定義
串列接口 (Serial Interface) 是指數據一位一位地順序傳送,其特點是通信線路簡單,只要一對傳輸線就可以實現雙向通信(可以直接利用電話線作為傳輸線),從而大大降低了成本,特別適用於遠距離通信,但傳送速度較慢。一條信息的各位數據被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串列通訊。串列通訊的特點是:數據位的傳送,按位順序進行,最少只需一根傳輸線即可完成;成本低但傳送速度慢。串列通訊的距離可以從幾米到幾千米;根據信息的傳送方向,串列通訊可以進一步分為單工、半雙工和全雙工三種。
由來
串口的出現是在1980年前後,數據傳輸率是115kbps~230kbps。串口出現的初期是為了實現連線計算機外設的目的,初期串口一般用來連線滑鼠和外置Modem以及老式攝像頭和寫字板等設備。串口也可以套用於兩台計算機(或設備)之間的互聯及數據傳輸。由於串口(COM)不支持熱插拔及傳輸速率較低,目前部分新主機板和大部分便攜電腦已開始取消該接口。目前串口多用於工控和測量設備以及部分通信設備中。
接口劃分標準
同步串列接口(英文:SynchronousSerialInterface,SSI)是一種常用的工業用通信接口。。
異步串列是指UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),通用異步接收/傳送。UART是一個並行輸入成為串列輸出的晶片,通常集成在主機板上。UART包含TTL電平的串口和RS232電平的串口。 TTL電平是3.3V的,而RS232是負邏輯電平,它定義+5~+12V為低電平,而-12~-5V為高電平,MDS2710、MDS SD4、EL805等是RS232接口,EL806有TTL接口。
串列接口按電氣標準及協定來分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。RS-232-C、RS-422與RS-485標準只對接口的電氣特性做出規定,不涉及接外掛程式、電纜或協定。
RS-232
也稱標準串口,最常用的一種串列通訊接口。它是在1970年由美國電子工業協會(EIA)聯合貝爾系統、數據機廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用於串列通訊的標準。它的全名是“ 數據終端設備(DTE)和數據通訊設備(DCE)之間串列二進制數據交換接口技術標準”。傳統的RS-232-C接口標準有22根線,採用標準25芯D型插頭座(DB25),後來使用簡化為9芯D型插座(DB9),現在套用中25芯插頭座已很少採用。
RS-232採取不平衡傳輸方式,即所謂單端通訊。由於其傳送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上雙絞線上的分布電容,其傳送距離最大為約15米,最高速率為20kb/s。RS-232是為點對點(即只用一對收、發設備)通訊而設計的,其驅動器負載為3~7kΩ。所以RS-232適合本地設備之間的通信。
RS-422
標準全稱是“平衡電壓數字接口電路的電氣特性”,它定義了接口電路的特性。典型的RS-422是四線接口。實際上還有一根信號地線,共5根線。其DB9連線器引腳定義。由於接收器採用高輸入阻抗和傳送驅動器比RS232更強的驅動能力,故允許在相同傳輸線上連線多個接收節點,最多可接10個節點。即一個主設備(Master),其餘為從設備(Slave),從設備之間不能通信,所以RS-422支持點對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k,故發端最大負載能力是10×4k+100Ω(終接電阻)。RS-422四線接口由於採用單獨的傳送和接收通道,因此不必控制數據方向,各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟體方式(XON/XOFF握手)或硬體方式(一對單獨的雙絞線)實現。
RS-422的最大傳輸距離為1219米,最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。
RS-485
