在这节课中，我们将学习RS-232C串行通信的相关标准，以及单片机与计算机之间RS-232C串行通信接口技术的简要介绍，为学习和开发单片机串行通信应用系统打下良好的基础。希望大家看完这篇文章对串行通信有个初步的了解。
[通信的基本概念]
什么是沟通？简单来说，不同的系统通过线路互相交换数据，这就是通信。通信的主要目的是将数据从一端传输到另一端，以达到数据交换的目的。比如从人与人之间的对话，计算机与设备之间的数据交换到计算机之间的数据传输，甚至广播或者卫星都是一种通信。完整的通信系统包括发送器、接收器、用于转换数据的接口和用于传输数据的实际信道。
[通信类型]
按照通信的形式可以分为两种，一种是并行通信，一种是串行通信。这两种通信方式的区别在于，并行通信传输的数据量为8位(1字节)；而串行通信一次只能传输1位，传输1字节数据(8位)需要8次，所以两者之间的数据传输速度相差8倍。看到这里，估计有朋友会问，既然并行通信的速度是串行通信的8倍，那么串行通信不好吗？其实我们也不能这么想。两种沟通方式各有特点。串口通信之所以能存活这么长时间，自然有其优势。
串行通信一次只传输一位。相对来说，只有一个数据电压需要处理，不容易遗漏数据。在通信时增加一些检查注意事项后，串行通信就更不容易出错了。串行通信端口在系统控制领域一直扮演着极其重要的角色。不仅没有因为时代的进步而被淘汰，反而在规格上越来越挑战自己的极限。下面重点介绍RS-。
虽然并行通信在一次数据传输中可以传输8位，但是在数据电压的传输过程中，由于线路和干扰因素(主要是电压衰减和信号之间的相互干扰)，很容易使电压电位发生变化，导致数据传输出现错误。沟通距离越长，问题越明显。所以并行通信主要用在传输距离短的场合，比如电脑主板的并口LPT1，主要和并行打印机通信。
【RS-232串行通信】
一、RS-232C标准介绍
RS-232C由美国电子工业协会(EIA)正式发布，是异步串行通信中应用最广泛的标准总线。RS-232C标准(协议)的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(电子工业协会)代表美国电子工业协会，RS代表推荐标准，232代表标识符，C代表RS-232的最新修订版(1969)。在此之前有RS-232A和RS-232B标准，规定了连接电缆和机械电气特性，信号功能和传输过程。目前，计算机上的串行通信端口(RS-232)是一个标准的配置端口，已经被广泛使用。计算机上一般有1 ~ 2个标准的RS-232C串口，即通道COM1和COM2。下图显示了计算机主板上的两个RS-232通信端口及其端口属性。我们一般可以从电脑背面查看这台电脑的通讯端口。
计算机RS-232串行通信接口图
如左图所示，我们可以从操作系统的设备管理器中查看电脑的通讯端口属性，进入电脑的端口：控制面板-系统-硬件-设备管理器-查看我们自己的电脑通讯端口。图中显示这台计算机有一个ECP打印机并行通信端口LPT1和两个RS-232串行通信端口COM1和COM2。只要显示的端口名称前面没有黄色的感叹号，就说明这个端口可以使用。
二、RS-232C电气特性
EIA-RS-232C明确定义了各种信号线的电气特性、逻辑电平和功能。
TXD和RXD引脚上的电平定义：逻辑1(标记)=-3v ~-15v。
逻辑0(空格)=+3 ~+15v
RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线的等级定义：
有效信号(开，开状态，正电压)=3v ~ 15v。
无效信号(关，关状态，负电压)=-3v ~-15v。
以上规定解释了RS-232C标准中逻辑电平的定义。对于数据(信息码):逻辑“1”的传输电平为-3v ~-15v，逻辑“0”的传输电平为3V ~ 15V；用于控制信号；ON状态(开)，即信号有效的电平为3V~ 15V，OFF状态，即信号无效的电平为-3V ~-15v，即当传输电平的绝对值大于3V时，电路能有效检出。-3 ~ 3V之间的电压处于模糊区电位，会使计算机无法准确判断传输信号的含义，可能得到0或1。这样得到的结果是不可信的，反映在通信过程中会出现大量的误码，导致通信失败。所以在实际工作中，要保证传输电平在(3 ~ 15) V之间。
