RS232及RTS和CTS

EIA RS-232-C標準

EIA RS-232-C是由美國電子工業協會EIA制定的串行通訊物理接口標準。最初是遠程數據通訊時，爲鏈接數據終端設備DTE(Data Terminal Equipment，數據通訊的信源，如計算機)和數據通訊裝置DCE(Data Circuit-terminal Equipment、數據通訊中面向用戶的設備，如調制解調器)而制定的。它規定以25芯或9芯的D型插針鏈接器與外部相連。這個鏈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

 

信號符號	25芯引腳	9芯引腳	方向	信號描述
TXD	2	3	O	發送數據
RXD	3	2	I	接收數據
RTS	4	7	O	請求傳送
CTS	5	8	I	容許傳送
DSR	6	6	I	數據通訊裝置（DCE）就緒
GND	7	5		信號地
DCD	8	1	I	數據載波檢測
DTR	20	4	O	數據終端設備（DTE）就緒
RI	22	9	I	振鈴指示

 

通訊將在數據終端設備(DTE)和數據通訊裝置(DCE)之間進行，信號線中的RTS、CTS、DSR和DTR爲控制信號，其含義以下：

RTS(請求傳送)：當數據終端設備(DTE)需向數據通訊裝置(DCE)發送數據時，該信號有效，請求數據通訊裝置接收數據。

CTS(容許傳送)：如數據通訊裝置(DCE)處於可接收數據的狀態，此信號有效，容許數據終端設備(DTE)發送數據。反之，如數據通訊裝置(DCE)處於不可接收數據的狀態，此信號無效，不容許數據終端設備(DTE)發送數據。

DSR(數據設備就緒)、DCD(數據載波檢測)：當數據通訊裝置(DCE)需向數據終端設備(DTE)發送數據時，該信號有效，請求數據終端設備(DTE)接收數據。

DTR(數據終端就緒)：如數據終端設備(DTE)處於可接收數據的狀態，此信號有效，容許數據通訊裝置(DCE)發送數據。反之，如數據終端設備(DTE)處於不可接收數據的狀態，此信號無效，不容許數據通訊裝置(DCE)發送數據。

於是採用RS-232標準的通訊，除了鏈接發送和接收的數據線外還需鏈接控制信號。圖8-3爲採用RS-232標準進行通訊經常使用的鏈接方法。

圖8-3 RS-232標準通訊經常使用的鏈接方法

爲實現數據的傳輸，A端與B端的發送和接收的數據線相互鏈接，A端的請求傳送(RTS)與B端的數據通訊裝置就緒、數據載波檢測(DSR、DCD)相連，B端的數據終端設備就緒(DTR)信號與A端的容許傳送(CTS)相連。在A端需發送數據時，該端的請求傳送(RTS)輸出有效，此信號鏈接到B端的數據設備就緒、數據載波檢測(DSR、DCD)端，如B端容許接收信號，將使數據終端設備就緒(DTR)信號有效，此信號輸入到A端的容許傳送(CTS)，A端接收到此信號後即發送數據。當B端需發送數據時，將B端的RTS信號置爲有效，於是控制A端的DSR，如A端可接收數據，將置DTR有效，控制B端正確地發送數據。

在最簡單的狀況下，主系統和終端之間僅鏈接發送、接收的數據線和地線，而控制信號由各自自行產生。其鏈接方法如圖8-4所示。

圖8-4 RS-232的簡化鏈接方式

在這樣的鏈接方法中，請求傳送(RTS)信號的輸出鏈接到本機的容許傳送(CTS)端，數據終端設備就緒(DTR)的輸出鏈接到本機的數據通訊裝置就緒(DSR)、數據載波檢測端(DCD)。當需發送數據時，控制RTS信號有效，此信號直接鏈接到CTS，此時因爲RTS信號有效，於是可將數據送出。一樣應控制DTR信號有效，此信號直接鏈接到DSR、DCD，在需接收數據時，因爲所需的DSR信號有效，可接收數據。採用這樣的方法可減小通訊兩端的連線，但必須協調收發雙方的通訊軟件，避免在數據發送時，接收方未能及時地接收數據。

採用RS-232標準除了規定信號與鏈接器外，還規定了信號的電氣特性。 其發送端與接收端的電氣特性規定以下：

發送端：輸出最大電壓小於 25V(絕對值)，最大短路輸出電流爲500mA，輸出阻抗大於 300Ω，邏輯"1"爲- 25V~-3V，邏輯"0"爲 +3~+25V。

接收端：輸入阻抗爲 3~7KΩ，最大負載電容2500PF，當信號小於-3V時爲邏輯"1"，信號大於+3V時爲邏輯"0"。

爲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，在發送時，將TTL電平轉換爲RS-232電平，而在接收時將RS-232電平轉換爲TTL電平。

能知足上述要求將信號由TTL電平與RS-232電平互換的經常使用器件有MC1488和 MC1489。MC1488爲發送器，它將TTL電平轉換爲RS-232電平，採用±12V電源，當輸入爲 TTL"1"電平時，輸出爲-12V的信號;當輸入爲 TTL"0"電平時，輸出爲+12V的信號。MC1489爲接收器，將RS-232電平轉換爲TTL電平，採用5V電源。當輸入爲-12V時，輸出TTL"1"電平;當輸入爲+12V時，輸出TTL"0"電平。

採用單電源供電的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。因爲器件內部的電源電壓變換器由電荷泵和倍壓電路構成，於是需外接倍壓和濾波電容，電容的容量和質量將影響此電路可否正常工做。此類電路的TIN端爲發送的TTL/CMOS電平的輸入，TOUT端爲發送的RS-232電平輸出，與此對應，RIN爲接收的RS-232電平的輸入，ROUT端爲接收的TTL/CMOS電平輸出。在一個芯片中可包含不一樣數量的電平轉換電路，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的做用

問：

之前挺明白的，今天一會兒以爲之前的理解都不對了，如下三種解釋哪一個對呢?