是從RS-422基礎上發展而來的,所以RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都採用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以採用二線與四線方式,二線制可實現真正的多點雙向通信,而採用四線連線時,與RS-422一樣只能實現點對多的通信,即只能有一個主(Master)設備,其餘為從設備,但它比RS-422有改進,無論四線還是二線連線方式匯流排上可多接到32個設備。
RS-485與RS-422的不同還在於其共模輸出電壓是不同的,RS-485是-7V至+12V之間,而RS-422在-7V至+7V之間,RS-485接收器最小輸入阻抗為12kΩ、RS-422是4kΩ;由於RS-485滿足所有RS-422的規範,所以RS-485的驅動器可以在RS-422網路中套用。
RS-485與RS-422一樣,其最大傳輸距離約為1219米,最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能使用規定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s。
與並口區別
串口形容一下就是一條車道,而並口就是有8個車道同一時刻能傳送8位(一個位元組)數據。但是並不是說並口快,由於8位通道之間的互相干擾(串擾),傳輸時速度就受到了限制,傳輸容易出錯。串口沒有互相干擾。並口同時傳送的數據量大,但要比串口慢。 串口硬碟就是這樣被人們重視的。
套用
交換機的串口
交換機的串口的英文就是trunk;是用來做下一跳路由轉換用的。每個VLAN只有通過與TRUNK的路由指向後才能上外網。
引腳說明:
Pin Name Dir Description
1 CD Carrier Detect
2 RXD Receive Data
3 TXD Transmit Data
4 DTR Data Terminal Ready
5 GND System Ground
6 DSR Data Set Ready
7 RTS Request to Send
8 CTS Clear to Send
9 RI Ring Indicator
目前較為常用的串口有9針串口(DB9)和25針串口(DB25),通信距離較近時(<12m),可以用電纜線直接連線標準RS232連線埠(RS422,RS485較遠),若距離較遠,需附加數據機(MODEM)或其他相關設備。最為簡單且常用的是三線制接法,即地、接收數據和傳送數據三腳相連,下面涉及到最為基本的接法,且直接用RS232相連。
(1)DB9和DB25的常用信號腳說明
DB9 | DB25
pin function name pin function name
1 數據載波檢測 DCD 8 數據載波檢測 DCD
2 接收數據 RXD 3 接收數據 RXD
3 傳送數據 TXD 2 傳送數據 TXD
4 數據終端準備 DTR 20 數據終端準備 DTR
5 信號地 GND 7 信號地 GND
6數據設備準備好DSR 6 數據設備準備好 DSR
7 請求傳送 RTS 4 請求傳送 RTS
8 清除傳送 CTS 5 清除傳送 CTS
9 振鈴指示 RI 22 振鈴指示 RI
(2)RS232C串口通信接線方法(三線制)
首先,串口傳輸數據只要有接收數據針腳和傳送針腳就能實現:同一個串口的接收腳和傳送腳直接用線相連,兩個串口相連或一個串口和多個串口相連。
同一個串口的接收腳和傳送腳直接用線相連對9針串口和25針串口,均是2與3直接相連。
兩個不同串口(不論是同一台計算機的兩個串口或分別是不同計算機的串口)
串口連機線
DB9-DB9
2-3,3-2,5-5
DB25-DB25
2-3,3-2,7-7
DB9-DB25
2-3,3-2,5-7
DB9-DB25串口轉接線
2-3,3-2,5-7
上面是對微機標準串列口而言的,還有許多非標準設備,如接收GPS數據或電子羅盤數據,只要記住一個原則:接收數據針腳(或線)與傳送數據針腳(或線)相連,彼此交叉,信號地對應相接。
3.串口調試中要注意的幾點:
不同編碼機制不能混接,如RS232C不能直接與RS422接口相連,市面上專門的各種轉換器賣,必須通過轉換器才能連線。
串口調試時,準備一個好用的調試工具,如串口調試助手、串口精靈等,有事半功倍之效果;
強烈建議不要帶電插撥串口,否則串口易損壞。
對於大型的工控和測量設備,建議使用光電耦合器來隔離設備,具體的耐壓值根據實際需求來確定。
電腦主機板串口
進行串列傳輸的接口,它一次只能傳輸1Bit。串列連線埠可以用於連線外置數據機、繪圖儀或串列印表機。它也可以控制台連線的方式連線網路設備,例如路由器和交換機,主要用來配置它們。