三、RS-232C机械连接器和引脚定义
目前，大多数计算机使用DB9连接器作为RS-232C通信接口。如上图所示，主板的接口连接器有9个引脚用于输出(RS-232公)，部分老款电脑使用DB25连接器进行输出。下面介绍一下DB9和DB25输出接口的引脚定义。
RS-232C串行引脚定义表
9引脚RS-232串行端口(DB9)。25引脚RS-232串行端口(DB25)
Pin速记功能描述Pin速记功能描述
1CD载波检测8cd载波检测。
2RXD接收数据(接收)3RXD接收数据(接收)
3TXD发送数据2txd发送数据。
4DTR数据终端就绪)20DTR数据终端就绪。
5地)7地。
6DSR数据集就绪)6DSR数据集就绪。
7RTS请求发送)4RTS请求发送。
8ct允许发送)5ct允许发送。
9RI环形指示器)22RI环形指示器
通信距离和速度四、RS-232C
RS-232的最大负载电容为2500pF，限制了传输距离和传输速率。由于RS-232C的发送端和接收端之间有一个共同的信号地(GND)，属于不平衡电压传输电路，不使用差分信号传输，所以不具备抗共模干扰的能力，共模噪声会耦合到信号中。当不使用调制解调器时，RS-232可以
目前个人电脑提供的串口传输速度一般可以达到115,200 bps甚至更高。标准串口提供的传输速度主要有以下几种波特率：1200bps、2400bps、4800bps、9,600 bps、19,200 bps、38400bps、57600bps、115,200 bps等。在仪器仪表或工业控制场合，为9,600 bps。传输距离和传输速度成反比关系。如果适当降低传输速度，可以延长RS-232的传输距离，提高通信的稳定性。
五、RS-232电平转换芯片及电路
RS-232C规定的逻辑电平不同于一般微处理器和单片机的逻辑电平。比如RS-232的逻辑“1”用-3 ~ -3~-15V表示，而单片机的逻辑“1”用5V表示，完全不一样。因此，为了与计算机的RS-232接口进行通信，单片机系统必须将单片机的信号电平(TTL电平)转换成计算机的RS-232C电平，或者将计算机的RS-232C电平转换成单片机的TTL电平，并且在通信过程中必须进行两种电平的转换。实现这种转换的方法可以使用分立元件或专用的RS-232电平转换芯片。目前广泛使用专用电平转换芯片，如MC 1488、 MC 1489、 MAX 232，实现EIA到TTL电平的转换。接下来，我们将介绍MAXIM的单功率电平转换芯片MAX232及其接口电路。
如下图所示，MAX232是一款单电源双RS-232发送器/接收器芯片，采用5V单电源供电，只需四个外部电容即可构成标准的RS-232通信接口。硬件接口简单，所以应用广泛。其主要特点如下：
主要特点：
1、符合所有RS-232C技术规范。
2、只要使用5V单电源。
3、片上电荷泵具有升压和电压极性反转的能力，可以产生10V和-10V电压，V-
4、低功耗，典型电源电流为5mA。
5、内部集成了两个RS-232C驱动器。
6、内部集成了两个RS-232C接收器。
微控制器和计算机RS-232之间的接口电路如下图所示。图中C1、 C2、 C3、 C4是电荷泵升压和电压逆变电路的部分，产生V和V- power用于EIA电平转换。C5是值为0.1UF的VCC去耦电容，电容C1-C5必须安装在尽可能远的地方。
采用MAX232CPE芯片的PC机与MCS-51单片机串行通信接口电路
下图是一个简单的由分立元件组成的RS-232串行通信接口电路，采用三极管进行电平转换。由于通信简单，对于要求高通信稳定性的应用，不建议使用分立元件。分立元件电路的稳定性和误码率高，不能完全满足RS-232C的所有技术指标。好处是成本低，网上也能看到一些网站产品采用分立元件。
采用分立元件的简单RS-232C通信接口电路
通过前面的学习，我们对RS-232C串行通信标准有了初步的了解，也掌握了单电源双RS-232发送/接收芯片MAX232CPE的应用。有了这些基础，开发单片机与计算机之间的RS232串行通信系统的接口设计就简单了。只要在我们的单片机实验板上加入RS232电平转换电路，就可以实现与计算机的串行通信。下面是S51增强型单片机实验板与使用MAX232CPE专用串口电平转换芯片的计算机通信的图片。
