RS232及RTS和CTS

EIA RS-232-C標準

EIA RS-232-C是由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA制定的串行通信物理接口標準。最初是遠程數(shù)據(jù)通信時，為連接數(shù)據(jù)終端設備DTE(Data Terminal Equipment，數(shù)據(jù)通信的信源，如計算機)和數(shù)據(jù)通信裝置DCE(Data Circuit-terminal Equipment、數(shù)據(jù)通信中面向用戶的設備，如調制解調器)而制定的。它規(guī)定以25芯或9芯的D型插針連接器與外部相連。這個連接器上的基本信號定義如表8-1所示。

表8-1 RS-232-C標準接口信號

通信將在數(shù)據(jù)終端設備(DTE)和數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)之間進行，信號線中的RTS、CTS、DSR和DTR為控制信號，其含義如下：

RTS(請求傳送)：當數(shù)據(jù)終端設備(DTE)需向數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)發(fā)送數(shù)據(jù)時，該信號有效，請求數(shù)據(jù)通信裝置接收數(shù)據(jù)。

CTS(允許傳送)：如數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)處于可接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，此信號有效，允許數(shù)據(jù)終端設備(DTE)發(fā)送數(shù)據(jù)。反之，如數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)處于不可接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，此信號無效，不允許數(shù)據(jù)終端設備(DTE)發(fā)送數(shù)據(jù)。

DSR(數(shù)據(jù)設備就緒)、DCD(數(shù)據(jù)載波檢測)：當數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)需向數(shù)據(jù)終端設備(DTE)發(fā)送數(shù)據(jù)時，該信號有效，請求數(shù)據(jù)終端設備(DTE)接收數(shù)據(jù)。

DTR(數(shù)據(jù)終端就緒)：如數(shù)據(jù)終端設備(DTE)處于可接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，此信號有效，允許數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)發(fā)送數(shù)據(jù)。反之，如數(shù)據(jù)終端設備(DTE)處于不可接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)，此信號無效，不允許數(shù)據(jù)通信裝置(DCE)發(fā)送數(shù)據(jù)。

因而采用RS-232標準的通信，除了連接發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)線外還需連接控制信號。圖8-3為采用RS-232標準進行通信常用的連接方法。

圖8-3 RS-232標準通信常用的連接方法

為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，A端與B端的發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)線相互連接，A端的請求傳送(RTS)與B端的數(shù)據(jù)通信裝置就緒、數(shù)據(jù)載波檢測(DSR、DCD)相連，B端的數(shù)據(jù)終端設備就緒(DTR)信號與A端的允許傳送(CTS)相連。在A端需發(fā)送數(shù)據(jù)時，該端的請求傳送(RTS)輸出有效，此信號連接到B端的數(shù)據(jù)設備就緒、數(shù)據(jù)載波檢測(DSR、DCD)端，如B端允許接收信號，將使數(shù)據(jù)終端設備就緒(DTR)信號有效，此信號輸入到A端的允許傳送(CTS)，A端接收到此信號后即發(fā)送數(shù)據(jù)。當B端需發(fā)送數(shù)據(jù)時，將B端的RTS信號置為有效，因而控制A端的DSR，如A端可接收數(shù)據(jù)，將置DTR有效，控制B端正確地發(fā)送數(shù)據(jù)。

在最簡單的情況下，主系統(tǒng)和終端之間僅連接發(fā)送、接收的數(shù)據(jù)線和地線，而控制信號由各自自行產(chǎn)生。其連接方法如圖8-4所示。

圖8-4 RS-232的簡化連接方式

在這樣的連接方法中，請求傳送(RTS)信號的輸出連接到本機的允許傳送(CTS)端，數(shù)據(jù)終端設備就緒(DTR)的輸出連接到本機的數(shù)據(jù)通信裝置就緒(DSR)、數(shù)據(jù)載波檢測端(DCD)。當需發(fā)送數(shù)據(jù)時，控制RTS信號有效，此信號直接連接到CTS，此時由于RTS信號有效，因而可將數(shù)據(jù)送出。同樣應控制DTR信號有效，此信號直接連接到DSR、DCD，在需接收數(shù)據(jù)時，由于所需的DSR信號有效，可接收數(shù)據(jù)。采用這樣的方法可減少通信兩端的連線，但必須協(xié)調收發(fā)雙方的通信軟件，避免在數(shù)據(jù)發(fā)送時，接收方未能及時地接收數(shù)據(jù)。

