3.2.2　常用的串行通信协议

1.EIA-RS-232C

EIA-RS-232C有时又被称作RS-232C标准，EIA制定的标准一般都被冠以RS（Recommended Standard），232是标识号，C代表RS-232的一次修改版本。它是由美国电子工业协会（Electronic Industries Association，EIA）在1969年公布的通信协议标准。RS-232C最初主要用于近距离的DTE和DCE设备之间的通信，后来被广泛用于计算机的串行接口（COM1、COM2等）与终端或外设之间的近地连接标准。该标准在数据传输速率20kbit/s时，最长的通信距离为15m。这个标准对串行接口通信的有关问题，如电缆、接口的机械、电气特性、信号功能及传送过程特性进行了描述，它对应的国际标准是CCITT推荐的标准V.24。

RS-232C可以有多种类型的连接器（接口），如25针连接器（DB-25）、15针连接器（DB-15）和9针连接器（DB-9）。其中以DB-25和DB-9最为常见，如图3-3所示。不论哪种类型的接口，都定义了孔端连接器用来连接DTE设备，针端连接器用来连接DCE设备。

图3-3　RS-232接口类型

DB-25常用的一些针的定义和功能如下：

·第1针GND，是设备的保护地，与设备机壳相连。

·第2针TxD（Transmitted Data），是数据发送针，DTE从此针上向DCE发送数据。

·第3针RxD（Received Data），是数据接收针，DTE通过此针从DCE接收数据。

·第4针RTS（Request to Send），用来表示DTE请求向DCE发送数据。

·第5针CTS（Clear to Send），用来表示DCE已准备好接收DTE发来的数据，是对DTE请求发送信号RTS的响应信号。

·第6针DSR（Data Set Ready），用来表示DCE已沟通好和通信信道的联系，完成了操作准备。

·第8针DCD（Data Carrier Detect），用于载波信号检测，DCE使用DCD针通知DTE与远程设备的连接建立和终止的情况。例如，DCE通过降低DCD信号通知DTE与远程设备的连接已终止。

·第20针DTR（Data Terminal Ready），用来表示DTE已准备好，这条线有时连在DTE的电源上，一旦电源接通，这条线上就有了有效信号。

·第22针RI（Ringing），是振铃指示，当一方DCE收到对方DCE送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（ON状态），通知DTE已被呼叫。

RS-232C常用在计算机与调制解调器的连接上，当计算机或终端加电时，它将第20针（DTR）设置为逻辑1；当调制解调器加电时，它将第6针（DSR）设置为逻辑1；当调制解调器检测到电话线上的载波时，它将第8针（DCD）置1。

只有当DSR和DTR都处于ON状态时，才能在DTE和DCE间操作。当DTE要发送数据时，要首先将RTS线置成ON状态，等在CTS线上检测到ON状态的应答后，才能在TxD线上发送数据。

RS-232C可以工作在异步模式和同步模式下，异步工作模式下，可以封装链路层协议PPP，支持网络层协议IP和IPX；同步工作模式下，可以封装X.25、帧中继、PPP、HDLC、SLIP和LAPB等链路层协议，支持IP和IPX。

2.EIA/TIA-RS-449

RS-232C的数据传输速率较低，距离较短，这大大限制了其应用范围。1977年，美国电子工业协会/电信工业协会（EIA/TIA）推出了一个新的标准：RS-449，它采用9针连接器（DB-9），如图3-4所示。

图3-4　RS-449接口

该标准的机械、功能和过程性由RS-449定义，电气接口由两个不同的标准定义。一个标准是RS-423A，它与RS-232C相似，所有的电路共享一个公共地，称为非平衡传输（Unbalanced Transmission）。

另一个电气标准是RS-422A，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，采用平衡传输（balanced transmission），无公共地。典型的RS-422是四线接口，实际上还有一根信号地线，共5根线，其DB9连接器引脚定义，如图3-4所示。由于接收器采用高输入阻抗，发送驱动器比RS-232具有更强的驱动能力，因此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，其中一个为主设备（Master），其余为从设备（Slave）。从设备之间不能通信，所以RS-422支持单点对多点的双向通信。RS-422的最大传输距离为1 219m，最大传输速率为10Mbit/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kbit/s速率以下，才可能达到最大传输距离，相应地只有在很短的距离下才能获得最高的传输速率。

3.TIA/EIA-485-A

EIA于1983年制定并发布RS-485标准，经TIA修订后命名为TIA/EIA-485-A，通常称作RS-485。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结电阻等。RS-485可以采用二线与四线两种方式，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-422一样只能实现单点对多点的通信，即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比RS-422有所改进，无论四线还是二线连接方式总线上最多可接32台设备。RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1 219m，最大传输速率为10Mbit/s。

4.V.35标准

V.35是通用终端接口的规定，其实它是对60～108kHz群带宽线路进行48kbit/s以上同步数据传输的调制解调器的规定，其中一部分内容记述了终端接口的规定。

V.35建议的最初版本是ITU-T于1968发布的。当时，随着数据通信传输速率的提高，超过音频电路48kbit/s的传输应用越来越广泛，为了在模拟线路上解决这类问题，使得在60kHz～108kHz基群电路上可以传输大于48kbit/s速率的数据，ITU-T制定了V.35、V.36和V.37标准，实现了48kbit/s～144kbit/s数据传输的宽带调制解调器，有时V.35、V.36和V.37标准也被统称为V.35协议簇。而V.35建议本身被看做是数据速率在48 kbit/s～64kbit/s的宽带模拟调制解调器和DTE之间的接口。

目前，随着宽带模拟调制解调器的应用逐渐减少，V.35又被常用于支持DTE和新兴的数字传输设施数据服务单元（DSU）之间的接口。由此，在对最初的V.35建议进行多次修订后，它现在可支持的数据传输速率最高可达6Mbit/s，成为当前通信设备中流行的，用于远程连接的高速同步接口。

V.35对机械特性即对连接器的形状并未规定，但由于48kbit/s～64kbit/s的美国Bell规格调制解调器的普及，34引脚的ISO2593被广泛采用，它是一个34针插头/座。实际应用中V.35电缆的两端通常使用针型连接器，而DTE和DCE设备上则使用孔型连接器。针型连接器和孔型连接器如图3-5所示。

图3-5　V.35针型连接器和孔型连接器示意图

与RS-422类似，V.35数据与定时信号电路使用的是平衡（差分）方式，这样可以降低或防止干扰，以支持更高的数据传输速率。V.35同时使用单端信号和差分信号，数据及时钟线采用差分电平，控制线采用V.28非平衡电平。

由于V.35具有高可靠的连接性，支持比异步串口（如RS-232）更长的传输距离和更高的数据率，所以一直是路由器、分组交换机、帧中继网桥等设备的标准接口，并被广泛应用于多媒体视频终端和数据采集系统。V.35一般只使用同步模式传输数据，可以在接口上封装X.25、帧中继、PPP、SLIP、LAPB等链路层协议，支持IP和IPX等网络层协议。