RS-232-C是上世紀60年代美國電子工業(yè)協(xié)會EIA（Electronic Industry Association）制定的一種串行物理接口標準。RS是英文“推薦標準”的縮寫，232為標識號，C表示修改次數(shù)。為什么RS - 232應(yīng)用的如此廣泛？而不是通用串行總線(USB)或者其他,也不是更現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)通信標準?問十幾個工程師，你可能會得到十幾個不同的答案。

唯一可能一致的答案是RS - 232為眾多電子工程師所熟悉。該標準可以追溯到超過五十多年前,被人熟知的還有EIA RS - 232,EIA 232,以及TIA 232(分別是電子工業(yè)聯(lián)盟和電信行業(yè)協(xié)會的標準)。

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而且現(xiàn)在不僅只有古老的(從電子行業(yè)的角度來看)有著悠久歷史的RS - 232規(guī)范,。還有RS- 422、RS - 423、RS - 485(16歲),I2C(32歲),串行外圍接口(SPI)等等。

相比之下,USB是一個相對年輕的通訊標準。1994年開始有7家公司開始開發(fā)USB。(其中有三個公司——康柏電腦、Digital Equipment、和北電已經(jīng)不復(fù)存在,然而他們的技術(shù)在整個行業(yè)內(nèi)仍在使用。)USB 1.0規(guī)范在1996年1月首次發(fā)行,并且隨后的USB 1.1版本被廣泛采用。USB 2.0和USB 3.0版本分別在2000年和2008年發(fā)布。

1串行接口標準的歷史

RS - 232(“RS”代表“推薦標準”)在1962年由EIA的無線電部門引入的，作為在數(shù)據(jù)終端設(shè)備(如電腦終端)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(后來重新定義為數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備)之間的串行通信數(shù)據(jù)標準,典型的調(diào)制解調(diào)器。RS- 232串行端口最早用于IBM個人電腦和其他早期臺式電腦。該標準于1969年修訂,然后1986年,和1997年修訂,以適應(yīng)應(yīng)用程序在使用中的變化,一開始是在1960年代的機電電傳打字機和調(diào)制解調(diào)器和聰明或者愚蠢的電子終端,在1980年代發(fā)展個人電腦及其外設(shè),然后是在工廠里的可編程邏輯控制器(PLC)和其他產(chǎn)品中使用。

圖1:ADI全隔離單片封裝表面貼裝RS- 232收發(fā)器，集成了DC / DC轉(zhuǎn)換器(來源:ADI公司)

RS- 422是為了擴展RS- 232的范圍連接可以達到1500米遠(約4900英尺)。類似的RS- 423標準可以覆蓋到1200米(約3900英尺)。RS - 422是用在蘋果的麥金托什電腦上，直到1998年當iMac出來后才開始使用USB連接。

RS- 485可以覆蓋到1220米(約4000英尺)用于自動化系統(tǒng)(包括PLC)、建筑自動化、計算機設(shè)備、鐵路和劇場的照明系統(tǒng)。

2為什么設(shè)計工程師仍在使用RS - 232？

隨著科技的進步，一些工程師為什么依然還選擇RS - 232來而不是USB呢?一個原因是成本的考慮。如果一個公司不是一個USB-IF成員（USB的行業(yè)組織USB的logo商標許可費用是兩年3500美元）并且從USB-IF手中購買一個供應(yīng)商的標志是5000美元。而實現(xiàn)RS- 232不需要任何許可費或組織會費。

當然,應(yīng)用和速度也是選擇RS - 232時的關(guān)鍵因素。

“盡管新的數(shù)字接口標準仍在發(fā)展,不起眼的RS- 232串口仍然是一個非常受歡迎的數(shù)據(jù)傳輸方式。既強大又容易使用，對于那些苛刻要求的數(shù)字接口來說，RS - 232接口仍然是一個有吸引力的備胎，”美信在其網(wǎng)站上指出。

圖2:MAX220、MAX232 和MAX232A管腳配置和典型的工作電路。(來源:Maxim Integrated)

RS- 232規(guī)范可以支持的數(shù)據(jù)率高達920 kbps。一個RS- 232是在數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DCE)設(shè)備之間的點對點連接。RS - 232的一個主要缺陷就是其可支持的最大電纜長度為50英尺,但通?？梢酝ㄟ^采用另外介質(zhì)來傳輸串行數(shù)據(jù)彌補這個短板。

RS- 422的速率可以達到10Mbps,它在多站配置中提供了一個令人難以置信的快速串行數(shù)據(jù)率，可允許多達10路負載。它使用電壓差使其適合噪聲環(huán)境。RS - 485規(guī)范也允許數(shù)據(jù)速率達到10Mbps，但它不同于RS- 422，因為它提供了一個多點配置,允許支持多個驅(qū)動程序和多個接收器。并且，由于其是雙向接口，rRS- 485可以支持多達32路負載。

