RS-232

本篇解读德州仪器提供的《RS-232 术语表和选择指南》讲述 RS-232 通信协议的相关概念

1 引言

RS-232 是各种外设通用的点对点通信接口，可实现主机与外设之间的通信。RS-232 符合TIA-232 和 EIA-232 标准。为了说明如何为系统选择正确的 RS-232 器件，以下各节将简要介绍 RS-232 标准以及收发器的主要规格。

2 标准概述

RS-232 标准涵盖三个相关领域：电气、功能和机械。电气规格包括物理电气层标准定义。

2.1 电气概述

RS-232 标准定义了多个重要电气特性。

通信特性：
- 单端通信：RS-232 是一种单端点对点通信协议。单端意味着每个数据信号通过一根导线传输，而不是通过差分对导线（两根导线）进行传输。
- 点对点拓扑：每条总线只能连接两个通信节点（一个发送端和一个接收端），因此不支持多点通信。
- 全双工通信：支持同时发送和接收数据。
信号电平：
- 发送器电平：
  - 逻辑1（高电平）：输出电压范围为 -5V 到 -15V。
  - 逻辑0（低电平）：输出电压范围为 5V 到 15V。
- 接收器电平：
  - 将 -3V 到 -15V 识别为逻辑1。
  - 将 3V 到 15V 识别为逻辑0。
  - 这表明接收器允许一定程度的电压漂移。
- 抗干扰能力：
  - 信号电平的较大电压摆幅提高了抗干扰能力，但对硬件设计要求较高。
数据速率和距离：
- RS-232 标准的旧版本规定在 50英尺（约15米） 的距离下，数据速率为 19.2 kbps。
- 新版本标准对最大负载电容（2500pF）下的数据速率进行了规定：最低为 19.2 kbps。
- 实际应用中，数据速率可达 1 Mbps，但距离会受到限制。
负载能力：
- RS-232 的接收器输入阻抗标称值为 5kΩ，最小值为 3kΩ。
- 最大输出电流为 500mA，但实际的 IC 通常设计为更低的电流范围。
通信的不平衡性：
- RS-232 是不平衡通信协议，信号电压以地为参考。与平衡的差分信号（如 RS-485、CAN）相比，抗电磁干扰能力较差。
供电电压：
- 传统 RS-232 系统需要较高的正负电压摆幅（如±12V），但现代 RS-232 芯片通常支持更低的供电电压（如3.3V或5V）。

参数	定义
通信方式	单端，点对点，支持全双工
最小数据速率	在2500pF 负载条件下为 19.2 kbps
输出信号电平	逻辑1：-15V 至 -5V；逻辑0：5V 至 15V
接收器灵敏度	电压范围：±3V
接收器输入阻抗	5kΩ（标称值），最小值 3kΩ
最大输出电流	500mA

