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)不復存在,然而他們的技術在整個行業(yè)內仍在使用。)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)終端設備(如電腦終端)和數(shù)據(jù)通信設備(后來重新定義為數(shù)據(jù)電路終接設備)之間的串行通信數(shù)據(jù)標準,典型的調制解調器。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,以適應應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制解調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,然后是在工廠里的可編程邏輯控制器(PLC)和其他產品中使用。

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、計算機設備、鐵路和劇場的照明系統(tǒng)。

2為什么設計工程師仍在使用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,應用和速度也是選擇RS - 232時的關鍵因素。

“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)終端設備(DTE)設備和數(shù)據(jù)通信設備(DCE)設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,但通常可以通過采用另外介質來傳輸串行數(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應用于嵌入式電子產品、工業(yè)控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡設備以及科學儀器等用途。雖然USB接口在個人電腦和移動設備上占優(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)代電子產品中使用。現(xiàn)在，整個物聯(lián)網(wǎng)方案要求技術不僅是低功耗要求，而且設計和實施要簡單。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技術在Arduino社區(qū)一直受歡迎,包括一批設計師、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，講關于在電腦上使用MAX3323進行電平轉換的單路RS- 232驅動/接收器芯片(或類似的半導體器件)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RS - 232討論,比如使RS- 232控制實驗室設備,連接GPS傳感器,與醫(yī)療設備進行通信、與GSM TC35調制解調器進行通信,以及控制一臺電視機。

在5月舉行的“RS232連接Arduino”的論壇調查吸引了其他進行開源Arduino技術工作工程師的一連串反應。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體芯片作為內部集成電路（利浦電子芯片制造商現(xiàn)在改名為NXP半導體）它在2006年從飛利浦剝離出來，其他半導體制造商在1990年代也接受了該協(xié)議如Intersil、摩托羅拉半導體產品部門(現(xiàn)在是飛思卡爾半導體)、NEC、西門子半導體(現(xiàn)在的英飛凌科技)、SGS-Thomson(現(xiàn)在的意法半導體)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。對于設計工程師來說RS - 232的簡單性是一個賣點，它能應付大量電子子系統(tǒng)的各種錯綜復雜需求。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,手機和可穿戴設備等這就是一種讓人有懷舊感的技術。

所以，雖然也出現(xiàn)了新的行業(yè)標準,但由于成本、速度和應用程序等因素導致如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。