主旨 : RS-232 規格及應用
一. 簡介
介紹RS-232 規格介面。
二 .背景及規格發展
RS-232,RS(Recommended Standard)推薦標準，是早期的電腦系統(PC ,COM port)上常見的介面用來介接滑鼠或數據機，為美國電子工業聯盟(EIA) 於1962年制定的序列資料通訊的標準。
目前最新的版本為TIA-232-F(R2002)，它規定電纜、電氣、機械、訊號傳送規格。RS-232是一種串列傳輸，雙極性負邏輯、全雙工、非同步傳輸。UART 及 RS-232在電氣規格上是有差別的，
使用者有時會將兩者混淆統稱UART(See Table2)。
三 .機構 、電氣 、訊號規格
RS-232介面有9 pin及25 pin兩種，以目前RS-232C的規格，9 Pin已經成為目前主流的應用，25 pin已較少使用，有興趣的讀者可以自行查詢相關資料，本篇不做贅述。
以下所列為RS-232規格:
Table(1)電氣規格：
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Type |
Single-End |
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Node |
1TX/1RX |
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Input Range |
±25V(RS-232 Input) |
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Receiver Input Range |
±15V |
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Resistance |
3K-7K (Ω) |
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Transition-Region Slew Rate |
30 V/us |
Table (2) 邏輯準位:
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Logic |
UART |
RS-232 |
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High |
+3.3V or 5V |
-15V ∼ -3V |
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Low |
0V |
+3V ∼ +15V |
Table(3)傳送距離:
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傳輸速率 |
傳輸距離 |
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19200 bps |
15meter |
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9600 bps |
25meter |
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4800 bps |
50meter |
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2400 bps |
100meter |
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1200 bps |
200meter |
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600 bps |
400meter |
RS-232 定義兩種接頭形式：
DCE 母接頭及DTE 公接頭，DTE 與DCE可以Pin to Pin對接。
Table (4) DTE Pin定義
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Pin # |
Device Pin descriptions |
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1 |
Carrier detect (CD) incoming signal from a modem |
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2 |
Received data (RD)Incoming data from DCE |
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3 |
Transmitted data (TD)outgoing data to a CDE |
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4 |
Data terminal ready (DTR) outgoing handshaking signal |
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5 |
Signal ground common reference voltage |
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6 |
Data set ready incoming handshaking signal |
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7 |
Request to send (RTS) outgoing flow control signal |
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8 |
Clear to send (CTS) incoming flow control signal |
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9 |
Ring indicator (RI) incoming signal from modem |
CD，DSR，DTR，RTS，CTS，RI 硬體偵測傳輸狀態所需，電路的設計上只要有TD、RD、GND，3隻腳位即可完成資料傳輸。
四.資料傳輸
1.確認兩邊都有一樣的傳輸速率(Baud Rate)。
2.RS-232 的傳輸屬於非同步傳輸(如要支援同步則需要使用25pin)，按照1個bit 接著1個bit傳輸，所需配線較少，其編碼格式為非同步起始–停止（asynchronous start-stop) 一般傳輸 7 或8位
元(可選擇)搭配奇偶校驗位元 加上1或2個停止位元，總共是10個位元。TD與RD 是在高電位，處於邏輯1的準位，TD 與另外一端的RD相接， 當有資料要傳輸時，一端的TD會被拉到低電位，
處於邏輯 0的準位，而另一端的RD收到低電位後才開始接收資料Start bit(起始位元)。
3.數據位元的個數可以是5或 6 、7 、8位元二進位，以LSB 最小位元優先傳送。位元傳送完成後，再傳送一個奇偶校驗位元，通過所有傳送的位元數中1的個數為奇數還是 偶數進行校驗，如發現
錯誤則要求重發。
4.Stop bit停止位元，電位拉高，宣告資料已傳送完畢。
預防資料遺失：
1.中斷(Interrupt)：事件發生時執行中斷。
2.輪詢(Polling): 以軟體詢問並檢查資料。
3.確認(Acknologment)：送出一個特別的字元確認資料收到無誤。
4.校驗和(Checksum)：送出一個Checksum給接收端檢查資料是否有誤。
五.RS-232與RS-485/422規格比較
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傳輸方式 |
抗雜訊能力 |
傳輸距離 |
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RS-232 |
全雙工 |
較差 |
15公尺 |
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RS-422 |
全雙工 |
較佳 |
超過100公尺 |
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RS-485 |
半雙工 |
較佳 |
超過100公尺 |
由規格結果看來，RS-232 在傳輸距離及抗雜訊的能力較差，RS-485在抗雜訊及傳輸的距離皆優於RS-232。關於RS-485的部分，後續會撰寫一篇博文介紹。
六.應用案例
1.門禁系統(Access Control System)：
以Maxlinear(註1,MxL) XR34350為例，主機與卡鐘系統藉由XR34350構成單點對單點通信，可應用於工業自動化控制系統、門鎖系統、公司員工出勤管理、電梯系統等等。
2.逆變器(Pure Sine Wave Inverter)：
逆變器的功能是直流轉交流，普遍應用於交通車輛、工業機具、家電用品等。下圖是逆變器的架構圖：控制器、D/A、MOSFET驅動器、A/D、電力通信模組等，
透過MCU的UART介面轉換成RS-232 從電腦端讀取逆變器相關參數資料。
3.健身器材/跑步機(Treadmill):
以Maxlinear SP3222為例，VCC: 3V-5V ,250kbps ,±15KV HBM，符合EIA/TIA-232-F規範,可將跑步機的資料 透過RS-232人機介面，將運動資料傳送到ECG機台
供使用者判斷與分析。
七.參考資料
下載連結:
1.www. makerpro.cc/2019/08/the-difference-between-rs232-and-uart/
2.www.maxlinear.com/product/interface/serial-transceivers/rs232/sp3222eu
3.http://ind.ntou.edu.tw/~optp/VB%20CLASS/OPVB10%20RS232.pdf
隨著新型的高速傳輸介面規格不斷的問世，RS-232 在電子⁄電機系統上仍為不可或缺元件，其使用簡單、穩定傳輸、低資料流量 ，特別適合且價格低廉 。
(註1) Maxlinear Inc. 美商邁凌科技(MxL)成立於2003年，總部位於美國加州卡爾斯巴德， 股票於NASDAQ上市。MxL 產品範圍涵蓋寬頻通信、大數據應用、
電源管理、傳輸介面等產品。2020 併購Intel 家用閘道器及路由器業務與NanoSemi Inc.，MxL藉由併購完善其產品線，提供給客戶完整的解決方案 。
(註2) 商標歸各家所有。