RS232 協議及其工作原理
在 RS232 中，“RS”代表推薦標準。它定義了使用 DTE 和 DCE 信號的串行通信。
從歷史上看，RS232 通信協議是 EIA（電子工業聯盟）/TIA（電信工業協會）-232 在 1962 年開發的舊串行通信協議?，F代硬件設計使用創新的串行通信協議，如 USB、以太網和 Wi-Fi . 但是，RS232 已被證明是突出的。原因是，與 I2C 和串行 TTL 信號相比，RS232 信號傳播的距離更長。此外，它具有更好的抗噪能力。它被證明在不同制造商之間兼容，用于連接計算機和調制解調器。
什么是 RS232 協議？
在 RS232 中，“RS”代表推薦標準。它定義了使用 DTE 和 DCE 信號的串行通信。這里，DTE 是指數據終端設備，DCE 是指數據通信設備。DTE 設備的示例是計算機，DCE 是調制解調器。形式上，它被指定為 DTE 設備和 DCE 設備之間使用串行二進制數據交換的接口。
DTE（計算機）將信息串行傳輸到另一端設備 DCE（調制解調器）。在這種情況下，DTE 向 DCE 發送二進制數據“11011101”，DCE 向 DTE 設備發送二進制數據“11010101”。
RS232 描述了從 DTE 到 DCE 傳輸的通用電壓電平、電氣標準、操作模式和位數。該標準用于通過電話線路傳輸信息交換。
電氣標準
RS232 的電氣規范于 1969 年更新。它指定了電壓、轉換速率、線路阻抗、操作模式和波特率。
電壓等級
RS232 的線電壓范圍為 -25V 至 +25V。它們分為信號電壓和控制電壓。
+3V 到+25V 之間的信號電壓代表邏輯“1”，-3V 到-25V 之間的信號電壓代表邏輯“0”。而控制電壓信號使用負邏輯，即邏輯“1”表示-3至-25伏，邏輯“0”表示+3V至+25V。從-3V 到+3V 的電壓被認為是一個不確定的狀態。
轉換速率
輸入電壓的變化決定了RS232 驅動器的響應速率。這通常被稱為轉換率。RS232 標準通過緩慢的上升和下降時間保持最小壓擺率，以減少相鄰信號之間的串擾。通常，允許的最大轉換速率為 30V/μsec。
線路阻抗
RS232 驅動器和接收器之間的阻抗橋接被定義為最大化發射器和接收器之間的電壓傳輸。它在 3KΩ 到 7KΩ 的范圍內。
操作模式
RS232 設備使用單端信號（兩線）。這意味著一根電線傳輸變化的電壓，另一根電線接地。單端信號受到驅動器和接收器電路接地電壓差異引起的噪聲的影響。單端技術的優點是，它需要更少的電線來傳輸信息。
波特率
它是每秒傳輸的二進制位數。RS232 支持的波特率從 110 到 230400。通常使用 1200、4800、9600、115200 的波特率。它決定了數據從發送器發送到接收器的速度。
注意：發送端和接收端的波特率必須相同。
通訊接口
RS232 使用 DB9 和 DB25 連接器確定 DTE 和 DCE 之間的通信。D-sub 連接器（DB9、DB25）帶有公母電纜。DB9 連接器有 9 針，DB25 連接器有 25 針，每個針都有自己的功能。
功能說明
除了電氣特性外，RS232 還定義了串行接口中使用的信號的功能。其中一些是公共接地、數據、控制和定時信號。這是 RS232 引腳分配中使用的信號列表。
除上述信號外，（一次信號）RS232還提供二次信號，如二次DTE、二次RTS、二次DCD、二次TxD和二次RxD，用于DTE和DCE的可選連接。
串行電纜的類型
為了使DTE 和 DCE 之間的串行通信成為可能，存在兩種類型的 RS232 電纜。它們是零調制解調器和直電纜。在零調制解調器電纜中，公頭連接器的 TX（發送器）引腳與母頭的 RX（接收器）引腳相連，公頭的 RX 引腳連接到母頭的 TX 引腳。
下一個是直通電纜。顧名思義，它是一對一的連接器，即一個設備的發送引腳連接到另一個設備的發送引腳，一個設備的接收器引腳連接到另一個設備的接收器引腳。除連接外，電纜長度還取決于接線電容。根據規范，電纜長度接近 80 英尺。
RS232 通信如何工作？
RS-232 的工作方式可以通過協議格式來理解。由于 RS-232 是一種點對點的異步通信協議，它以單一方向發送數據。在這里，同步發送器和接收器不需要時鐘。數據格式以起始位開始，隨后是 7 位二進制數據、奇偶校驗位和停止位，依次發送。
