串口通訊中DB9和DB25的接法

這個串口線把一個25 針的串列口接到9 針的串列口上，PC 一端為9針的母插頭：

串連到串列裝置為25 針的公插頭：

25針轉9針串口線訊號定義

	9-Pin	25-Pin
Carrier Detect	1	8
Receive Data	2	3
Transmit Data	3	2
Data Terminal Ready	4	20
System Ground	5	7
Data Set Ready	6	6
Request to Send	7	4
Clear to Send	8	5
Ring Indicator	9	22

 

 

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通常我們對於視頻伺服器、錄影機、切換台等直接播出、切換控制主要使用串口進行，主要使用到RS-232、RS-422與RS-485三種介面控制。下面就串口的介面標準以及使用和外部外掛程式和電纜進行探討。

RS-232、RS-422與RS-485標準只對介面的電氣特性做出規定，而不涉及接外掛程式、電纜或協議，在此基礎上使用者可以建立自己的高層通訊協定。例如：視頻伺服器都帶有多個RS422串列通訊介面，每個介面均可通過RS422通訊線由外部電腦控制實現記錄與播放。 視頻伺服器除提供各種控制硬體介面外，還提供協議介面，如RS422介面除支援RS422的Profile協議外，還支援 Louth、Odetics 、BVW等通過RS422控制的協議。

RS-232、RS-422與RS-485都是串列資料介面標準，都是由電子工業協會（EIA）制訂並發布的，RS-232在1962年發布。RS-422由RS-232發展而來，為改進RS-232通訊距離短、速率低的缺點，RS-422定義了一種平衡通訊介面，將傳輸速率提高到10Mbps，傳輸距離延長到4000英尺（速率低於100Kbps時），並允許在一條平衡匯流排上串連最多10個接收器。RS-422是一種單機發送、多機接收的單向、平衡傳輸規範，被命名為TIA/EIA-422-A標準。為擴充應用範圍，EIA又於1983年在RS-422基礎上制定了RS-485標準，增加了多點、雙向通訊能力，即允許多個發送器串連到同一條匯流排上，同時增加了發送器的驅動能力和衝突保護特性，擴充了匯流排共模範圍，後命名為TIA/EIA-485-A標準。

1. S-232串列介面標準

目前RS-232是PC機與通訊工業中應用最廣泛的一種串列介面。RS-232被定義為一種在低速率串列通訊中增加通訊距離的單端標準。RS-232採取不平衡傳輸方式，即所謂單端通訊。收、發端的資料訊號是相對於訊號地。典型的RS-232訊號在正負電平之間擺動，在發送資料時，發送端磁碟機輸出正電平在+5~+15V，負電平在-5~-15V電平。當無資料轉送時，線上為TTL，從開始傳送資料到結束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3~+12V與-3~-12V。由於發送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約15米，最高速率為20Kbps。RS-232是為點對點（即只用一對收、發裝置）通訊而設計的，其磁碟機負載為3kΩ~7kΩ。所以RS-232適合本地裝置之間的通訊。

2. RS-422與RS-485串列介面標準

（1）平衡傳輸

RS-422、RS-485與RS-232不一樣，資料訊號採用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B。通常情況下，發送磁碟機A、B之間的正電平在+2~+6V，是一個邏輯狀態，負電平在-2V~6V，是另一個邏輯狀態。另有一個訊號地C，在RS-485中還有一“使能”端，而在RS-422中這是可用可不用的。“使能”端是用於控制發送磁碟機與傳輸線的切斷與串連。當“使能”端起作用時，發送磁碟機處於高阻狀態，稱作“第三態”，即它是有別於邏輯“1”與“0”的第三態。

（2）RS-422電氣規定

由於接收器採用高輸入阻抗和發送磁碟機比RS232更強的驅動能力，故允許在相同傳輸線上串連多個接收節點，最多可接10個節點。即一個主裝置（Master），其餘為從裝置（Salve），從裝置之間不能通訊，所以RS-422支援點對多的雙向通訊。RS-422四線介面由於採用單獨的發送和接收通道，因此不必控制資料方向，各裝置之間任何必須的訊號交換均可以按軟體方式（XON/XOFF握手）或硬體方式（一對單獨的雙絞線）實現。RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mbps。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mbps。RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等於傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。

