用I/O操作实现RS232口数字及模拟信号的采集
摘要本文介绍了如何利用RS232寄存器I/O操作,实现RS232口的直接数字量输入及简便的模拟量输入方法。用这种方法实现的A/D转换器及I/O扩展器,直接利用RS232口进行供电,无需外接其它电源。在软件编程方面,无需对串口进行波特率及数据格式设置。通过配置相应的电路,不仅能够完成标准TTL信号的输入,还能完成光隔小信号输入。是一种简便而又行之有效的数据采集方法。
关键词RS232接口 MCR寄存器 MSR寄存器 LCR寄存器 数字量采集 模拟量采集 串行A/D转换
1.前言
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 |
D型9芯接头 |
||
pin8....CD |
pin1 |
||
pin3...RxD |
pin2 |
||
pin2...TxD |
pin3 |
||
pin20..DTR |
pin4 |
||
pin7....SG |
pin5 |
||
pin6...DSR |
pin6 |
||
pin4...RTS |
pin7 |
||
pin5...CTS |
pin8 |
||
pin22...RI |
pin9 |
||
信号名称 |
|||
TxD |
Transmit Data |
RxD |
Receive data |
RTS |
Request to send |
CTS |
Clear to Send |
DSR |
Data Set Ready |
DTR |
Data terminal ready |
SG |
Signal ground |
RI |
Ring indicator |
CD |
Carrier Detect |
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 |
BIT7 |
BIT6 |
BIT5 |
BIT4 |
BIT3 |
BIT2 |
BIT1 |
BIT0 |
3FC |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
PIN7 |
PIN4 |
2FC |
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 |
RS232口MSR寄存器安排
地址 |
BIT7 |
BIT6 |
BIT5 |
BIT4 |
BIT3 |
BIT2 |
BIT1 |
BIT0 |
3FE |
PIN1 |
PIN9 |
PIN6 |
PIN8 |
X |
X |
X |
X |
2FE |
PIN1 |
PIN9 |
PIN6 |
PIN8 |
X |
X |
X |
X |
3EE |
PIN1 |
PIN9 |
PIN6 |
PIN8 |
X |
X |
X |
X |
2EE |
PIN1 |
PIN9 |
PIN6 |
PIN8 |
X |
X |
X |
X |
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。
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