協議格式
發送以發送起始位“0”開始。隨后是 7 位 ASCII 數據。奇偶校驗位附加到此數據以進行接收器驗證。從發送器發送的數據應該在接收器匹配。最后，使用停止位停止傳輸，并由二進制“1”表示。一般可以發送 1 或 2 個停止位。
在上圖中，ASCII 字符“A”是使用“1”和“0”的串行二進制流發送的。在發送數據時，每個位之間應該有一定的延遲。此延遲被視為無效時間，RS232 線處于負邏輯狀態 (-12V)。
什么是握手？
握手是發送者（發送者）和接收者之間交換信息信號的過程。這些信號在發射器和接收器之間建立了通信鏈路。在 RS232 中，有兩種類型的握手。它們是硬件握手和軟件握手。
連接器 DB9 和 Db25 用于握手目的。當不執行握手時，只有 TxD（發送器）和 RxD 交叉耦合。其他引腳 RTS、CTS、DSR 和 DTR 以環回方式連接。
為了使用握手技術，RTS 和 CTS 是交叉耦合的。此外，DTR 和 DSR 也以交叉模式連接。
為什么要使用握手？
為了在不丟失數據的情況下發送和接收信息，有必要在發送器和接收器之間保持穩健的通信。為此，使用了緩沖區。緩沖區是一個臨時存儲位置，它允許發送器和接收器存儲數據，直到信息被彼此以不同的速度處理。
在上圖中，發送器和接收器都有自己的緩沖區。發送緩沖區保存要發送到接收器的字符。而接收緩沖區保存從發送器接收到的字符。如果發送器以更高的速度發送數據，則接收器可能無法接收。在這種情況下，接收方錯過了字符“C”。為了避免這種情況，使用了握手。握手允許發送器和接收器設備在通信開始之前達成一致。
硬件握手
數據傳輸和接收的流控制是使用硬件握手來完成的。它使用控制信號 DTR、DSR、RTS 和 CTS 信號。通常，在計算機和調制解調器之間建立通信時，會使用 RTS 和 CTS 信號。
它停止在接收緩沖區中被替換的數據。信號保持在高電平狀態（邏輯“1”）以激活握手。
軟件握手
這種類型的握手使用兩個 ASCII 字符進行啟停通信。因此，這被稱為軟件流控制。軟件握手使用 XON/XOFF 字符來控制串行通信。'XON' 表示 Ctrl+S 或 ASCII 字符 11，而 'XOFF' 表示 Ctrl+Q 或 ASCII 13。此握手需要 3 根線。它們是 TXD、RXD 和信號 GND。
當啟用“XOFF”字符時，通信關閉，直到發射器接收到“XON”字符。在某些情況下，接收器緩沖區可能會過載，從而導致接收器自動向發送器發送“XOFF”。
握手如何工作？
在初始狀態下，RTS 線被 DTE 拉高以喚醒 DCE。在這種狀態下，不傳輸任何數據。之后，DCE 將 CTS 線置于高電平以接收數據。這使得 DTE 做出響應并將 DTR 設置為 HIGH 狀態?，F在，數據傳輸發生了。數據傳輸完成后，RTS 和 DTR 都被 DTE 拉低。然后，DCE 將 CTS 線觸發到 LOW 狀態。這將停止 DTE 傳輸數據。
通過這種方式，DTE 請求進行握手，控制通信鏈路并讓 DCE 傳輸數據。
RS232和UART的區別
RS232 和UART協議的主要區別在于電壓電平。除此之外，它們都支持半雙工和全雙工通信。
微控制器不能承受 RS232 電壓，可能會損壞。為避免這種情況，使用了UART（通用異步發送器接收器）。它以串行形式發送和接收數據。為了進行電壓的電平轉換，在UART和串口之間使用了MAX232等RS232驅動IC。
好處
RS232的優點使其成為系統間通信的標準串行接口，并具有以下優點。
簡單的協議設計。
硬件開銷小于并行通信。
短距離應用的推薦標準。
兼容 DTE 和 DCE 通信。
用于開發的低成本協議。
缺點
RS232 協議的局限性在于，它不支持全雙工通信，它是一種單端協議，會改變地電位。此外，較長的電纜長度會在串行通信期間引入串擾。因此，該協議僅限于長距離通信。
應用
RS232 通信用于不同的應用。他們之中有一些是：
電傳打字機設備。
解調器應用。
PC COM 端口接口。
在嵌入式系統中進行調試。
調制解調器和打印機。
手持設備。
CNC控制器、軟件調試器等
條碼掃描儀和銷售點 (POS) 終端。