RS232及RTS和CTS

EIA RS-232-C标准

EIA RS-232-C是由美国电子工业协会EIA制定的串行通信物理接口标准。最初是远程数据通信时，为连接数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment，数据通信的信源，如计算机)和数据通信装置DCE(Data Circuit-terminal Equipment、数据通信中面向用户的设备，如调制解调器)而制定的。它规定以25芯或9芯的D型插针连接器与外部相连。这个连接器上的基本信号定义如表8-1所示。

表8-1 RS-232-C标准接口信号

信号符号	25芯引脚	9芯引脚	方向	信号描述
TXD	2	3	O	发送数据
RXD	3	2	I	接收数据
RTS	4	7	O	请求传送
CTS	5	8	I	允许传送
DSR	6	6	I	数据通信装置（DCE）就绪
GND	7	5		信号地
DCD	8	1	I	数据载波检测
DTR	20	4	O	数据终端设备（DTE）就绪
RI	22	9	I	振铃指示

通信将在数据终端设备(DTE)和数据通信装置(DCE)之间进行，信号线中的RTS、CTS、DSR和DTR为控制信号，其含义如下：

RTS(请求传送)：当数据终端设备(DTE)需向数据通信装置(DCE)发送数据时，该信号有效，请求数据通信装置接收数据。

CTS(允许传送)：如数据通信装置(DCE)处于可接收数据的状态，此信号有效，允许数据终端设备(DTE)发送数据。反之，如数据通信装置(DCE)处于不可接收数据的状态，此信号无效，不允许数据终端设备(DTE)发送数据。

DSR(数据设备就绪)、DCD(数据载波检测)：当数据通信装置(DCE)需向数据终端设备(DTE)发送数据时，该信号有效，请求数据终端设备(DTE)接收数据。

DTR(数据终端就绪)：如数据终端设备(DTE)处于可接收数据的状态，此信号有效，允许数据通信装置(DCE)发送数据。反之，如数据终端设备(DTE)处于不可接收数据的状态，此信号无效，不允许数据通信装置(DCE)发送数据。

因而采用RS-232标准的通信，除了连接发送和接收的数据线外还需连接控制信号。图8-3为采用RS-232标准进行通信常用的连接方法。

图8-3 RS-232标准通信常用的连接方法

为实现数据的传输，A端与B端的发送和接收的数据线相互连接，A端的请求传送(RTS)与B端的数据通信装置就绪、数据载波检测(DSR、DCD)相连，B端的数据终端设备就绪(DTR)信号与A端的允许传送(CTS)相连。在A端需发送数据时，该端的请求传送(RTS)输出有效，此信号连接到B端的数据设备就绪、数据载波检测(DSR、DCD)端，如B端允许接收信号，将使数据终端设备就绪(DTR)信号有效，此信号输入到A端的允许传送(CTS)，A端接收到此信号后即发送数据。当B端需发送数据时，将B端的RTS信号置为有效，因而控制A端的DSR，如A端可接收数据，将置DTR有效，控制B端正确地发送数据。

在最简单的情况下，主系统和终端之间仅连接发送、接收的数据线和地线，而控制信号由各自自行产生。其连接方法如图8-4所示。

图8-4 RS-232的简化连接方式

在这样的连接方法中，请求传送(RTS)信号的输出连接到本机的允许传送(CTS)端，数据终端设备就绪(DTR)的输出连接到本机的数据通信装置就绪(DSR)、数据载波检测端(DCD)。当需发送数据时，控制RTS信号有效，此信号直接连接到CTS，此时由于RTS信号有效，因而可将数据送出。同样应控制DTR信号有效，此信号直接连接到DSR、DCD，在需接收数据时，由于所需的DSR信号有效，可接收数据。采用这样的方法可减少通信两端的连线，但必须协调收发双方的通信软件，避免在数据发送时，接收方未能及时地接收数据。

