物理层接口及其协议
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RS-232-C特性（1）
• 机械特性 – 连接器：由于RS-232C并未定义连接器的 物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15 和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义 也各不相同。 – 下面分别介绍DB-25、 DB-9两种连接器。
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RS-232-C： DB-25
9.2 物理层的特性（3）
– CCITT 标准化的电气特性标准 • CCITT V.10/X.26：新的非平衡型电 气特性，EIA RS-423-A • CCITT V.11/X.27 ：新的平衡型电 气特性，EIA RS-422-A • CCITT V.28：非平衡型电气特性， EIA RS-232-C • CCITT X.21/EIA RS-449
信号有效（接通，ON状态，正电 压）＝+3V～+15V
信号无效（断开，OFF状态，负 电压)=-3V～-15V
图中的左边是微机串行接口电路中的主芯
片UART，它是TTL器件，右边是EIA-RS-
232C连接器，要求EIA高电压。
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RS-232-C特性（2）
电气特性
➢ EIA-RS-232C对电器特性、逻 辑电平和各种信号线功能都作 了规定。
➢ 在TxD和RxD上： 逻辑1(MARK)=-3V～-15V 逻辑0(SPACE)=+3～＋15V
➢ 在RTS、CTS、DSR、DTR和 图1显示了1488和1489的内部结构和引脚。 DCD等控制线上：
（1）DB-25： PC和XT机采用DB-25型连接 器。DB-25连接器定义了25根信号线，分为4 组： ①异步通信的9个电压信号（含信号地SG）2， 3，4，5，6，7，8，20，22 ②20mA电流环信号 9个（12，13，14，15， 16，17，19,23，24） ③空6个（9，10，11，18，21，25） ④保护地（PE）1个，作为设备接地端（1脚）
9.2 物理层的特性（1）
• 机械特性 – 主要定义物理连接的边界点，即接插装置。规定物 理连接时所采用的规格、引脚的数量和排列情况。 – 常用的标准接口 • ISO 2110，25芯连接器，EIA RS-232-C，EIA RS-366-A • ISO 2593，34芯连接器，V.35宽带MODEM • ISO 4902，37芯和9芯连接器，EIA RS-449 • ISO 4903，15芯连接器，X.20、X.21、X.22
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9.2 物理层的特性（4）
• 功能特性
– 主要定义各条物理线路的功能。 – 线路的功能分为四大类：
• 数据 • 控制 • 定时 •地
• 规程特性
– 主要定义各条物理线路的工作规程和时序关 系。
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9.3 典型的物理层标准接口（1）
9.3.1 EIA RS-232-C • 1960年美国电子工业协会EIA提出RS-232，1963
电缆长度：在通信速率低于20kb/s时，RS-232C 所直接连接的最大物理距离为15m（50英尺）。
最大直接传输距离说明：RS-232C标准规定，若 不使用MODEM，在码元畸变小于4%的情况下，DTE 和DCE之间最大传输距离为15m（50英尺）。可见这 个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的11 。
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9.2 物理层的特性（2）
• 电气特性
– 规定传输二进制位时，线路上信号的电压高 低、阻抗匹配、传输速率和距离限制。
– 早期的标准是在边界点定义电气特性，例如 EIA RS-232-C、V.28；最近的标准则说明 了发送器和接受来自百度文库的电气特性，而且给出了 有关对连接电缆的控制。
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主要内容
9.1 物理层的定义和功能 9.2 物理层的特性 9.3 典型的物理层标准接口 9.4 传输介质
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9.1 物理层的定义和功能（1）
• 物理层的定义
– ISO/OSI 关于物理层的定义：物理层提供机 械的、电气的、功能的和规程的特性，目的 是启动、维护和关闭数据链路实体之间进行 比特传输的物理连接。这种连接可能通过中 继系统，在中继系统内的传输也是在物理层 的。
• 物理层的功能
– 在两个网络设备之间提供透明的比特流传输。
• 研究内容
– 物理连接的启动和关闭，正常数据的传输， 以及维护管理。
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9.1 物理层的定义和功能（2）
• 几点说明
– 连接方式（点到点，点到多点） – 通信方式（单工，半双工，全双工） – 位传输方式（串行，并行）
• 物理层的四个重要特性
– 机械特性 (mechanical characteristics) – 电气特性 (electrical characteristics) – 功能特性 (functional characteristics) – 规程特性 (procedural characteristics)
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年提出RS-232-A，1965年提出RS-232-B，1969 年提出RS-232-C。用于DTE/DCE之间的接口。 • RS-232C标准中所提到的“发送”和“接收”，都 是站在DTE立场上，而不是站在DCE的立场来定义 的。由于在计算机系统中，往往是CPU和I/O设备 之间传送信息，两者都是DTE，因此双方都能发送 和接收。 • 目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是 RS-232C接口。
DB-25型连接器的外形及信号线分配如 左图所示。注意，20mA电流环信号仅IBM PC和IBM PC/XT机提供，至AT机及以后，已 不支持。
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RS-232-C： DB-9
（2）DB-9连接器 在AT机及以后，不支持20mA电流环接口，使用
DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和 COM2两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的9 个信号。DB-9型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信 号完全不同。因此，若与配接DB-9型连接器的DCE设 备连接，必须使用专门的电缆线。
