串行接口标准

在进行串行通信的线路连接时，通常要解决两个问题：
　　一是计算机与外设之间要共同遵守的某种约定，这种约定称为物理接口标准，包括电缆的机械特性、电气特性、信号功能及传送过程的定义。
　　二是按接口标准设置计算机与外设之间进行串行通信的接口电路。
　　 单片机的串行通信使用的是异步串行通信，所谓异步就是指发送端和接收端使用的不是同一个时钟。异步串行通信通常以字符（或者字节）为单位组成字符帧传送。
　　1、字符帧的帧格式
　　字符帧由四部分组成，分别是起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。
　　1） 起始位：位于字符帧的开头，只占一位，始终位逻辑低电平，表示发送端开始发送一帧数据。
　　2） 数据位：紧跟起始位后，可取5、6、7、8位，低位在前，高位在后。
　　3）奇偶校验位：占一位，用于对字符传送作正确性检查。奇偶校验位是可选择的，共有三种可能，即奇偶校验、偶校验和无校验，由用户根据需要选定。
　　4）停止位：末尾，为逻辑“1”高电平，可取1、1.5、2位，表示一帧字符传送完毕。
　　2.数据传送速率
　　串行通信的速率用波特率来表示，所谓波特率就是指一秒钟传送数据位的个数。每秒钟传送一个数据位就是1波特。即：1波特＝1bps（位/秒）。
　　在串行通信中，数据位的发送和接收分别由发送时钟脉冲和接收时钟脉冲进行定时控制。时钟频率高，则波特率高，通信速度就快；反之，时钟频率低，波特率就低，通信速度就慢。
　　目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。
收、发端的数据信号是相对于信号地，如从DTE设备发出的数据在使用DB25连接器时是2脚相对7脚（信号地）的电平，DB25各引脚定义参见图1。典型的RS-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在 5～ 15V，负电平在-5～-15V电平。当无数据传输时，线上为TTL，从开始传送数据到结束，线上电平从TTL电平到RS-232电平再返回TTL电平。接收器典型的工作电平在 3～ 12V与-3～-12V。由于发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。
　 2、 RS-423A、RS-422A、RS-485接口标准
　　由于RS-232C接口标准是单端收发，抗共模干扰能力差，所以传输速率低（≤20kb/s）、传输距离短（<15m～20m）。为了实现在更远的距离和更高的速率上直接连接，EIA在RS-232C的基础上，制定了更高性能的接口标准如RS-499，RS-422、RS-423和RS-485接口标准。
　　1.RS-422标准
　　RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k 100Ω（终接电阻）。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。
　　RS-422的最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。
　　RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。
　　2.RS-423标准
　　RS-423标准规定采用单端驱动差分接收电路,其电气性能与RS-232C几乎相同,并设计成可连接RS-232C和RS-422.它一端可与RS-422连接,另一端则可与RS-232C连接,提供了一种从旧技术到新技术过渡的手段.同时又提高位速率(最大为300Kb/s)和传输距离(最大为600m)。
　　3.RS-485标准
　　由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进， 无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。
　　RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。
　　RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输总线的两端。
　　4.新标准的特点
　　(1) 与RS-232C兼容，即为了执行新标准，无需改变原来采用的RS-232C标准的设备。
　　(2) 支持更高的传输速率。
　　(3) 支持更远的传输距离。
　　(4) 增加信号引脚数目。
　　(5) 改善接口的电气特性。