解釋一：

RTS：終端我已經準備就緒，有數據就發過來吧

CTS：來了，接招

解釋二：

RTS：終端我準備發數據給你，快用CTS應答，準備好沒?

CTS：好了，來吧

解釋三：

CTS：主機，我有數據，請求接收

RTS：我是主機，就緒，請求發送。

我今天弄了個SIM100模塊，我將RTS設置無效以後，凡是要發往主機的數據都沒有發過來(包括主動數據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設置有效後，緩存的數據全發來了，包括一大堆指令的執行結果，由此，我以爲上面的「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哪一個是發起者呢?

答：

一是錯的

二是RS232標準

三是MODEM的硬件流控

SIMCOM公司的解釋徹底正確

好久好久之前，計算機尚未出現，那時就已經存在了(計算機)史前的串口設備(電傳打字機，工控測量設備，通訊調制解調器)，爲了鏈接這些串口，EIA制定了RS232標準，採用DB25接插件，支持同步和異步串口，D型的接口能夠有效防止插反。標準化給使用帶來了便利。

時光荏苒，我的計算機出現了，這些已有的串口設備毫無疑問地成爲了最初的外設，天然而然地RS232標準被我的計算機採納。可是設備製造商傾向於體積更小，成本更低的接口，所以，將DB25中未使用的和支持同步模式的引腳去掉，造成DB9。最初的狀況至關混亂，由於DB9只定義了信號，卻沒有指定信號和引腳的對應關係，各個製造商只能自行定義。幸運的是，IBM的PC成了工業標準，DB9逐漸統一到IBM的定義上來。

DB9只有9根線，遵循RS232標準。定義以下：

DTR,DSR------DTE設備準備好/DCE設備準備好。主流控信號。

RTS,CTS------請求發送/清除發送。用於半雙工時，收發切換。屬於輔助流控信號。半雙工的意思是說，發的時候不收，收的時候不發。那麼怎麼區分收發呢?缺省時是DCE向DTE發送數據，當DTE決定向DCE發數據時，先有效RTS，表示DTE但願向DCE發送，通常DCE不能立刻轉換收發狀態，DTE就經過監測CTS是否有效來判斷能否發送，這樣避免了DTE在DCE未準備好時發送所致使的數據丟失。

全雙工時，這兩個信號一直有效便可。

隨着計算機的日益普及，不少非RS232的串口也要接入PC機，若是爲每一種新出現的串口都增長一個新的I/O口顯然不現實，由於PC後面板位置有限，所以，將RS232串口和非RS232串口都經過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裏的通訊軟件都是爲RS232設計的，在沒有檢測到DCD有效前不會發送數據，所以，就連發送一個字符這樣樸素的應用也要給出DCD、 DTR、DSR等控制信號。所以，串口接頭上要將一些控制線短接，或者乾脆繞過系統軟件本身寫通訊程序。

到此，UART的涵義就總結爲：通用的 異步 (串行) I/O口。

就在UART冠以通用二字，準備一統江湖的時候，製造商們不滿於它的速度、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，於是有網友發出了「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是後話，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接口就成了業界標準，自此之後，全部公司製造的兼容貓都符合賀氏標準(連AT指令也兼容，你們一塊兒抄他唄)。

細觀賀氏制定的MODEM串口，與RS232標準大不相同。DTR在整個通訊過程當中一直保持有效，DSR在MODEM上電後/能夠撥號前有效(取決於軟件對DSR的理解)，在通訊過程的任意時刻，只要DTR/DSR無效，通訊過程當即終止。在某種意義上，這也能夠算是流控，但確定不是RS232所指的那種主流控。若是拘泥於RS232，你是不會理解DTR和DSR的用途的。

賀氏不但改了DTR和DSR，居然連RTS和CTS的涵義也從新定義了。所以，RTS和CTS已經不具備最開始的意義了。從字面理解RTS和CTS，是用於半雙工通訊的，當DTE想從收模式改成發模式時，就有效RTS請求發送，DCE收到RTS請求後不能當即完成轉換，須要一段時間，而後有效CTS通知 DTE：DCE已經轉到發模式，DTE能夠開始發送了。在全雙工時，RTS和CTS都缺省置爲有效便可。然而，在賀氏的MODEM串口定義中，RTS和 CTS用於硬件流控，和什麼勞什子的全雙工/半雙工一點關係也沒有。

注意，硬件流控是靠軟件實現的，之因此強調「硬件」二字，僅僅是由於硬件流控提供了用於流量狀況指示的硬件連線，並非說，你只要把線連上，硬件就能本身流控。若是軟件不支持，光連上RTS和CTS是沒有用的。

RTS和CTS硬件流控的軟件算法以下：(RTS有效表示PC機能夠收，CTS有效表示MODEM能夠收，這兩個信號互相獨立，分別指示一個方向的流量狀況。

========== 我是分隔線 ==========

如下是個人幾句胡言亂語

最近在搗鼓一個GSM模塊，正好也要用到這東西，就baidu了一把，能夠幫助我理解Datasheet的內容。看了上面的內容，我不知道各位明白了幾分，若是以爲都明白了，就不用看我廢話了。

仍是先引用一些文字，來自Telit公司GM862 QUAD/PY的數據手冊

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，是否是更容易理解呢

DTE是數據發送的主動方，DCE是數據的接受方。

CTS是讓DTE明白的，也就是說DCE須要把本身的CTS給DTE看，讓他知道DEC已經準備好接受數據了。

RTS是DTE給DCE看的，告訴DCE，DTE有數據要發。