第74 章 RS-232（串行通信接口标准）
rs-232（remended standard 232）是一种串行通信接口标准，主要用于连接计算机和其他设备，如打印机、调制解调器等。该标准最初由美国电子工业协会（eia）于1962年发布，后来在1969年被美国国家标准协会（ansi）采纳。rs-232现在也被国际电工委员会（iec）认可为iec 60601。
rs-232定义了电气特性、信号标准和通信协议，以便在各种设备之间建立可靠的串行连接。它的主要特点如下：
1 电平定义：rs-232使用正负电压来表示逻辑1（逻辑高电平）和逻辑0（逻辑低电平）。通常，逻辑1对应于-3v至-15v之间的电压，逻辑0对应于+3v至+15v之间的电压。这种定义被称为非平衡（不平衡）电压，因为它需要两个独立的线（发送和接收）来传输数据。
2 信号速率：rs-232的标准数据速率通常为0-20,000波特（bit/s），但根据设备和通信需求，可以扩展到更高或更低的速率。
3 接口连接：rs-232接口通常使用25个独立的针脚，包括数据传输线、控制线和地线。这些接口包括db-25（d型连接器，25针）和db-9（d型连接器，9针）等版本。常见的db-9版本通常只使用9个针脚，其中包括数据传输线和地线。
4 通信模式：rs-232支持单工（仅发送或仅接收数据）和半双工（在两个方向上轮流发送和接收数据）通信模式。全双工（同时发送和接收数据）虽然可以实现，但需要使用特殊的硬件和软件。
由于rs-232的许多局限性，如电缆长度限制、信号干扰和较低的数据速率等，现代计算机和通信设备通常使用其他串行通信接口标准，如usb（通用串行总线）和rs-485。然而，在一些特定场景下，rs-232仍然被广泛使用。
要使用rs-232接口进行通信，您需要遵循以下步骤：
1 准备工作：确保您拥有以下设备和附件：
- 两台具备rs-232接口的设备（如计算机和打印机）
- rs-232电缆（通常为db-9或db-25连接器）
2 连接设备：使用rs-232电缆将两台设备的rs-232接口连接起来。通常，您需要确保设备的发送线（通常为db-9上的第2针或db-25上的第3针）连接到另一台设备的接收线（通常为db-9上的第3针或db-25上的第2针），同时确保设备的接收线连接到另一台设备的发送线。在某些情况下，您还需要连接地线（通常为db-9上的第5针或db-25上的第7针）。
3 配置设备：在设备的设置或接口配置中，选择rs-232作为通信接口，并设置适当的参数，如波特率、数据位、停止位和奇偶校验等。这些参数需要在两台设备上保持一致，以便它们能够正确地通信。
4 启动通信软件：在两台设备上启动相应的通信软件，并选择正确的rs-232端口。通信软件通常提供一些预设的波特率、数据位、停止位和奇偶校验选项，您需要根据实际需求进行选择。
5 发送和接收数据：当通信软件就绪后，您可以开始发送和接收数据。在发送端，输入需要传输的数据或命令；在接收端，数据将显示在屏幕上，您可以对其进行处理或存储。
6 结束通信：当数据传输完成时，请关闭通信软件，断开rs-232电缆，并关闭设备的电源。
请注意，操作rs-232接口时务必遵循设备制造商的安全指南，尤其是在处理高电压和电流时。
下面是一个简单的python示例，使用`pyserial`库在两台计算机之间通过rs-232电缆进行通信。`pyserial`库允许您在python代码中轻松地打开、配置和使用串行端口。
首先，确保已安装`pyserial`库。您可以使用以下命令进行安装：
```bash
pip install pyserial
```
以下是一个简单的python示例，展示了如何通过rs-232电缆在两台计算机之间发送和接收数据：
```python
import serial
import time
计算机a（发送端）
def send_data(serial_port):
ser = serialserial(serial_port, baudrate=9600, timeout=1)
while true:
message = input(&34;请输入要发送的消息：&34;)
serwrite(messageencode())
if message == &34;exit&34;:
break
serclose()
if __name__ == &34;__main__&34;:
send_data(&34;1&34;) 替换为计算机a上的rs-232端口（例如，&34;3&34;、&34;/dev/ttyusb0&34;等）
计算机b（接收端）
def receive_data(serial_port):
ser = serialserial(serial_port, baudrate=9600, timeout=1)
while true:
if serin_waiting ＞ 0:
message = serreadline()decode()strip()
print(&34;接收到的消息：&34;, message)
if message == &34;exit&34;:
break
serclose()
if __name__ == &34;__main__&34;:
receive_data(&34;2&34;) 替换为计算机b上的rs-232端口（例如，&34;4&34;、&34;/dev/ttyusb1&34;等）
```
请注意，您需要根据实际情况替换代码中的端口名称（例如，&34;1&34;、&34;2&34;等）。此外，示例中的波特率设置为9600，您可能需要根据实际需求进行调整。
在这个示例中，计算机a和计算机b分别运行`send_data`和`receive_data`函数。计算机a通过串口发送消息，而计算机b接收并显示这些消息。当发送端输入&34;exit&34;时，通信将结束。
rs-232串行通信接口标准在设计之初并未充分考虑安全问题。以下是一些关于rs-232接口安全性的考虑因素：
1 电压水平：rs-232使用非平衡（不平衡）电压表示逻辑1和逻辑0，这种设计可能导致安全问题。由于rs-232的电压范围较大（-3v至-15v表示逻辑1，+3v至+15v表示逻辑0），与现代计算机和其他设备的低压逻辑电平（如ttl，+5v表示逻辑1，0v表示逻辑0）不兼容。这可能导致设备损坏。为避免这种情况，可以使用电压转换器将rs-232信号转换为适合接收设备的信号。
2 电磁干扰（emi）：由于rs-232信号线未屏蔽，信号容易受到电磁干扰。这可能导致数据传输错误或损坏。为了减少电磁干扰，可以使用屏蔽线缆（如带屏蔽的db-9或db-25线缆），并在设备端使用接地（地线）连接。
3 数据窃听和篡改：由于rs-232通信是明文的，未经加密，数据在传输过程中容易被窃听和篡改。这可能导致数据泄露或设备受到攻击。为提高rs-232通信的安全性，可以使用加密技术（如ssl/tls）对数据进行加密，并在通信双方之间建立安全通道。然而，需要注意的是，对于rs-232而言，实施加密可能比较复杂，因为rs-232本身不支持高级通信协议和安全特性。
4 物理安全问题：rs-232接口使用串行通信，因此需要通过电缆进行物理连接。这可能导致未经授权的访问和设备篡改。为确保物理安全，请确保将设备放置在安全的地方，并使用锁定设备或线缆来防止未经授权的访问。