采用RS-232标准除了规定信号与连接器外，还规定了信号的电气特性。 其发送端与接收端的电气特性规定如下：

发送端：输出最大电压小于 25V(绝对值)，最大短路输出电流为500mA，输出阻抗大于 300Ω，逻辑"1"为- 25V~-3V，逻辑"0"为 +3~+25V。

接收端：输入阻抗为 3~7KΩ，最大负载电容2500PF，当信号小于-3V时为逻辑"1"，信号大于+3V时为逻辑"0"。

为此在进行信号传输时，必须将信号的TTL电平与RS-232电平进行转换，在发送时，将TTL电平转换为RS-232电平，而在接收时将RS-232电平转换为TTL电平。

能满足上述要求将信号由TTL电平与RS-232电平互换的常用器件有MC1488和 MC1489。MC1488为发送器，它将TTL电平转换为RS-232电平，采用±12V电源，当输入为 TTL"1"电平时，输出为-12V的信号;当输入为 TTL"0"电平时，输出为+12V的信号。MC1489为接收器，将RS-232电平转换为TTL电平，采用5V电源。当输入为-12V时，输出TTL"1"电平;当输入为+12V时，输出TTL"0"电平。

采用单电源供电的RS-232电平转换器件利用内部的电源电压变换器将输入的+5V电源变换成RS-232输出电平所需的±10V电压。由于器件内部的电源电压变换器由电荷泵和倍压电路构成，因而需外接倍压和滤波电容，电容的容量和质量将影响此电路能否正常工作。此类电路的TIN端为发送的TTL/CMOS电平的输入，TOUT端为发送的RS-232电平输出，与此对应，RIN为接收的RS-232电平的输入，ROUT端为接收的TTL/CMOS电平输出。在一个芯片中可包含不同数量的电平转换电路，如图8-5所示的MAXIM公司的MAX232提供了两个发送电平转换电路和两个接收电平转换电路。

图8-5 RS-232电平转换电路

RS232中RTS和CTS的作用

问：

以前挺明白的，今天一下子觉得以前的理解都不对了，以下三种解释哪个对呢?

解释一：

RTS：终端我已经准备就绪，有数据就发过来吧

CTS：来了，接招

解释二：

RTS：终端我准备发数据给你，快用CTS应答，准备好没?

CTS：好了，来吧

解释三：

CTS：主机，我有数据，请求接收

RTS：我是主机，就绪，请求发送。

我今天弄了个SIM100模块，我将RTS设置无效之后，凡是要发往主机的数据都没有发过来(包括主动数据RING)，指令和指令返回结果都没有返回，都缓存在模块之中，等我将RTS设置有效后，缓存的数据全发来了，包括一大堆指令的执行结果，由此，我觉得上面的“解释一”应该正确，而“解释二”应该是错的，但“解释三”是否正确呢?就是说CTS和RTS哪个是发起者呢?

答：

一是错的

二是RS232标准

三是MODEM的硬件流控

SIMCOM公司的解释完全正确

很久很久以前，计算机还没有出现，那时就已经存在了(计算机)史前的串口设备(电传打字机，工控测量设备，通信调制解调器)，为了连接这些串口，EIA制定了RS232标准，采用DB25接插件，支持同步和异步串口，D型的接口可以有效防止插反。标准化给使用带来了便利。

时光荏苒，个人计算机出现了，这些已有的串口设备毫无疑问地成为了最初的外设，自然而然地RS232标准被个人计算机采纳。但是设备制造商倾向于体积更小，成本更低的接口，因此，将DB25中未使用的和支持同步模式的引脚去掉，形成DB9。最初的情况相当混乱，因为DB9只定义了信号，却没有指定信号和引脚的对应关系，各个制造商只能自行定义。幸运的是，IBM的PC成了工业标准，DB9逐渐统一到IBM的定义上来。

DB9只有9根线，遵循RS232标准。定义如下：

DTR,DSR------DTE设备准备好/DCE设备准备好。主流控信号。

RTS,CTS------请求发送/清除发送。用于半双工时，收发切换。属于辅助流控信号。半双工的意思是说，发的时候不收，收的时候不发。那么怎么区分收发呢?缺省时是DCE向DTE发送数据，当DTE决定向DCE发数据时，先有效RTS，表示DTE希望向DCE发送，一般DCE不能马上转换收发状态，DTE就通过监测CTS是否有效来判断可否发送，这样避免了DTE在DCE未准备好时发送所导致的数据丢失。