采用RS-232標準除了規(guī)定信號與連接器外，還規(guī)定了信號的電氣特性。 其發(fā)送端與接收端的電氣特性規(guī)定如下：

發(fā)送端：輸出最大電壓小于 25V(絕對值)，最大短路輸出電流為500mA，輸出阻抗大于 300Ω，邏輯"1"為- 25V~-3V，邏輯"0"為 +3~+25V。

接收端：輸入阻抗為 3~7KΩ，最大負載電容2500PF，當信號小于-3V時為邏輯"1"，信號大于+3V時為邏輯"0"。

為此在進行信號傳輸時，必須將信號的TTL電平與RS-232電平進行轉換，在發(fā)送時，將TTL電平轉換為RS-232電平，而在接收時將RS-232電平轉換為TTL電平。

能滿足上述要求將信號由TTL電平與RS-232電平互換的常用器件有MC1488和 MC1489。MC1488為發(fā)送器，它將TTL電平轉換為RS-232電平，采用±12V電源，當輸入為 TTL"1"電平時，輸出為-12V的信號;當輸入為 TTL"0"電平時，輸出為+12V的信號。MC1489為接收器，將RS-232電平轉換為TTL電平，采用5V電源。當輸入為-12V時，輸出TTL"1"電平;當輸入為+12V時，輸出TTL"0"電平。

采用單電源供電的RS-232電平轉換器件利用內部的電源電壓變換器將輸入的+5V電源變換成RS-232輸出電平所需的±10V電壓。由于器件內部的電源電壓變換器由電荷泵和倍壓電路構成，因而需外接倍壓和濾波電容，電容的容量和質量將影響此電路能否正常工作。此類電路的TIN端為發(fā)送的TTL/CMOS電平的輸入，TOUT端為發(fā)送的RS-232電平輸出，與此對應，RIN為接收的RS-232電平的輸入，ROUT端為接收的TTL/CMOS電平輸出。在一個芯片中可包含不同數(shù)量的電平轉換電路，如圖8-5所示的MAXIM公司的MAX232提供了兩個發(fā)送電平轉換電路和兩個接收電平轉換電路。

圖8-5 RS-232電平轉換電路

RS232中RTS和CTS的作用

問：

以前挺明白的，今天一下子覺得以前的理解都不對了，以下三種解釋哪個對呢?

解釋一：

RTS：終端我已經(jīng)準備就緒，有數(shù)據(jù)就發(fā)過來吧

CTS：來了，接招

解釋二：

RTS：終端我準備發(fā)數(shù)據(jù)給你，快用CTS應答，準備好沒?

CTS：好了，來吧

解釋三：

CTS：主機，我有數(shù)據(jù)，請求接收

RTS：我是主機，就緒，請求發(fā)送。

我今天弄了個SIM100模塊，我將RTS設置無效之后，凡是要發(fā)往主機的數(shù)據(jù)都沒有發(fā)過來(包括主動數(shù)據(jù)RING)，指令和指令返回結果都沒有返回，都緩存在模塊之中，等我將RTS設置有效后，緩存的數(shù)據(jù)全發(fā)來了，包括一大堆指令的執(zhí)行結果，由此，我覺得上面的“解釋一”應該正確，而“解釋二”應該是錯的，但“解釋三”是否正確呢?就是說CTS和RTS哪個是發(fā)起者呢?

答：

一是錯的

二是RS232標準

三是MODEM的硬件流控

SIMCOM公司的解釋完全正確

很久很久以前，計算機還沒有出現(xiàn)，那時就已經(jīng)存在了(計算機)史前的串口設備(電傳打字機，工控測量設備，通信調制解調器)，為了連接這些串口，EIA制定了RS232標準，采用DB25接插件，支持同步和異步串口，D型的接口可以有效防止插反。標準化給使用帶來了便利。

時光荏苒，個人計算機出現(xiàn)了，這些已有的串口設備毫無疑問地成為了最初的外設，自然而然地RS232標準被個人計算機采納。但是設備制造商傾向于體積更小，成本更低的接口，因此，將DB25中未使用的和支持同步模式的引腳去掉，形成DB9。最初的情況相當混亂，因為DB9只定義了信號，卻沒有指定信號和引腳的對應關系，各個制造商只能自行定義。幸運的是，IBM的PC成了工業(yè)標準，DB9逐漸統(tǒng)一到IBM的定義上來。

