單晶片8051與串列埠通訊
RS-232、RS-422與RS-485都是串列埠介面的標準,都是由電子工業協會(EIA)所制定的工業標準,可在不同電子/電機產品之間相容,建立通訊。
RS-422是由RS-232標準改良發展而來,彌補了RS-232相關的特性不足,如最大傳輸電纜長度由50呎增加到4000呎(約1.2公里)、最大傳輸速率(bit/s)由20K提高到10M …等,改善了通訊距離,傳輸率與串列通訊的功能.
RS-485乃由RS-422為基礎,增加了多點雙向通訊之能力,並可以允許多個接收器與驅動器連接到同一條匯流排上,同時還增加了驅動器的驅動能力和衝突保護特性,突破了只能連接10個裝置的限制。
本文以最廣泛使用的RS-232,作為與單晶片之溝通介面,屬於單端工作方式,收/發端的資料信號是相對於「地」的電壓,如果傳輸線是閒置時,傳輸信號(TD)的電壓將是負的,在傳輸當中,電壓將是正負變化的。
傳送端驅動器正電壓在+5~+15V之間,負電壓在-5~-15V之間。
接收端工作電壓在+3~+12V、-3~-12V之間。
由於傳送電位與接收電位僅2V~3V之電位差,其抑制共模雜訊的能力明顯不足,所以傳送距離受到大大的限制,其最大傳輸距離約15公尺,最高速率為20Kbits/s。
l DTE與DCE
DTE:資料終端設備(Data Terminal Equipment),指資料的來源端或接收端,如PC、印表機。
DCE:資料通訊設備(Data Communication Equipment),指資料通信之間的橋樑,如Modem。
l DB-9與DB-25連接器
RS-232有25PIN及9PIN的連接器,又可分為公接頭與母接頭,公接頭和DTE相連,而母接頭與DCE連接。
l D型連接腳位定義
DB-25接腳定義
接腳
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名稱
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意義
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接腳
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名稱
|
意義
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1
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PG
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保護用接地(外殼接地)
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14
|
STD
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次級傳輸資料
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2
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TD
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傳輸資料線(出)
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15
|
TC
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DCE傳送計時
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3
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RD
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接收資料線(入)
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16
|
SRD
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次級接收資料
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4
|
RTS
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傳送端要求傳送(出)
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17
|
RC
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DCE接收計時
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5
|
CTS
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接收端清除準備接收(入)
|
18
|
-
|
|
6
|
DSR
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接收端已準備妥當(入)
|
19
|
SRS
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次級要求傳送
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7
|
SG
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信號接地
|
20
|
DTR
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資料終端備妥
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8
|
DCD
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資料載波偵測
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21
|
SQD
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訊號品質偵測
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9
|
-
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保留
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22
|
RI
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鈴響指示(入)
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10
|
-
|
保留
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23
|
DRS
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資料訊號率偵測
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11
|
-
|
未配置
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24
|
XTC
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DTE傳送計時
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12
|
SCD
|
次級資料載波偵測
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25
|
-
|
未配置
|
13
|
SCS
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次級清除以發送
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DB-9接腳定義
接腳
|
名稱
|
意義
|
接腳
|
名稱
|
意義
|
1
|
DCD
|
資料載波偵測
|
6
|
DSR
|
接收端已準備妥當(入)
|
2
|
RD
|
接收資料線(入)
|
7
|
RTS
|
傳送端要求傳送(出)
|
3
|
TD
|
傳輸資料線(出)
|
8
|
CTS
|
接收端清除準備接收(入)
|
4
|
DTR
|
資料終端備妥(出)
|
9
|
RI
|
鈴響指示(入)
|
5
|
SG
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信號接地
|
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DB-25共有4條資料線、11條控制線、3條時序線及7條備用線,常用的只有9條。
l NULL Modem連線
兩台DTE或兩台DCE連線通訊,以DB-9為圖例,若採用DB-25,信號地線改為第7腳。
l RS232與TTL/CMOS電壓準位轉換
8051的UART所使用的電氣信號準位是屬於TTL準位,"0"=0V,"1"=5V。而RS-232的電氣信號準位,採用負邏輯準位,即使用+3V~+15V表示邏輯"0",及-3V~-15V來表示邏輯"1"。
因此,8051的UART與RS-232連接時,必須作電壓準位的轉換才行。以下介紹常用的轉換IC,編號為ICL232,完整的DataSheet介紹,請看這裡:ICL232.pdf
電壓轉換連接圖
l PC端RS-232之I/O位址
COM1:3F8H-3FFH
COM2:2F8H-2FFH