应交叉连接；

GND：用于平衡设备双方的地电位，即共地。

4、DB9接口互联

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有些设计中也会使用如下所示的RJ45DB9连接线，实物及信号定义如下图

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二、逻辑电平

RS232采用负逻辑电平

逻辑“1”的电平为-3V~-15 V，

逻辑“0”的电平为+3 V～+15 V。

选用该电气标准的目的在于提高抗干扰能力，增大通信距离。

以上电平只是RS232协议规定的范围，器件的实际电平范围包含在上述范围内。

比如，MAX232的实际电平如下

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三、通信速率

RS232全双工通讯，可双向传输。

传输距离短，只有15米，实际应用可以达到50米。

串口典型的传输波特率包括110bps、300bps、1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bps、38400bps、57600bps和115200bps等。

串口通讯数据格式

一个字符一个字符的传输，每个字符一位一位地传输，并且传输一个字符时，

总是以“起始位”开始，以“停止位”结束，字符之间没有固定的时间间隔要求。每一个字符的前面都有一位起始位(由高变低)，字符本身由7位数据位组成；

接着字符后面是一位校验位(检验位可以是奇校验、偶校验或无校验位);

最后是一位或一位半或二位停止位;

停止位后面是不定长的空闲位，停止位和空闲位都规定为高电平。

实际传输时每一位的信号宽度与波特率有关，波特率越高，宽度越小，在进行传输之前，双方一定要使用同一个波特率设置。

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四、串口通讯拓扑图

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TTL电平标准

输出 L：<0.8V ；H：>2.4V

输入 L：<1.2V ；H：>2.0V

RS232电平标准

逻辑1的电平为-3～-15V，逻辑0的电平为+3～+15V，电平的定义反相了一次。

串口TTL转换为RS232电平的主要原因为以下几点

①电平兼容性

TTL(Transistor-Transistor Logic)串口使用的是逻辑电平(通常为0V和5V)，而RS232串口使用的负逻辑电平。

许多串口设备(如计算机、调制解调器、打印机)需要RS232电平才能正确工作。因此，通过转换为RS232电平，使得TTL串口可以与这些设备进行兼容。

②信号传输距离

RS232串口在信号传输距离上具有较好的性能，可以传输的距离远于TTL串口。

RS232电平在长距离传输时能够更好地抵抗干扰，提供更稳定的信号传输。

通过将TTL串口信号转换为RS232电平，可以扩展串口的传输距离

③通信标准要求

某些应用或设备可能要求使用RS232电平进行通信。

例如，一些串行打印机、终端设备和工业控制设备可能只支持RS232电平的串口接口。

在这种情况下，将TTL串口信号转换为RS232电平是必要的。

总的来说，将串口TTL电平转换为RS232电平转以实现不同电平标准之间的串口通信；

可以提高兼容性、扩展传输距离，并满足特定设备或通信标准的要求。

五、应用电路

RS232线路驱动器/接收器典型应用电路图如下，其中电平转换芯片为TI MAX3221ECDB

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设备初始化瞬间 IO口为输入高阻态，TX不上拉可能会有脏数据传到对端。

我司有规范要求，电路设计时将RX、TX均做上拉处理，但只焊接TX的上拉电阻，RX的上拉电阻不焊接。

以上应用没有做防护设计。

RS232防护电路

RS232接口设计的EMC问题可能有：辐射问题、干扰问题、雷击浪涌(户外场景)等

①单板内部的干扰可能会由RS232接口带出，通过线缆形成对外辐射导致辐射发射测试超标；

②受到外界干扰会导致通讯异常，如脉冲群干扰、射频干扰。

针对上述风险，我们设计的常用的RS232防护电路拓扑结构如下。

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1、防护电路设计分析

①D1、D2为TVS管，可以有效抑制插拔过程中产生的大能量干扰和静电干扰冲击，此处选用的参数为SMAJ18CA，具体选型方法及注意事项咱不赘述；

②L1、L2为磁珠，可对高频干扰形成高阻抗，C1~C4则为干扰提供低阻抗泄放通路，避免干扰通过RS232线路传输。

上述几点主要实现了在静电防护、抑制辐射骚扰方面发挥作用；

当RS232安装在室外时，还需增加雷击浪涌等大能量冲击的防护，类似于RS485电路结构的气体放电管、热敏电阻等。

2、PCB Layout建议

①防护器件回流路径为FG(设备外壳)，即表示当设备为金属外壳时，进行分地处理，FG与板卡地通过1nF电容连接，FG就近连接至机壳；设备为非金属外壳时，FG与板卡地直接连接，器件布局分区域；

②磁珠、TVS管元器件要靠近板边或者连接器端，最大限度使外来干扰信号在板卡接口处被滤除；

③接口及接口滤波保护电路周围不布线。

信号线缆采用屏蔽电缆，屏蔽层与连接器最大限度保证360度搭接，避免出现“猪尾巴”效应。

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