15。串口通信编程1。RS232C标准
1.RS-232C标准
所谓串行通信接口标准，是指串行通信接口与外设的信号连接标准。 实际中常用的串行通信接口标准有3种： RS-232C RS-422A/423A 20mA 电流环
PC机一般都配置了 RS-232C 标准接口。RS-232C 标准常简称为RS-232。
RS-232C 的定义包括电气特性（如电压值）、机械特性（如接头形状）及功能特性（如脚位信号）等。
串行通信接口基本功能是：在发送时，把CPU送来的并行码转换成串行码，逐位地依次发送出去；在接收时，把发送过来的串行码逐位地接收，组装成并行码，并行地发送给CPU去处理。这种串行到并行转换的功能，常用硬件电路来实现，这种硬件电路叫做串行通信接口。
普通的 Modem 通常都是通过 RS-232C 串行口信号线与计算机连接。
根据RS-232C标准规定，接口电路采用一对物理D型连接器：DTE设备应该有一个D型插头接口，DCE设备应该有一个D型插座接口。
D型连接可以是25芯（简称为DB25），也可以是9芯（简称为DB9）。RS-232C引脚分配如下图所示。
1.1 信号连接
RS-232C规定使用一种 DB25 连接器，其中20个脚作了定义，9、10、11、18、25未作定义。 RS-232C串行口信号分为3类：传送信号、联络信号和信号地。
1.传送信号（TxD和RxD）
传送信号是经由（发送数据信号线，引脚２）传送和（接收数据信号线，引脚３）接收的信息格式即一个传送单位（字节）由起始位、数据位、奇偶校验和停止位组成。
2.联络信号（RTS、CTS、 DTR、DSR、DCD和RI等６个信号）
RTS（请求传送，引脚４），是PC向Modem发出的联络信号。高电压表不PC机请求向Modem传送数据。
CTS（清除发送，引脚５），是Modem向PC机发出的联络信号。高电压表示Modem响应PC发出的RTS信号，且准备向远端Modem发送数据。
DTR（数据终端就绪，引脚），是PC向Modem发出的联络信号。高电压表示PC机处于就绪状态，本地Modem和远端Modem之间可以建立通信信道。若为低电平，则强迫Modem终止通信。
DSR（数据装置就绪，引脚），是Modem向PC发出的联络信号。它指出本地Modem的工作状态，高电压表示Modem没有处于测试通话状态，可以和远端Modem建立通道。
DCD（传送检测，引脚），是Modem向PC发出的状态信号，高电压表示本地DCE接收远端Modem发来的载波信号。
RI（铃指示，引脚），Modem向PC发出的状态信号。高电压表示本地Modem收到远端Modem发来的振铃信号。
3.SG（信号地）
SG（信号地，引脚）为相连的PC和Modem提供同一电势参考点。 1.2 握手
DTE 和 DCE 之间要实现双向通信，至少需要３条信号线：TxD 使数据从 DTE 到 ECE。RxD 使数据从 ECE 到 ETE，SG 为信号地。
必须使用握手信号，它提供了一种控制数据流的方法，即接收设备可以控制发送设备的数据发送。
在异步串行通信中，这称之为握手（handshaking）或流量控制（flow control）。握手控制可以具体分为硬件握手（硬件流控）和软件握手（软件流控）。
1.硬件握手
硬件握手是使用专门的握手电路去控制数据的传输。当接收设备准备好之后，就通过专用的握手电路传送一个正电压给发送设备，指示发送设备数据。如果接收传送一个负电压给发送设备，则指示发送设备停止发送数据。
为了完成数据通信需要有３类电路：数据线、信号线和握手线。
(1) DTE 到 DCE
为了控制 DTE 的发送数据，DCE 使用 DSR 信号作为主握手信号去通知 DTE 已做好接收数据库的准备。当通知 DTE暂停发送数据时，置 DSR 无效。
(2) DCE 到 DTE
为了控制 DCE 的数据发送，DTE 使用 DTR 信号作为主握手信号去通知 DCE 已做好接收数据的准备。当通知 DCE暂停发送数据时，置 DTR 无效。
