RS232端口几乎是所有x86计算机必备的端口,它可以连接FAX/MODEM设备、串行鼠标器、串行小键盘、采集模块、PLC等,还可以连接RS232-RS485适配接头,控制RS485网络设备。RS232端口广泛采用9芯D型接头,具有接线简单、传输速率高、传数据可靠等优点。除了Tx/Rx方式的高效数据传输外,RS232接口还具备直接I/O输入输出能力。本文介绍的是利用RS232接口直接完成4路数字量信号的输入,可广泛地应用于机关开关式传感器、临近感应式传感器、霍尔效应式传感器、小型机械键盘、TTL信号的输入。除此之外,利用简单的I/O操作,还可实现RS232口的多路模拟信号采集。简单的串口I/O操作,只是利用RS232口的MCR及MSR寄存器,无需串口初始化及波特率设置等烦琐操作。
2. RS232的端口安排
计算机正常启动后,RS232端口COM1、COM2、COM3、COM4的地址一般被安排在3F8、2F8、3E8、2E8,用于了解外部状态的寄存器地址则被分别设置为3FE、2FE、3EE、2EE,用于控制外部设备的寄器地址则被设置3FC、2FC、3EC、2EC,。RS232接口的针脚安排如下:
D型25芯接头
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D型9芯接头
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pin8....CD
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pin1
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pin3...RxD
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pin2
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pin2...TxD
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pin3
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pin20..DTR
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pin4
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pin7....SG
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pin5
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pin6...DSR
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pin6
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pin4...RTS
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pin7
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pin5...CTS
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pin8
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pin22...RI
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pin9
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信号名称
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TxD
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Transmit Data
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RxD
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Receive data
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RTS
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Request to send
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CTS
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Clear to Send
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DSR
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Data Set Ready
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DTR
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Data terminal
ready
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SG
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Signal ground
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RI
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Ring indicator
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CD
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Carrier Detect
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由于大多数x86计算机都使用9芯D型接头。下面讲述的寄存器安排,均指的是9芯D型接头。
RS232口MCR寄存器安排:
地址
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BIT7
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BIT6
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BIT5
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BIT4
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BIT3
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BIT2
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BIT1
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BIT0
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3FC
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X
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X
|
X
|
X
|
X
|
X
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PIN7
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PIN4
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2FC
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X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
PIN7
|
PIN4
|
3EC
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
PIN7
|
PIN4
|
2EC
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
X
|
PIN7
|
PIN4
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RS232口MSR寄存器安排
地址
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BIT7
|
BIT6
|
BIT5
|
BIT4
|
BIT3
|
BIT2
|
BIT1
|
BIT0
|
3FE
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PIN1
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PIN9
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PIN6
|
PIN8
|
X
|
X
|
X
|
X
|
2FE
|
PIN1
|
PIN9
|
PIN6
|
PIN8
|
X
|
X
|
X
|
X
|
3EE
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PIN1
|
PIN9
|
PIN6
|
PIN8
|
X
|
X
|
X
|
X
|
2EE
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PIN1
|
PIN9
|
PIN6
|
PIN8
|
X
|
X
|
X
|
X
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上面的列表对RS232寄存器进行了必要的简化。MCR寄存器用于控制D型接头的7脚和4脚,MSR用于读取1、9、8、6脚的状态,5脚为地。标有X的位用于其它用途,本文不作介绍。
3. RS232窃电技术
EIA-RS232标准中未定义电源输出引脚,所以RS232接口中找不到电源输出针脚,只能间接地从RS232的其它引脚中获取电源。最直接的方法是利用PIN7和PIN4两个针脚,它们足以驱动CD4093、LM324等MOS型IC芯片器件。除此之外,还可以用下述方法从Tx和Rx引脚中获取电源。
Tx和Rx在传输信号时是正负变化的,图中的二极管D1和D2可以从Rx和Tx中获取一定的能量供后续电路使用。由于本文的直接I/O不使用Tx和Rx传输数据,因此对RS232的窃电只使用PIN7和PIN4,电路图如下:
比较好的窃电方法是上述两种方法的结合,电路图如下:
4. TTL信号的采集
RS232接口可以直接采集TTL信号,TTL信号电平与RS232的标准规定是不一样的,但TTL信号电平在RS232标准规定电平之内,所以TTL信号可以直接通过RS232进行采集。谈到RS232直接I/O操作,就要考虑MSR寄存器。
QBASIC采集例程
PINS = INP(&H3FE)