《设备监控技术详解》第3章串口设备监控，本章着力介绍串口交换机和串口联网方式。本节为大家介绍标准25针串口的引脚定义。 作者：李瑞民来源：机械工业出版社

3.3　串口线的制作和转换

串口的连接线受很多的限制，最典型的限制就是接口类型和连接线的作用，因为接口类型不同，则接口引脚不一样；连接线的作用不同，则线序不一样。要知道串口线的制作，首先要知道串口引脚的定义，然后根据串口连接线的作用决定线的顺序。

串口通信标准中，RS-232C、RS-422、RS-485的引脚定义各不相同，因而做线的方式也不相同。串口连接线中，延长线只是起到线长度的增加，因而线序只是原来线序的延长，而通信线，则要确保通信信号的正确连接，所以做线的方式也不尽相同。

在串口线的制作中，有三个非常重要的原则就是：

如果需要地线，则地线直接连接，其目的就是为了让双方有一个参照电平；

如果是延长线，则同名线号相连；

如果是通信线，则一端的发送连接另一端的接收。

3.3.1　串口引脚定义

串口的引脚定义，不仅取决于串口是公头，还是母头，还取决于从哪个方位来看。因为方位不同，效果也不相同。

从称呼上，“引脚”，又名“管脚”，或“针”，三者的英文名都是：Pin，本书混用“引脚”和“针”这两个名称。当然，这里针的概念是广义的针，因为这里的针既包括柱状的探头，也包括可以使柱状探头插入的插座式的针孔。

引脚的作用是实现连线，所以引脚的定义十分重要。

3.3.1.1　标准9针串口引脚定义

从前面的内容中，知道了串口外形，就可以继续了解其每个引脚的定义，这是做线的基础。无论是RS-232C、RS-422，还是RS-485，串口接口的外形、尺寸都是相同的，部件间可以通用互换，但其引脚的定义却各不相同，因此要了解串口做线，首先要知道串口各引脚的定义。

观察一个标准的串口，会发现串口无论是9针的标准串口物理外形（如图3.4所示），还是25针串口物理外形（如图3.6所示），如果横着看，都显示两排引脚。除了两排引脚这一特征之外，还有就是无论是公头，还是母头，两个引脚的外围呈现一边大、一边小的“等腰梯形”的形状（俗称“D形”）。9针引脚中，大的一边有5个引脚，小的一边有4个引脚。

拆开串口接口，会发现在串口接口的内侧，同样有9个引脚，其形状与外侧布局相同，各引脚位置，也都存在一一对应的关系，如图3.43所示。该引脚是用于焊接连线使用。当将该串口装到机箱上后，由机箱外部看到的线序和从机箱内部看到的线序不一样，考虑到本章将全面介绍串口的连接线的制作，二者的线序关系很重要，因而在做线章节中，专题讨论这一问题，详见第3.3.1.4 节。

本章除非专门说明，否则所有引脚线序都是指串口外侧的线序，各引脚编号及意义如图3.40所示。

 

根据图3.40的引脚顺序号，如果是作为RS-232C接口，则各引脚定义如表3.2所示。

表3.2　 RS-232C引脚意义表

各引脚的电气特性为：

在TxD和RxD上，逻辑“1”为-3V~-15V； 逻辑“0”为+3V~+15V。

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上，信号有效为+3V~+15V；信号无效为-3V~-15V。

对于数据信号，逻辑“1”为低于-3V，逻辑“0”为高于+3V；对于控制信号，接通ON为低于-3V；断开OFF为高于+3V；-3V~+3V、低于-15V、高于+15V都表示电压无意义。

作为RS-232C接口，其各引脚由标准文档进行定义，所以也可以称为“标准引脚定义”。而作为RS-422和RS-485接口，则没有“标准”引脚定义的说法，因为RS-422和RS-485连通常的标准接口也没有，具体采用什么接口，接口中使用哪些引脚，完全取决于设备设计生产商自己的定义。不过，作为RS-422和RS-485标准本身，定义了按照这两个标准进行通信时，所必须提供的信号线，并且，实际的使用中，绝大多数厂商继续使用标准的串口接口作为其通信的硬件接口，所以才有前面所说“RS-232C/422/485”采用相同的硬件接口的说法。

RS-422采用的是4线模式，具体设备的名称与引脚定义由设备定义。表3.3是RS-422中各信号名称，与表3.2不同的是，此表中“序号”与引脚没有对应关系，只是表示一个流水号，在实际连线中，需要根据设备定义决定所在的引脚。