DTE 还使用 RTS 信号作为第二握手信号控制 DCE 设备。仅当这两条握手线都有效时，DCE 才发送数据。
(3) 双向通信
双向通信中只使用主握手线，则共需要5条信号线：TxD、RxD、DSR、DTR 和 SG。如果还使用第二握手线，则共需要7条信号线。
为了使 DCE 能向 DTE 提供更多信息，通常还使用 RI 和 DCE 两条信号线。这样一个完整的异步串行通信必需的就是这9条信号线 。
有握手功能的双向通信如下图所示：
2.软件握手
软件握手的原理机制与硬件握手基本相同，不同的握手信号是在数据线（TxD和RxD）上进行传送的，而不是在专门握手线上传送。这是因为软件握手信号是由特殊字符组成的，所以传送这些字符必须使用数据电路，而不是使用专门握手电路。这种方法常用在直接连接或通过Modem连接的两台计算机之间进行双向通信的场合。
软件握手最常用的协议是XON/XOFF协议。该协议主要解决通信双方处理速度不区配的问题，协议规定发送XOFF表示暂停发送数据，发送XON表示继续发送数据。
3.硬件与软件相结合的握手
为了综合硬件握手和软件握手的好处，可以采用硬件和软件相结合的握手控制。假设DTE设备为计算机，DCE设备为Modem，两台计算机之间通过Modem经电话线连接，则此时计算机与Modem之间可采用硬件握手方法，而两台计算机之间可以使用软件握手方法进行联系。 1.3 微机的RS-232C接口
个人计算机的RS-232C接口名称有多个：RS-232C口、串口、通信口、COM口、异步口等。
目前DOS3.3以上版本和Windows 3.2/98/NT最多支持４个串口：COM1、COM2、COM3和COM4。
它们所占用的I/O口地址和中断号见表 ：
串口
I/O地址
中断号
COM1
0x3f8
IRQ4
COM２
0x2f8
IRQ3
COM３
0x3e8
IRQ4
COM４
0x2e8
IRQ3
为更好地说明 RS-232C 接口电路的实际工作情况，下面以应答呼叫过程为例，具体分析其信号间的交互关系。
所谓应答呼叫过程，即指 Modem 从接收到振铃信号开始，到数据传输结束后 Modem 和 DTE 恢复到原来的空闲状态为止的过程。
(1) 数据终端DTE的控制软件持续监视振铃指示（RI），等待该信号有效。引脚连线如图：
(2) 响铃后，Modem在振铃脉冲期间发出振铃指示信号（RI有效），在振铃脉冲间隔期间，振铃指示信号有效。即随着振铃脉冲的有无，RI信号ON/OFF交替变化。
(3) DTE的通信控制软件在检测到振铃指示后，开始通过计算机振铃指示ON/OFF变化的次数对振铃进行计数。当达到程序预置好的振铃数时，控制软件发出数据终端就绪信号（DTR有效），迫使Modem进入摘机状态，开始应答电话。
(4) Modem在等待一小段时间后，自动地发送它的应答载波信号。同时Modem发出数据设备就绪信号（DSR信号有效），通知DTE已完成所有准备工作，正在等待对方载波信号。
(5 )在DTE发出数据终端就绪信号（DTR有效）期间，DTE的控制软件监视数据设备就绪信号（DSR是否有效）。当DSR变为ON状态后，DTE便知道了Modem已准备建立数据链路，于是DTE开始监视载波检测（DCD）信号，以检查数据链路是否已建立。
(6) 当主叫Modem的载波信号出现在电话线上时，被叫Modem就发出载波检测信号（DCD），通知DTE已建立数据链路。
(7) 在数据链路连接期间，发送数据（TxD）和接收数据（RxD）线上即开始了全双工通信。同时，DTE仍监视着载波检测（DCD）信号，以确定数据链路是否连接。
(8) 数据传输结束后，DTE使数据终端就绪信号（DTE无效），Modem撤消载波信号并以载波检测（DCD）和数据设备就绪（DSR）信号无效给予响应。数据链路释放后，Modem和DTE准备下一次接收或作另一次呼叫。
本文来源于《Delphi程序设计教程》（第3版）杨长春主编