全双工时，这两个信号一直有效即可。

随着计算机的日益普及，很多非RS232的串口也要接入PC机，如果为每一种新出现的串口都增加一个新的I/O口显然不现实，因为PC后面板位置有限，因此，将RS232串口和非RS232串口都通过RS232口接入是最佳方案。UART的U(通用)指的就是这个意思。早期ROM BIOS和DOS里的通信软件都是为RS232设计的，在没有检测到DCD有效前不会发送数据，因此，就连发送一个字符这样朴素的应用也要给出DCD、 DTR、DSR等控制信号。因此，串口接头上要将一些控制线短接，或者干脆绕过系统软件自己写通信程序。

到此，UART的涵义就总结为：通用的 异步 (串行) I/O口。

就在UART冠以通用二字，准备一统江湖的时候，制造商们不满于它的速度、体积和灵活性(软件可配置)，推出了USB和1394串口。目前，笔记本上的 UART串口有被取消的趋势，因而有网友发出了“没有串口，吾谁与归”的慨叹，古今多少事，都付笑谈中，USB取代UART是后话，暂且不表。

话说自从贺氏(Hayes)公司推出了聪明猫(SmartModem)，他们制定的MODEM接口就成了业界标准，自此以后，所有公司制造的兼容猫都符合贺氏标准(连AT指令也兼容，大家一起抄他呗)。

细观贺氏制定的MODEM串口，与RS232标准大不相同。DTR在整个通信过程中一直保持有效，DSR在MODEM上电后/可以拨号前有效(取决于软件对DSR的理解)，在通信过程的任意时刻，只要DTR/DSR无效，通信过程立即终止。在某种意义上，这也可以算是流控，但肯定不是RS232所指的那种主流控。如果拘泥于RS232，你是不会理解DTR和DSR的用途的。

贺氏不但改了DTR和DSR，竟然连RTS和CTS的涵义也重新定义了。因此，RTS和CTS已经不具有最开始的意义了。从字面理解RTS和CTS，是用于半双工通信的，当DTE想从收模式改为发模式时，就有效RTS请求发送，DCE收到RTS请求后不能立即完成转换，需要一段时间，然后有效CTS通知 DTE：DCE已经转到发模式，DTE可以开始发送了。在全双工时，RTS和CTS都缺省置为有效即可。然而，在贺氏的MODEM串口定义中，RTS和 CTS用于硬件流控，和什么劳什子的全双工/半双工一点关系也没有。

注意，硬件流控是靠软件实现的，之所以强调“硬件”二字，仅仅是因为硬件流控提供了用于流量情况指示的硬件连线，并不是说，你只要把线连上，硬件就能自己流控。如果软件不支持，光连上RTS和CTS是没有用的。

RTS和CTS硬件流控的软件算法如下：(RTS有效表示PC机可以收，CTS有效表示MODEM可以收，这两个信号互相独立，分别指示一个方向的流量情况。

========== 我是分隔线 ==========

以下是我的几句胡言乱语

最近在捣鼓一个GSM模块，正好也要用到这东西，就baidu了一把，可以帮助我理解Datasheet的内容。看了上面的内容，我不知道各位明白了几分，如果觉得都明白了，就不用看我废话了。

还是先引用一些文字，来自Telit公司GM862 QUAD/PY的数据手册

Pin Signal I/O Function

20 C103/TXD I Serial data input (TXD) from DTE

29 C106/CTS O Output for Clear to send signal (CTS) to DTE

33 C107/DSR O Output for Data set ready signal (DSR) to DTE

37 C104/RXD O Serial data output to DTE

43 C108/DTR I Input for Data terminal ready signal (DTR) from DTE

45 C105/RTS I Input for Request to send signal (RTS) from DTE

注意上面各个功能的I/O的方向，看到这些缩写的全称，结合信号流向，是不是更容易理解呢

DTE是数据发送的主动方，DCE是数据的接受方。

CTS是让DTE明白的，也就是说DCE需要把自己的CTS给DTE看，让他知道DEC已经准备好接受数据了。

RTS是DTE给DCE看的，告诉DCE，DTE有数据要发。