2.2 功能概述

RS-232协议功能涵盖了不同信号的定义，这些信号被划分为四大类：公共信号、数据信号、时序信号和控制信号。具体说明如下：

公共信号
- 定义：
  - 公共信号是两台RS-232设备之间的接地线。
- 功能：
  - 提供接地参考，除此之外无其他用途。
数据信号
- 定义：
  - 数据信号负责数据的发送和接收。
- 常用数据信号：
  - TD（Transmit Data）：发送数据信号，定义为DTE设备向DCE设备发送的数据。
  - RD（Receive Data）：接收数据信号，定义为DTE设备从DCE设备接收的数据。
- 工作原理：
  - 两个通信节点通过TD和RD信号进行数据的双向传输。
  - 数据流方向基于系统中主机（DTE）节点和外设（DCE）节点的角色。
控制信号
- 定义：
  - 控制信号用于管理两个通信节点之间的数据流和握手过程。
- 常用控制信号：
  1. RTS（Request to Send，发送请求）：
    - DTE设备通知DCE设备，准备通过TD信号发送数据。
  2. CTS（Clear to Send，允许发送）：
    - DCE设备响应RTS信号，通知DTE设备已准备好接收数据。
  3. DTR（Data Terminal Ready，数据终端就绪）：
    - DTE设备通知DCE设备，其已准备好进行通信。
  4. DSR（Data Set Ready，数据集就绪）：
    - DCE设备响应DTR信号，表示已连接到通信线路并准备就绪。
  5. DCD（Data Carrier Detect，数据载波检测）：
    - DCE设备通知DTE设备，通信线路中存在有效的载波信号。
  6. RI（Ring Indicator，振铃指示器）：
    - DCE设备通知DTE设备，通信线路上存在振铃信号。
- 用途：
  - 提供比物理层信号更高层次的控制。
  - 支持多种握手模式，例如通过RTS和CTS实现基本握手，或者增加DTR和DSR实现更复杂的控制流程。
时序信号
- 定义：
  - 时序信号用于同步通信过程中的时间。
- 特点：
  - 在RS-232中较为少见，使用范围有限。
  - 不被TI的RS-232收发器标准支持的接口所采用。

RS-232协议标准定义了24种不同的信号类型，但通常仅使用其中的8个或更少的信号（如上所述的公共信号、TD、RD、RTS、CTS等）。这些信号的划分和使用使得RS-232能够灵活地适应不同的应用场景和通信需求。

2.3 机械概述

RS-232标准的机械部分主要定义了接口的连接器类型和功能信号的物理分布。常用的连接器包括以下两种：

DB25连接器
- 特点：
  - DB25连接器包含25个针脚，允许每个RS-232功能信号有一个独立的连接点。
  - 它最早是RS-232标准中使用的连接器类型，但由于体积较大且很多针脚在实际应用中用不到，因此逐渐被其他更小的连接器替代。
- 用途：
  - 提供完整的RS-232功能信号支持，用于需要所有控制信号的复杂通信场景。
DB9连接器（DB9S）
- 特点：
  - DB9S连接器只有9个针脚，比DB25更小、更紧凑。
  - 它支持RS-232标准中最常用的8个功能信号，以及一个公共地线。
  - 这种连接器目前更常用，尤其是在现代应用中。
- 用途：
  - 适合大多数简单的RS-232通信需求，例如发送和接收数据以及基础的控制信号。
连接器引脚定义

以常见的DB9连接器为例，其引脚分布和功能定义如下：

引脚号	名称	缩写	功能描述
1	数据载波检测	DCD	表示调制解调器检测到有效载波信号。
2	接收数据	RXD	接收数据，从DCE到DTE方向传输。
3	发送数据	TXD	发送数据，从DTE到DCE方向传输。
4	数据终端就绪	DTR	DTE已准备好，可以进行通信。
5	信号地	GND	公共地线，提供信号参考点。
6	数据集就绪	DSR	DCE已准备好，可以进行通信。
7	请求发送	RTS	DTE请求发送数据。
8	清除发送	CTS	DCE允许发送数据。
9	振铃指示	RI	表示通信线路上有呼叫信号。

