“串口”是串行通信接口的簡稱，所謂“串行通信”是指數據按位依次發送的通信方式。常見的串口有：RS232和RS485。雖然串口通信誕生的時間較早，但它仍然活躍在當今工業自動化控制領域。今天這篇文章，我們來深入介紹下RS232串口。本文包括如下幾個主題：

1、RS232的歷史

2、RS232的接口

3、RS232的電氣信號

4、RS232的電平轉換芯片

5、RS232的數據傳輸

1、RS232的歷史

RS232是美國電子工業協會（Electronic Industries Association ,EIA）于1962年頒布的通信標準，其全稱是：DTE和DCE的電氣/機械接口標準。“DTE”是英文“Data Terminal Equipment ”的縮寫，翻譯為“數據終端設備”，比如計算機；“DCE”是英文“Data Circuit-terminating Equipment”的縮寫，翻譯為“數據電路端接設備”。也有將其寫作“Data Communication Equipment”，翻譯為“數據通信設備”，比如調制解調器。“RS232”名稱中的“RS”是“Recommand Standard”的縮寫，表示“推薦標準”。“232”是標識號。早期的RS232是為了實現計算機、程控電話、調制解調器之間通信而制定的標準，后來經過多次改版，成了一種通用的串行通信標準。RS232的改版信息如下：

1969年C版本（RS232-C）；

1986年D版本（RS232-D）；

1991年E版本（RS232-E）；

1997年F版本（RS232-F）；

目前，在工業自動化領域，RS232多用于觸摸屏、讀卡器、掃碼槍、打印機等設備與PLC之間的通信。

2、RS232的接口

在F版本之前，RS232使用25針串行接口，分為公頭（Male）和母頭（Female）兩種，公頭用于DTE設備，母頭用于DCE設備，如下圖所示：

實物如下圖所示：

針腳定義見下面的表格：

25針串口針腳太多，用起來比較繁瑣。為了簡化RS232串口，在F版本中定義了9針串口，同樣包括公頭（用于DTE）和母頭（用于DCE）兩種，如下圖所示：

針腳定義見下面的表格：

PLC被視為DTE設備，其RS232串口為公頭。比如S7-1200的串口模塊CM1241 RS232其串口為公頭，如下圖所示：

對于DTE和DTC的通信，可以使用直連的方式，如下圖所示：

對于兩個DTE（比如PLC和掃碼槍）之間的通信，應采用交叉連接的方式。可以將所有引腳相互連接，如下圖所示：

可以采用最小連接的方式，僅使用三根線，將雙方的TxD和RxD互連，GND互連，如下圖所示：

這種DTE直接連接，不經過DCE的連接也稱為“ null modem”連接，這類電纜稱為“null modem”電纜或交叉電纜。

3、RS232的電氣信號

RS232接收-發送端的電信號是相對于公共地線（GND）的電壓信號。當電壓差值在+3V~+15V之間表示邏輯“0”，當電壓差值在-3V~-15V之間表示邏輯“1”，電壓差值在-3V~+3V之間沒有定義。3V是最小的可檢測電壓信號，實際使用時期望電壓差的絕對值在5V~15V之間，即：發送數據時，發送端驅動器輸出正電壓信號+5V~+15V，表示邏輯“0”；負電壓信號-5V~-15V表示邏輯1。接收數據時，只要是檢測到大于3V的電信號，即將其視為有效信號。

4、RS232的電平轉換芯片

單片機的引腳輸出的是TTL電平，需要使用專用的轉換芯片（TI公司的MAX3232或者ST公司的ST3232等）將其轉換為RS232電平。詳細內容請看我之前的文章：RS232電平和TTL電平有什么不同？如何轉換？

5、RS232的數據傳輸

數據傳輸涉及的第一個概念是波特率。我們知道串行通信的傳輸是一位接著一位的，其傳輸單位為：位（bit）。因此，波特率的定義就是在單位時間內傳輸的位的個數。國際公用的單位時間為秒（s），因此波特率的單位為：bit/s（b/s），也寫作bps（bit per second）。

波特率有一定的選擇范圍（并非任意值），常見的波特率有：9600，38400，56000，115200等。還有很多其它的值，通信雙方約定好相同的波特率即可。

RS232是一種點對點的通信，其數據幀由起始位、數據位、校驗位、停止位四部分組成。

起始位：長度1，數據值等于邏輯0，表示開始發送數據；

數據位：長度8或7，表示實際發送的數據；

校驗位：長度0（無校驗）或1（奇校驗或偶校驗）；

停止位：長度1、1.5或者2，數據值等于邏輯1，表示數據幀發送結束；

假設某RS232通信設置數據位=7，奇校驗，停止位=2，則幀和邏輯值如下圖所示：

接下來我們做一個計算。

假設某RS232通信設置波特率=9600，數據位=8，無校驗（=0），停止位=1。請問該通信參數下，每秒鐘可傳輸多少個字節的數據？

答：根據參數可知，該通信的幀長度=1+8+1=10 位（bit），在該幀中傳輸了一個字節（8位）。因此對于9600的波特率，每秒鐘最多可傳輸實際數據=9600/10=960字節。

關于數據傳輸還有流控制等內容。本文實在有點長，就留到后期介紹吧。我的書《西門子S7-1200/1500 PLC SCL語言編程 ——從入門到精通》通信部分也對RS232有比較詳細的介紹，感興趣的話可以看看下面的鏈接：

審核編輯：湯梓紅