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RS-232-C特性（1）
• 机械特性 – 连接器：由于RS-232C并未定义连接器的 物理特性，因此，出现了DB-25、DB-15 和DB-9各种类型的连接器，其引脚的定义 也各不相同。 – 下面分别介绍DB-25、 DB-9两种连接器。
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RS-232-C： DB-25
9.2 物理层的特性（3）
– CCITT 标准化的电气特性标准 • CCITT V.10/X.26：新的非平衡型电 气特性，EIA RS-423-A • CCITT V.11/X.27 ：新的平衡型电 气特性，EIA RS-422-A • CCITT V.28：非平衡型电气特性， EIA RS-232-C • CCITT X.21/EIA RS-449
信号有效（接通，ON状态，正电 压）＝+3V～+15V
信号无效（断开，OFF状态，负 电压)=-3V～-15V
图中的左边是微机串行接口电路中的主芯
片UART，它是TTL器件，右边是EIA-RS-
232C连接器，要求EIA高电压。
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RS-232-C特性（2）
电气特性
➢ EIA-RS-232C对电器特性、逻 辑电平和各种信号线功能都作 了规定。
➢ 在TxD和RxD上： 逻辑1(MARK)=-3V～-15V 逻辑0(SPACE)=+3～＋15V
➢ 在RTS、CTS、DSR、DTR和 图1显示了1488和1489的内部结构和引脚。 DCD等控制线上：
（1）DB-25： PC和XT机采用DB-25型连接 器。DB-25连接器定义了25根信号线，分为4 组： ①异步通信的9个电压信号（含信号地SG）2， 3，4，5，6，7，8，20，22 ②20mA电流环信号 9个（12，13，14，15， 16，17，19,23，24） ③空6个（9，10，11，18，21，25） ④保护地（PE）1个，作为设备接地端（1脚）
9.2 物理层的特性（1）
• 机械特性 – 主要定义物理连接的边界点，即接插装置。规定物 理连接时所采用的规格、引脚的数量和排列情况。 – 常用的标准接口 • ISO 2110，25芯连接器，EIA RS-232-C，EIA RS-366-A • ISO 2593，34芯连接器，V.35宽带MODEM • ISO 4902，37芯和9芯连接器，EIA RS-449 • ISO 4903，15芯连接器，X.20、X.21、X.22
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9.2 物理层的特性（4）
• 功能特性
– 主要定义各条物理线路的功能。 – 线路的功能分为四大类：
• 数据 • 控制 • 定时 •地
• 规程特性
– 主要定义各条物理线路的工作规程和时序关 系。
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9.3 典型的物理层标准接口（1）
9.3.1 EIA RS-232-C • 1960年美国电子工业协会EIA提出RS-232，1963
电缆长度：在通信速率低于20kb/s时，RS-232C 所直接连接的最大物理距离为15m（50英尺）。
最大直接传输距离说明：RS-232C标准规定，若 不使用MODEM，在码元畸变小于4%的情况下，DTE 和DCE之间最大传输距离为15m（50英尺）。可见这 个最大的距离是在码元畸变小于4%的前提下给出的11 。
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9.2 物理层的特性（2）
• 电气特性
– 规定传输二进制位时，线路上信号的电压高 低、阻抗匹配、传输速率和距离限制。
– 早期的标准是在边界点定义电气特性，例如 EIA RS-232-C、V.28；最近的标准则说明 了发送器和接受来自百度文库的电气特性，而且给出了 有关对连接电缆的控制。
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主要内容
9.1 物理层的定义和功能 9.2 物理层的特性 9.3 典型的物理层标准接口 9.4 传输介质
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9.1 物理层的定义和功能（1）
• 物理层的定义
– ISO/OSI 关于物理层的定义：物理层提供机 械的、电气的、功能的和规程的特性，目的 是启动、维护和关闭数据链路实体之间进行 比特传输的物理连接。这种连接可能通过中 继系统，在中继系统内的传输也是在物理层 的。
• 物理层的功能
– 在两个网络设备之间提供透明的比特流传输。
• 研究内容
– 物理连接的启动和关闭，正常数据的传输， 以及维护管理。
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9.1 物理层的定义和功能（2）
• 几点说明
– 连接方式（点到点，点到多点） – 通信方式（单工，半双工，全双工） – 位传输方式（串行，并行）
• 物理层的四个重要特性
– 机械特性 (mechanical characteristics) – 电气特性 (electrical characteristics) – 功能特性 (functional characteristics) – 规程特性 (procedural characteristics)
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年提出RS-232-A，1965年提出RS-232-B，1969 年提出RS-232-C。用于DTE/DCE之间的接口。 • RS-232C标准中所提到的“发送”和“接收”，都 是站在DTE立场上，而不是站在DCE的立场来定义 的。由于在计算机系统中，往往是CPU和I/O设备 之间传送信息，两者都是DTE，因此双方都能发送 和接收。 • 目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口，就是 RS-232C接口。
DB-25型连接器的外形及信号线分配如 左图所示。注意，20mA电流环信号仅IBM PC和IBM PC/XT机提供，至AT机及以后，已 不支持。
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RS-232-C： DB-9
（2）DB-9连接器 在AT机及以后，不支持20mA电流环接口，使用
DB-9连接器，作为提供多功能I/O卡或主板上COM1和 COM2两个串行接口的连接器。它只提供异步通信的9 个信号。DB-9型连接器的引脚分配与DB-25型引脚信 号完全不同。因此，若与配接DB-9型连接器的DCE设 备连接，必须使用专门的电缆线。