表3.3　RS-422引脚意义表

RS-485的信号有两种，一种是4线模式，另一种是2线模式。4线模式中各信号名称如表3.4所示。同表3.3一样，表中“序号”也只表示一个流水号。

表3.4　 RS-485的4线信号线名称表

2线模式，其各信号名称如表3.5所示。

表3.5　RS-485的2线信号线名称表

3.3.1.2 　标准25针串口的引脚定义

除了9引脚串口之外，还有25引脚模式，该模式存在于较早的设备中，近几年的设备很少采用这种接口，目前已基本被淘汰。

25针的引脚图如图3.41所示。

表3.6　计算机上的RS-232C 25针引脚意义表

（续）

3.3.1.3　37针RS-422串口的引脚定义

RS-422除了直接使用标准9针接口之外，还有一种37针接口，引脚图如图3.42所示。

表3.7　计算机上的RS-422 37针引脚意义表

（续）

3.3.1.4　角度和位置变化所引起的引脚顺序变化

宋朝诗人苏轼的诗《题西林壁》中有句“横看成岭侧成峰，远近高低各不同”，所讲述的是因参观者视角不同，导致所看到山的形状不同，而引发的称呼不同。在串口的引脚排序中也存在这一现象，虽然图3.40明确定义了由设备的机箱外部，看到设备机箱上串口的引脚定义，但当使用这一串口的角色发生变化时，就会发现，串口引脚的定义发生了变化。

如图3.43中，整个图中共有8个串口，如果按上下分，可以分为两排，上排四个是串口的实物图，下排四个分别是上排四个实物一一对应的示意图；如果按左右分，可以分为四列，其中左边两列是设备上的串口常用的模式，右边两列是连线上串口常用的模式，细分的话自左向右四列，可以分别理解为：设备内部的视图、设备外部的视图、连线外部的视图、连线内部的视图。按照上一节的定义，第二列的视图（即设备外部的视图）与上一节中图3.36所示的引脚示意图完全一样，因此该列的右上角应该是引脚1。根据对应关系，可以将图上所有的串口的“引脚1”标示出来，如图3.43所示。

通过上图比较，不难发现，引脚1具有相对性，而不能只以图3.40示意图中截图来判断引脚的序号。后面的连线都会参考这样的引脚规则。

但必须说明的是，以上只是标准接法，这种接法很大程度上取决于设备本身采用公头作为设备外部的接口，如果设备采用了母头作为其设备外部的暴露接口，则整个串口引脚的变化就是图3.40的左右角色互换，将左边当作是串口连接线，而将右边当成是设备。

3.3.1.5　非标准串口的引脚定义

除了上述标准接口之外，还有少数的非标接口，并且即使是采用了上述标准接口的设备，也有很多设备在设计的时候，没有按标准的接线方式进行设计。其中有设备本身特性限制的原因，但更多的是设备设计者自身的技术保护。

非标的串口由于形式更为多样，且没有规范进行统一，所以接口的引脚定义更是五花八门，互不兼容。如图3.7、图3.8和图3.10就是三种只使用了3线RS-232C标准的串口接线方式，另外还有一些设备采用如图3.44所示的RS-422接线方式。这种非标准串口的通信最重要的是保存好接口定义手册等文档，以备不时之需。

3.3.2　串口的转换与连接线制作

了解了串口的引脚定义之后，就可以做串口线了。根据前面的内容，可知要做一个串口线需要考虑的因素有：

设备的串口接口采用的是公头，还是母头。通常来说，监控端（一般是计算机端）使用的是公头的，所连接线的一端是母头，如果监控中使用了串口交换机，则监控端是网口接口，另一端视设备而定。

所采用的模式，如果是RS-232C模式，则至少使用3根线；如果是RS-422模式，则至少采用4根线；如果采用RS-485模式，则或者使用2根线，或者使用4根线。线可以采用电话线或双绞线，在采用双绞线的时候，一般用不完一股中8根线的时候，尽量不要在一根双绞线中的8根线传输2路或2路以上信号。

不同的模式，传输的距离也不同，如果是RS-232C模式，则最长为15米；如果是RS-422或RS-485模式，则最长为1100米。距离远的尽量采用绝缘层和屏蔽层以增加信号的强度。如果需要更远距离的传输，则需要在线的中间附加调制解调器（Modem）或其他相关信号中继设备。

以上所有模式都可以采用9引脚串口接口，但大多数模式都未用完接口的9个引脚，但不意味着未用的引脚可以随便再接其他的信号，或者未用的引脚与使用了的引脚有短路现象，因为有些电路在内部使用了这些引脚。

连接线在布线的时候，应避免空间上的急转弯或打结。

如前所述，RS-422/RS-485都没有定义具体的硬件接口形式，但定义了接线的信号。而RS-232C则使用标准串口作为其硬件的接口形式，并且定义了各引脚的定义，同时定义了接线的信号意义。因此实际使用中，RS-232C、RS-422、RS-485等串行通信都使用标准接口作为其通信接口。这样做的好处是规格通用，制作方便，不必做过多的区分，也不需要大量备件；缺点是线一旦做好，很难从外形上进行区分，当连接线比较多时，容易混用和错用。

虽然串口本身有9针串口（又称DB9）和25针串口（又称DB25）两种，但实际使用中，几乎都是9针的，所以下面将以9针为例进行说明。

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