（3）RS-485電氣規定

由於RS-485是從RS-422基礎上發展而來的，所以RS-485許多電氣規定與RS-422相仿。如都採用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以採用二線與四線方式，二線制可實現真正的多點雙向通訊。RS-485匯流排，在要求通訊距離為幾十米到上千米時，廣泛採用RS-485 串列匯流排標準。RS-485採用平衡發送和差分接收，因此具有抑制共模幹擾的能力。加上匯流排收發器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸訊號能在千米以外得到恢複。 RS-485採用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處於發送狀態，因此，發送電路須由使能訊號加以控制。RS-485用於多點互連時非常方便，可以省掉許多訊號線。應用RS-485 可以連網構成分布式系統，其允許最多並聯32台磁碟機和32台接收器。 RS-485與RS-422的不同還在於其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至+12V之間，而RS-422在-7V至+7V之間;RS-485滿足所有RS-422的規範，所以RS-485的磁碟機可以用在RS-422網路中應用。RS-485與RS-422一樣，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mbps。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在100Kbps速率以下，才可能使用規定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mbps。

（4）RS-422與RS-485的網路安裝注意要點

RS-422可支援10個節點，RS-485支援32個節點，因此多節點構成網路。網路拓撲一般採用終端匹配的匯流排型結構，不支援環形或星形網路。在構建網路時，應注意如下幾點：

* 採用一條雙絞線電纜作匯流排，將各個節點串接起來，從匯流排到每個節點的引出線長度應盡量短，以便使引出線中的反射訊號對匯流排訊號的影響最低。

* 應注意匯流排特性阻抗的連續性，在阻抗不連續點就會發生訊號的反射。下列幾種情況易產生這種不連續性：匯流排的不同區段採用了不同電纜，或某一段匯流排上有過多收發器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到匯流排。

總之，應該提供一條單一、連續的訊號通道作為匯流排。

二 串口插口種類及轉換

串口是一種介面標準，它規定了介面的電氣標準，簡單說只是物理層的一個標準。沒有規定介面外掛程式電纜以及使用的協議，所以只要我們使用的介面外掛程式電纜符合串口標準就可以在實際中靈活使用，在串口介面標準上使用各種協議進行通訊及裝置控制。

以上我們瞭解了串口的協議，而我們日常工作中接觸最多的是實際的一些裝置的外部介面，我們如何從外形上就知道它是那種介面呢？製作線纜各針腳如何定義？上面我們知道了串口RS-232、RS-422與RS-485標準只對介面的電氣特性做出規定，而不涉及接外掛程式、電纜或協議，在此基礎上使用者可以建立自己的高層通訊協定。從我們實際工作中碰到的使用最多的插口有三種DB9 DB25 RJ45，上面三種插口外掛程式都可以用作串口插口外掛程式，也可以通過線纜進行插口之間的轉換。下面我們就三種插口的針腳定義分別說明，三個插口之間的轉換也只要按照插口定義的線纜跳接即可。

* DB9（9腳插口插座），2。9針串口功能如表1。

* DB25（25腳插口插座），3。25針串口功能如表2。

* 還有一種插口是RJ45，比如湖北台使用的品尼高mss1600、mss700視頻伺服器的編解碼板控制口都為串口，插口是RJ45的，而播控機的串口插口是DB9，因此我們就需要使用轉換線纜。轉換線纜的針腳定義4。

RS485 半雙工接法為：RX+ 和TX+ 並聯為Data+；RX- 和TX- 並聯為Data-。RS485 全雙工系統/RS422 接法為：FULL 和GND 短接；訊號線為RX+，TX+，RX-，TX-，可根據需要串連GND。

三 串口的擴充

串口的擴充，我們知道一般一台電腦有兩個串口，而對於一台播控電腦需要控制的裝置遠遠不止兩台裝置，我們需要同時控制視頻伺服器，錄影機、切換台、字幕機等各種裝置。所以我們就需要對串口進行擴充，我們可以使用串口擴充卡對串口進行擴充，比如我們在播控系統中使用的串口擴充卡MOXA CI-134。

MOXA CI-134是專為工業環境通訊應用設計的 RS-422/485 四串口卡。它支援4個獨立的RS-422/485串口，在一對多點的通訊應用下，最多可控制128 個裝置。為使RS-485 2線半雙工操作變得更加簡單，每片 CI-134 卡都具有資料流向自動控制（ADDC），不需軟體操作。因此，在Windows應用下不需額外的編碼就能控制RS-485半雙工協議。為達到工業環境對高可靠性產品的要求，本系列產品提供可選擇的光電隔離（2 KV）和浪湧保護（25 KV ESD）功能。

該產品特點包括：可選擇光電隔離（2KV）和浪湧保護（25KV ESD）功能；提供資料流向自動控制ADDC （Automatic Data Direction Control）功能；RS-485 資料控制l: ADDC 或通過 RTS控制；內建終端電阻；採用晶片硬體流量控制，保證資料不流失；採用先進 ASIC 設計，返修率低；支援眾多常見的作業系統。