3 收发器主要规格概述

RS-232收发器的主要规格概述包括以下三个方面：

3.1 电气特性

电源电压
- 电源电压是 RS-232 收发器运行所需的核心供电参数，决定了器件的正常运行范围和能力。
- 在 RS-232 应用中，可能存在较大的信号电压摆幅（即输出信号从最低电平到最高电平的范围）。为了支持这些摆幅，器件通常设计有多个电源电压引脚，它们具有不同的功能。
主要电源电压引脚的定义
- VCC：
  - 这是收发器的正电源引脚。
  - 典型电压范围：3.3V 至 5V（有些器件可能支持高达 15V）。
  - VCC 的用途：
    1. 为控制器侧和总线侧提供正电压，从而实现信号的正电压摆幅。
    2. 供给集成电荷泵的输入电压，以产生 RS-232 标准要求的总线电压摆幅（比如 ±15V）。
    3. 为独立逻辑电压电源的器件供电（例如，支持低压控制器时）。
- VSS：
  - 这是负电源引脚，仅在某些器件中存在。
  - 用途：为信号的负电压摆幅提供支持（比如，-15V）。
- V+ 和 V-：
  - 这些引脚是电荷泵的输出引脚，如果器件集成了电荷泵功能，这些引脚会用于连接外部电容器。
  - 用途：
    - 驱动 RS-232 总线引脚，提供信号的摆幅强度。
    - 注意，这些引脚并不需要外部直接供电，而是依赖内部电荷泵产生的电压。
- VL：
  - 用于提供逻辑引脚的独立电源电压。
  - 用途：允许 RS-232 收发器与低电压控制器（如 1.8V 或更低电压控制器）兼容。
  - 场景：这是为了支持现代低功耗控制器设计，例如嵌入式系统中的微控制器。
电源电流 (ICC)：
- 定义：电源电流指器件在无负载运行时的静态电流，即器件在空闲状态下消耗的基本功耗。
- 用途：设计人员通过这个参数可以评估器件的功耗水平，从而判断该器件是否适用于对节能有要求的场景。
- 数据来源：此参数通常可以在器件的数据手册的“电气规格”部分找到。
驱动器电气特性：

驱动器（发送器）用于输出数据到总线，以下是相关参数的解释：
- VIH 和 VIL：
  - 定义：控制端输入的高电平 (VIH) 和低电平 (VIL) 阈值电压。它们用于判断输入信号是逻辑“高”还是逻辑“低”。
  - 作用：当输入电压高于 VIH 时，输入信号被识别为逻辑“高”；当低于 VIL 时，被识别为逻辑“低”。
  - 典型值：VIH 最小值通常为 2V，VIL 最大值通常为 0.8V，但具体值可能根据器件不同有所变化。
  - 注意事项：输入信号如果处于 VIL 和 VIH 之间，可能会引起较大的电流波动或输出振荡。
- IIL 和 IIH：
  - 定义：控制端引脚的低电平电流 (IIL) 和高电平电流 (IIH)，分别表示输入为逻辑“低”或“高”时引脚的电流大小。
  - 作用：用于设计输入端的上拉和下拉电阻，确保输入信号具有正确的默认逻辑状态。
- IOS（输出短路电流）：
  - 定义：当驱动器输出短路到地时的最大电流。
  - 作用：表示驱动器在短路情况下的电流能力，设计时需要控制短路持续时间以避免损坏器件。
- RO（输出电阻）：
  - 定义：驱动器未通电时的输出电阻。
  - 作用：提供有关驱动器在未通电时如何影响总线负载的信息。
  - 典型值：最小值为 300Ω，通常范围为几千欧到兆欧。
- IOZ（禁用漏电流）：
  - 定义：当驱动器被禁用时，从引脚拉出或灌入的电流。
  - 作用：表征器件非活动状态下对总线的影响。
接收器电气特性：

接收器用于从总线接收数据，以下是相关参数的解释：
- VOH 和 VOL：
  - 定义：接收器输出的高电平 (VOH) 和低电平 (VOL) 电压。
  - 作用：用于在 RS-232 收发器和控制器之间进行通信。
- VIT+ 和 VIT–：
  - 定义：输入信号的正向 (VIT+) 和负向 (VIT–) 阈值电压。
  - 作用：用于判断输入信号的逻辑状态。当输入信号高于 VIT+，输出为逻辑“高”；低于 VIT–，输出为逻辑“低”。
- VHYS（迟滞电压）：
  - 定义：正向和负向输入阈值之间的电压差。
  - 作用：增加抗噪性，防止信号在阈值附近反复跳变。
- RI（输入电阻）：
  - 定义：接收器输入引脚的电阻。
  - 作用：影响总线负载性能。RS-232 标准要求最小 3kΩ，实际器件可能范围为 3kΩ 至 7kΩ 或更高。
- IOZ（输出漏电流）：
  - 定义：接收器输出引脚在禁用状态下的漏电流。
  - 作用：用于表征接收器非活动状态下的总线负载影响。