目前RS - 232應(yīng)用于嵌入式電子產(chǎn)品、工業(yè)控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及科學(xué)儀器等用途。雖然USB接口在個人電腦和移動設(shè)備上占優(yōu)勢，然而串行端口——在早期的PC曾經(jīng)非常流行，卻仍在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中使用?，F(xiàn)在，整個物聯(lián)網(wǎng)方案要求技術(shù)不僅是低功耗要求，而且設(shè)計和實施要簡單。即使不是數(shù)十億,也有上百萬的傳感器和傳感器中心將與互聯(lián)網(wǎng)連接，并且這些連接必須是一致的和可靠的。

RS - 232技術(shù)在Arduino社區(qū)一直受歡迎,包括一批設(shè)計師、發(fā)燒友、業(yè)余愛好者和其他利用Arduino編程語言、開發(fā)環(huán)境和開源代碼的人。預(yù)安裝Arduino板子可從Mouser.com網(wǎng)站下載。Arduino提供免費的硬件參考設(shè)計工具，該工具可以為那些想要組裝自己的單面板的人提供下載，并有一個教程，講關(guān)于在電腦上使用MAX3323進行電平轉(zhuǎn)換的單路RS- 232驅(qū)動/接收器芯片(或類似的半導(dǎo)體器件)和串行連接Arduino電路板的軟件。本教程提供一步一步的指導(dǎo)包括如何準備這個面包板和編寫一個簡單的程序,從而實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通信。

Arduino論壇舉辦多個有關(guān)RS - 232討論,比如使RS- 232控制實驗室設(shè)備,連接GPS傳感器,與醫(yī)療設(shè)備進行通信、與GSM TC35調(diào)制解調(diào)器進行通信,以及控制一臺電視機。

在5月舉行的“RS232連接Arduino”的論壇調(diào)查吸引了其他進行開源Arduino技術(shù)工作工程師的一連串反應(yīng)。要將大部分現(xiàn)代PC與Arduino電路板進行連接，一個RS 232 -to- USB適配器電纜是必備的，并不是所有這些適配器都在使用RS- 232。論壇帖子指出該電纜驅(qū)動程序不能在Windows 7或者Windows 8(特別是Windows 8)上運行,需要認真地考慮如何把Arduino板子連接到大多數(shù)近年來生產(chǎn)的PC,這些PC只有USB接口而沒有RS- 232接口。

RS - 422和RS - 485標準比RS- 232在發(fā)送信號的距離和數(shù)據(jù)傳輸速度兩方面更具有一些優(yōu)勢，而能提供更多的優(yōu)勢和特性的是I2C和SPI規(guī)范。I2C最初被皇家飛利浦電子的飛利浦半導(dǎo)體芯片作為內(nèi)部集成電路（利浦電子芯片制造商現(xiàn)在改名為NXP半導(dǎo)體）它在2006年從飛利浦剝離出來，其他半導(dǎo)體制造商在1990年代也接受了該協(xié)議如Intersil、摩托羅拉半導(dǎo)體產(chǎn)品部門(現(xiàn)在是飛思卡爾半導(dǎo)體)、NEC、西門子半導(dǎo)體(現(xiàn)在的英飛凌科技)、SGS-Thomson(現(xiàn)在的意法半導(dǎo)體)和德州儀器。英特爾在1995年定義系統(tǒng)管理總線(也稱為SMBus或SMB)作為I2C串行總線協(xié)議的一個子集。SMBus還有一種變體被稱為電源管理總線或PMBus變體。SPI建立在先前的串行接口集基礎(chǔ)上比I2C或SMBus提供更高的吞吐量,但是它也有一些缺點比如與I2C相比，對于IC封裝要求更多的管腳。

3通信接口——過去,現(xiàn)在和未來

當然這些年也有很多其他類型的通信接口（其中有的是來也匆匆,去也匆匆，如FireWire-蘋果開發(fā)的串行總線接口）。除了USB還有Ethernet、Fibre Channe,InfiniBand,樂器數(shù)字接口(MIDI),外圍組件互連（PCI）和PCI Express,小型計算機系統(tǒng)接口SCSI(緊挨著是并行SCSI和串行Attached SCSI)和ATA(緊接著是并行ATA和串行ATA),等等。

USB尤其是USB 3.0,明顯快于RS- 232,但也更復(fù)雜。RS- 232只有在短距離傳輸才能彰顯它的優(yōu)點。USB工作在5 V,而RS- 232能在工作在最高15V的范圍內(nèi)。對于設(shè)計工程師來說RS - 232的簡單性是一個賣點，它能應(yīng)付大量電子子系統(tǒng)的各種錯綜復(fù)雜需求。使數(shù)據(jù)盡可能簡單的通過串行通信進行傳輸——對于電腦,手機和可穿戴設(shè)備等這就是一種讓人有懷舊感的技術(shù)。

所以，雖然也出現(xiàn)了新的行業(yè)標準,但由于成本、速度和應(yīng)用程序等因素導(dǎo)致如RS- 232串行接口標準RS - 422和RS- 485等古董型標準仍成為工程師多年來最喜歡的通信技術(shù)。