通讯专题-RS232

1 概述

        RS-232是一种点对点通信协议，这意味着每个数据信号沿一根导线传输（差分信号使用两根导线传输一个数据信号），RS-232为全双工方式运行（总线可同时发送和接收数据）。

        根据新修订的标准为容性负载为2500pF时的最低数据速率为19.2Kbps（也就是说232通信的最高速率为19.2Kbps），其中总线长度受单位长度电容的限制。RS-232收发器的速率最高可达1Mbps（为芯片，而不是232通信本身）。

        RS-232最初是由25针的信号接口，经过简化后到9针，现在一般情况下使用3针接口即可，接口为RX、TX及GND。

2 电气特性

        RS-232的信号定义如下：

（1）发送器

        逻辑1：-5~-15V；

        逻辑0；+5~1+5V；

        能够容忍的最大输出电流为500mA,具体看相应的芯片手册。

（2）接收器

        灵敏度为±3V，具体还需看相应的芯片的电平标准。

（3）接收器的输入阻抗标准

        标称值为5kΩ，最低到3kΩ。

（4）参数介绍

      a）、电源电压：VCC、VSS*、V+*、V-*和VL*（*代表在RS-232器件上可能存在也有可能不存在的引脚）

1.  VCC是正电源：对于大多数的RS-232器件来说，该电源电压通常为3.3V~5V（最高可达15V），主要有三个用途：                                                                                                     ①直接为控制器侧和总线侧引脚提供偏置，以便产生正电压摆幅（如果有VSS的话，就是提供负电源电压，产生负电压摆幅）；                                                                                      ②对控制器侧引脚进行偏置，并用作集成电荷泵的输入电压，以便产生总线电压摆幅；③VCC也可用于直接为具有独立逻辑电压引脚的器件中的电荷泵供电。 
2.  V+和V-：电荷泵输出引脚，该引脚外部仅连接一个外部电容器即可，连接的电容请参考相应的数据手册（一般为0.1uF）。
3.  VL：具有独立总线和逻辑电源的器件中用于提供独立逻辑引脚电源电压的电源（一般情况下没有该引脚）。

        b）电源电流（ICC）：是器件在无负载运行时的静态电流，可为器件提供基准工号。

        c）常见的驱动器电气特性（、、、、、、、和）

1.  、、、、、：分别为驱动器的输出高电平、输出低电平、接收器的输入高电平、输入低电平、输入低电平时产生的电流、输入高电平时产生的电流；
2. ：从驱动器输出端到器件接地端的输出短路电流；
3. ：驱动器的输出电阻。
4. ：驱动器被禁用时驱动器的漏电流，这是禁用时可从驱动器引脚拉出或灌入的电流量。

3 硬件设计

         在硬件设计中，基本的拓扑图如图1所示。

图1 RS-232硬件设计拓扑图 

       其中，C1与C2就是构建泵升电路的泵升电容，V+与V-的电压为泵升电路产生的电压，C3、C4及CBYPASS为滤波电容。

        C1~C4的推荐值如表1所示（该表参考友台半导体的MAX3232芯片手册）

 表1 C1~C4的推荐值

        对基本的电路拓扑设计好后，就是需要对后端接口的一个EMC防护设计，防护设计最基本的就是需要选择一个TVS管（正常工作电压应大于±15V），后续会有相应的专题对EMC接口电路进行专门的讲解。