DB9只有9根線，遵循RS232標準。定義如下：

DTR,DSR------DTE設備準備好/DCE設備準備好。主流控信號。

RTS,CTS------請求發(fā)送/清除發(fā)送。用于半雙工時，收發(fā)切換。屬于輔助流控信號。半雙工的意思是說，發(fā)的時候不收，收的時候不發(fā)。那么怎么區(qū)分收發(fā)呢?缺省時是DCE向DTE發(fā)送數(shù)據(jù)，當DTE決定向DCE發(fā)數(shù)據(jù)時，先有效RTS，表示DTE希望向DCE發(fā)送，一般DCE不能馬上轉換收發(fā)狀態(tài)，DTE就通過監(jiān)測CTS是否有效來判斷可否發(fā)送，這樣避免了DTE在DCE未準備好時發(fā)送所導致的數(shù)據(jù)丟失。

全雙工時，這兩個信號一直有效即可。

隨著計算機的日益普及，很多非RS232的串口也要接入PC機，如果為每一種新出現(xiàn)的串口都增加一個新的I/O口顯然不現(xiàn)實，因為PC后面板位置有限，因此，將RS232串口和非RS232串口都通過RS232口接入是最佳方案。UART的U(通用)指的就是這個意思。早期ROM BIOS和DOS里的通信軟件都是為RS232設計的，在沒有檢測到DCD有效前不會發(fā)送數(shù)據(jù)，因此，就連發(fā)送一個字符這樣樸素的應用也要給出DCD、 DTR、DSR等控制信號。因此，串口接頭上要將一些控制線短接，或者干脆繞過系統(tǒng)軟件自己寫通信程序。

到此，UART的涵義就總結為：通用的 異步 (串行) I/O口。

就在UART冠以通用二字，準備一統(tǒng)江湖的時候，制造商們不滿于它的速度、體積和靈活性(軟件可配置)，推出了USB和1394串口。目前，筆記本上的 UART串口有被取消的趨勢，因而有網(wǎng)友發(fā)出了“沒有串口，吾誰與歸”的慨嘆，古今多少事，都付笑談中，USB取代UART是后話，暫且不表。

話說自從賀氏(Hayes)公司推出了聰明貓(SmartModem)，他們制定的MODEM接口就成了業(yè)界標準，自此以后，所有公司制造的兼容貓都符合賀氏標準(連AT指令也兼容，大家一起抄他唄)。

細觀賀氏制定的MODEM串口，與RS232標準大不相同。DTR在整個通信過程中一直保持有效，DSR在MODEM上電后/可以撥號前有效(取決于軟件對DSR的理解)，在通信過程的任意時刻，只要DTR/DSR無效，通信過程立即終止。在某種意義上，這也可以算是流控，但肯定不是RS232所指的那種主流控。如果拘泥于RS232，你是不會理解DTR和DSR的用途的。

賀氏不但改了DTR和DSR，竟然連RTS和CTS的涵義也重新定義了。因此，RTS和CTS已經(jīng)不具有最開始的意義了。從字面理解RTS和CTS，是用于半雙工通信的，當DTE想從收模式改為發(fā)模式時，就有效RTS請求發(fā)送，DCE收到RTS請求后不能立即完成轉換，需要一段時間，然后有效CTS通知 DTE：DCE已經(jīng)轉到發(fā)模式，DTE可以開始發(fā)送了。在全雙工時，RTS和CTS都缺省置為有效即可。然而，在賀氏的MODEM串口定義中，RTS和 CTS用于硬件流控，和什么勞什子的全雙工/半雙工一點關系也沒有。

注意，硬件流控是靠軟件實現(xiàn)的，之所以強調“硬件”二字，僅僅是因為硬件流控提供了用于流量情況指示的硬件連線，并不是說，你只要把線連上，硬件就能自己流控。如果軟件不支持，光連上RTS和CTS是沒有用的。

RTS和CTS硬件流控的軟件算法如下：(RTS有效表示PC機可以收，CTS有效表示MODEM可以收，這兩個信號互相獨立，分別指示一個方向的流量情況。

========== 我是分隔線 ==========

以下是我的幾句胡言亂語

最近在搗鼓一個GSM模塊，正好也要用到這東西，就baidu了一把，可以幫助我理解Datasheet的內容?？戳松厦娴膬热荩也恢栏魑幻靼琢藥追?，如果覺得都明白了，就不用看我廢話了。

還是先引用一些文字，來自Telit公司GM862 QUAD/PY的數(shù)據(jù)手冊

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

注意上面各個功能的I/O的方向，看到這些縮寫的全稱，結合信號流向，是不是更容易理解呢

DTE是數(shù)據(jù)發(fā)送的主動方，DCE是數(shù)據(jù)的接受方。

CTS是讓DTE明白的，也就是說DCE需要把自己的CTS給DTE看，讓他知道DEC已經(jīng)準備好接受數(shù)據(jù)了。

RTS是DTE給DCE看的，告訴DCE，DTE有數(shù)據(jù)要發(fā)。