四 串口在播出控制系統中的應用

我們知道串口RS232有效傳輸距離為15米， RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1219米），最大傳輸速率為10Mbps。我們播控中使用的錄影機如DVCPRO、IMX控制介面有RS232、RS422多個介面供選擇，如果使用pin9則為RS422介面，視頻伺服器編解碼口控制都是RS422介面，只是插口為RJ45不是DB9的，需要轉換線纜進行轉換。因此我們在控制中根據以上特性可以靈活使用，我們由於主備控制切換的需要，以及距離的考慮統一選用RS422倒換開關進行倒換，控制RS422倒換開關的為RS232控制介面，這個直接由播控機本身的COM口來控制倒換開關進行倒換，其他控制錄影機、切換台、視頻伺服器編解碼卡使用MOXA卡擴充的RS422介面進入RS422倒換開關進行倒換。控製圖5。

整個系統中只有RS422倒換開口控制是播控機的COM（RS232）口控制，其他都是MOXA卡擴充的RS422介面，由於應急開關需要RS232所以在應急開關前面加了一個RS422轉RS232的轉換器。通過控制線播控機可以及時發出播控指令，也可以隨時讀取錄影機、切換台、還有視頻伺服器的狀態。以上只是播控機房的系統控製圖。上傳、總控機房的系統控制大致和這相同。

RS422匯流排、RS485和RS422電路原理基本相同，都是以差動方式發送和接受，不需要數字地線。差動工作是同速率條件下傳輸距離遠的根本原因，這正是二者與RS232的根本區別，因為RS232是單端輸入輸出，雙工工作時至少需要數字地線、發送線和接受線三條線（非同步傳輸），還可以加其它控制線完成同步等功能。RS422通過兩對雙絞線可以全雙工系統工作收發互不影響，而RS485隻能半雙工工作，發收不能同時進行，但它只需要一對雙絞線。以上三種介面各有缺點，在實際工作中可以根據需要靈活選用。

電腦控制在廣電播控系統中運用會越來越廣泛，而且隨著電腦技術的不斷髮展，智能化也會不斷提高，系統也會更加龐大，這就要求我們能更深入瞭解電腦的基礎理論，這樣才能更深入的瞭解系統，維護系統，保證系統的安全穩定運行，更好的保障安全播出。

 

 

 

串口接線：DB9 & DB25
目前較為常用的串口有9針串口（DB9）和25針串口（DB25），通訊距離較近時(<12m)，可以用電纜線直接連接標準RS232連接埠(RS422,RS485較遠)，若距離較遠，需附加數據機（MODEM）。最為簡單且常用的是三線制接法，即地、接收資料和發送資料三腳相連，本文只涉及到最為基本的接法，且直接用RS232相連。
1.DB9和DB25的常用訊號腳說明
　9針串口（DB9） 25針串口（DB25）
針號 功能說明 縮寫 針號 功能說明 縮寫
1 資料偵測載波 DCD 8 資料偵測載波 DCD
2 接收資料 RXD 3 接收資料 RXD
3 發送資料 TXD 2 發送資料 TXD
4 資料終端準備 DTR 20 資料終端準備 DTR
5 訊號地 GND 7 訊號地 GND
6 資料裝置準備好 DSR 6 資料準備好 DSR
7 請求發送 RTS 4 請求發送 RTS
8 清除發送 CTS 5 清除發送 CTS
9 響鈴指示 DELL 22 響鈴指示 DELL
2.RS232C串口通訊接線方法（三線制）
首先，串口傳輸資料只要有接收資料針腳和發送針腳就能實現：同一個串口的接收腳和發送腳直接用線相連，兩個串口相連或一個串口和多個串口相連
· 同一個串口的接收腳和發送腳直接用線相連 對9針串口和25針串口，均是2與3直接相連；
· 兩個不同串口（不論是同一台電腦的兩個串口或分別是不同電腦的串口）
上面表格是對微機標準串列口而言的，還有許多非標準裝置，如接收GPS資料或電子羅盤資料，只要記住一個原則：接收資料針腳（或線）與發送資料針腳（或線）相連，彼此交叉，訊號地對應相接，就能百戰百勝。
3.串口調試中要注意的幾點：
串口調試時，準備一個好用的調試工具，如串口調試助手、串口精靈等，有事半功倍之效果； 強烈建議不要帶電插撥串口，插撥時至少有一端是斷電的，否則串口易損壞。
單工、半雙工和全雙工系統的定義
　如果在通訊過程的任意時刻，資訊只能由一方A傳到另一方B，則稱為單工。
如果在任意時刻，資訊既可由A傳到B，又能由B傳A，但只能由一個方向上的傳輸存在，稱為半雙工傳輸。
如果在任意時刻，線路上存在A到B和B到A的雙向訊號傳輸，則稱為全雙工系統。
電話線就是二線全雙工系統通道。 由於採用了回波抵消技術，雙向的傳輸訊號不致混淆不清。雙工通道有時也將收、發通道分開，採用分離的線路或頻帶傳輸相反方向的訊號，如回線傳輸。
同位
串列資料在傳輸過程中，由於幹擾可能引起資訊的出錯，例如，傳輸字元‘E’，其各位為：
0100，0101=45H
D7 D0
由於幹擾，可能使位變為1，這種情況，我們稱為出現了“誤碼”。我們把如何發現傳輸中的錯誤，叫“檢錯”。發現錯誤後，如何消除錯誤，叫“錯誤修正”。
最簡單的檢錯方法是“同位”，即在傳送字元的各位之外，再傳送1位奇/偶校正位。可採用奇數同位或偶校正。
奇數同位：所有傳送的數位（含字元的各數位和校正位）中，“1”的個數為奇數，如：
1 0110，0101
0 0110，0001
偶校正：所有傳送的數位（含字元的各數位和校正位）中，“1”的個數為偶數，如：
1 0100，0101
0 0100，0001

