4.10.2 串行接口

串行接口是指一条信息的各位数据逐位按顺序传送的通信方式。串行通信的特点是：数据位传送最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。串行通信的距离可以从几米到几千米。

为了实现远距离数据通信，需要把并行传送转换为串行传送，因此串行接口就成为计算机并行传送的编码转换器。当数据从计算机经过并行端口发送出去时，字节数据转换为串行数据流。接收数据时，串行数据流被转换为并行数据流，传送给计算机处理。RS-232C、RS-422和RS-485是一种常用的串行通信接口。

1.RS-232C串行数据接口

RS-232C串行接口标准发布于1962年，是数据通信中应用最广泛、完全遵循数据通信标准的一种接口。采用不平衡传输方式，是为点对点通信设计的一种低速率串行通信标准。驱动负载的能力为3～7kΩ。适合于本地设备之间的通信。

RS-232C的结构特性：采用标准的25芯插头座或9芯插头座。25芯和9芯的主要信号线相同。图4-29是9芯插头的接点特性。表4-2是该接点的特性说明。

2.RS-422串行数据接口

为改进RS-232C通信距离短和传输速率低的缺点，产生了RS-422通信端口标准。RS-422是一种单机发送、多机接收、平衡传输通信接口，支持一点对多的双向通信，其中一个为主设备（Master），其余为从设备（Slave），接收器的输入阻抗为4kΩ，发送端的最大负载能力为400Ω，即一条平衡总线上最多可连接10台接收器，从设备之间不能通信。

当传输速率低于100kbit/s时，最大传输距离延长到4000ft（1219m）。100m长的双绞线传输网络的最高传输速率为1Mbit/s。最高传输速率可达10Mbit/s。

在传输线的终端，需要连接一个阻值约为传输电缆特性阻抗（双绞线缆的特性阻抗为100～120Ω）的终端电阻。在300m以内的短距离传输时，不必连接终端电阻。

RS-422接口共5根引线，如图4-30所示。

3.RS-485串行数据接口

RS-485增加了多点之间双向通信能力；抗干扰能力很强，布线仅有两根线，很简单。同一条总线上最多可连接32台设备，最大传输距离1200m。

RS-485还增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性。采用DB9连接器，通过两对双绞线可以实施全双工通信。RS-485是使用非常广泛的双向、平衡传输标准接口，支持多点连接，1200m时传输速率为100kbit/s，抗干扰能力很强，布线仅有两根线，很简单。图4-31是RS-485引脚特性。

RS-485接收器的最低输入阻抗为12kΩ，故发送端的最大负载驱动能力为32个12kΩ并联阻抗（12kΩ/32=375Ω）与100Ω线路终端电阻的并联阻抗（即78.9Ω），增加了发送器的驱动能力。

RS-485采用终端匹配的总线结构，不支持环形或星形网络。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。

4.RS-232C、RS-422、RS-485特性比较

RS-232C与RS-422/485都是串行数据传输接口。RS-422/485接口与RS-232C接口标准的主要差异是：采用了差分传输模式，传输速率更高、传输距离更远、抗干扰能力更强，支持多站点连接。表4-3是三种接口特性的比较。

5.USB通用串行总线接口

USB（Universal Serial Bus）是连接计算机系统与外部设备互连的一个串行输入/输出接口。引脚定义见表4-4。

（1）USB 1.1标准接口的最高传输速率为12Mbit/s。

（2）USB 2.0接口的最高传输速率达480Mbit/s（高速）、12Mbit/s（全速），可以提供的最大电流为500mA。

（3）USB 3.0接口的传输速率为5Gbit/s；供电标准为900mA最大供电功率100W；支持光纤传输，最高传输速率可达到25Gbit/s。并采用三段式电压5V/12V/20V三级多层电源管理技术，可以为不同设备提供不同的电源管理方案。表4-4为USB的引脚定义。

图4-32为USB接口、引脚特性及其连接电路。