同位能夠檢測出資訊傳輸過程中的部分誤碼（1位誤碼能檢出，2位及2位以上誤碼不能檢出），同時，它不能錯誤修正。在發現錯誤後，只能要求重發。但由於其實現簡單，仍得到了廣泛使用。
有些檢錯方法，具有自動錯誤修正能力。如迴圈冗餘碼（CRC）檢錯等。
串口通訊流量控制
我們在串列通訊處理中，常常看到RTS/CTS和XON/XOFF這兩個選項，這就是兩個流量控制的選項，目前流量控制主要應用於數據機的資料通訊中，但對普通RS232編程，瞭解一點這方面的知識是有好處的。那麼，流量控制在串列通訊中有何作用，在編製串列通訊程式怎樣應用呢？這裡我們就來談談這個問題。

1.流量控制在串列通訊中的作用
這裡講到的“流”，當然指的是資料流。資料在兩個串口之間傳輸時，常常會出現遺失資料的現象，或者兩台電腦的處理速度不同，如台式機與單片機之間的通訊，接收端資料緩衝區已滿，則此時繼續發送來的資料就會丟失。現在我們在網路上通過MODEM進行資料轉送，這個問題就尤為突出。流量控制能解決這個問題，當接收端資料處理不過來時，就發出“不再接收”的訊號，發送端就停止發送，直到收到“可以繼續發送”的訊號再發送資料。因此流量控制可以控制資料轉送的進程，防止資料的丟失。 PC機中常用的兩種流量控制是硬體流量控制（包括RTS/CTS、DTR/CTS等）和軟體流量控制XON/XOFF（繼續/停止），下面分別說明。

2.硬體流量控制
硬體流量控制常用的有RTS/CTS流量控制和DTR/DSR（資料終端機就緒/資料設定就緒）流量控制。
硬體流量控制必須將相應的電纜線連上，用RTS/CTS（請求發送/清除發送）流量控制時，應將通訊兩端的RTS、CTS線對應相連，資料終端設備（如電腦）使用RTS來起始數據機或其它資料通訊裝置的資料流，而資料通訊裝置（如數據機）則用CTS來起動和暫停來自電腦的資料流。這種硬體握手方式的過程為：我們在編程時根據接收端緩衝區大小設定一個高位標誌（可為緩衝區大小的75％）和一個低位標誌（可為緩衝區大小的25％），當緩衝區內資料量達到高位時，我們在接收端將CTS線置低電平（送邏輯0），當發送端的程式檢測到CTS為低後，就停止發送資料，直到接收端緩衝區的資料量低於低位而將CTS置高電平。RTS則用來標明接收裝置有沒有準備好接收資料。
常用的流量控制還有還有DTR/DSR（資料終端機就緒/資料設定就緒）。我們在此不再詳述。由於流量控制的多樣性，我個人認為，當軟體裡用了流量控制時，應做詳細的說明，如何接線，如何應用。

3.軟體流量控制
由於電纜線的限制，我們在普通的控制通訊中一般不用硬體流量控制，而用軟體流量控制。一般通過XON/XOFF來實現軟體流量控制。常用方法是：當接收端的輸入緩衝區內資料量超過設定的高位時，就向資料發送端發出XOFF字元（十進位的19或Control-S，裝置編程說明書應該有詳細闡述），發送端收到XOFF字元後就立即停止發送資料；當接收端的輸入緩衝區內資料量低於設定的低位時，就向資料發送端發出XON字元（十進位的17或Control-Q），發送端收到XON字元後就立即開始發送資料。一般可以從裝置配套來源程式中找到發送的是什麼字元。
應該注意，若傳輸的是位元據，標誌字元也有可能在資料流中出現而引起誤操作，這是軟體流量控制的缺陷，而硬體流量控制不會有這個問題。