3.2 开关和时序特性

驱动器的开关和时序特性
- 数据速率 (DR)：
  - 最大数据速率定义了收发器支持的最高传输速度。RS-232 标准要求最小数据速率为 20Kbps，而许多器件支持高达 1Mbps 的速率。
  - 测试条件通常模拟 50 英尺电缆的电阻和电容负载，以确保数据速率在实际使用条件下可靠。
- 传播延迟时间 (tPHL 和 tPLH)：
  - tPHL：信号从高电平转换到低电平的传播延迟时间。
  - tPLH：信号从低电平转换到高电平的传播延迟时间。
  - 这些时间表示从输入信号达到 50% 阈值到输出信号达到 50% 阈值的时间。
- 脉冲偏斜 (tsk(p))：
  - tPHL 和 tPLH 之间的时间差称为脉冲偏斜，较大的偏斜可能会导致数据抖动，影响通信质量。
- 压摆率 (SR(tr))：
  - 描述信号在线性区域（通常是 10%-90% 信号幅度范围）内的电压变化速度（单位：V/µs）。
  - 压摆率影响信号在高频条件下的性能，过高可能会导致电磁干扰 (EMI)。
接收器的开关和时序特性
- 传播延迟时间 (tPHL 和 tPLH)：
  - 与驱动器相似，但测量的是 RX 引脚的输入信号到输出引脚的信号之间的延迟。
- 脉冲偏斜 (tsk(p))：
  - 接收器的偏斜时间同样反映在输入到输出信号的时间差异上。
- 启用时间和禁用时间 (ten 和 tdis)：
  - ten：从禁用状态转变为启用状态所需的时间。
  - tdis：从启用状态转变为禁用状态所需的时间。
  - 这些参数对于动态控制收发器启用或断电非常重要。

3.3 部分 TI RS-232 收发器的其他特性

不作为重点，请参考手册。

FQA

什么是通信的平衡性

通信平衡性主要指信号的传输方式。

平衡通信（如RS-485）和不平衡通信（如RS-232）的区别在于信号传输时参考点的选择：

不平衡通信（Unbalanced Communication）：

信号是单端传输，以地线（GND）为参考电压。

信号通过一根信号线传输，接收器对信号线相对于地线的电压变化进行解码。

平衡通信（Balanced Communication）：

信号是差分传输，通过两根信号线传输相同的信号，但极性相反（+和-）。

接收器对两根信号线的电压差进行解码，而不是对单根信号线的绝对电压。

分别以 RS-485（平衡通信） 和 RS-232（不平衡通信） 作为例子。

RS-232（不平衡通信）的传输方式

通信原理：

只有一根信号线（例如TXD）和一根地线（GND）。

数据信号是以地线为参考传输的：

逻辑1：信号电压为 -5V到-15V。

逻辑0：信号电压为 +5V到+15V。

接收器会检测信号线上电压相对于地线的电位差来判断逻辑值。

实际应用的例子：

一台计算机（主机）通过RS-232接口发送数据到一个调试设备（DTE到DCE）。

信号在传输过程中受地线噪声（如电磁干扰）影响较大。

如果外部环境中的电磁噪声叠加在信号线上，地线的参考电压会发生漂移，从而导致接收器误判。

不足：

抗干扰能力弱，因为信号线的电压参考（GND）可能受到干扰。

传输距离有限（通常小于15米），且传输速率较低。

RS-485（平衡通信）的传输方式

通信原理：

通过两根信号线（通常标记为A和B），以差分形式传输信号。

逻辑状态：

逻辑1：信号线A的电压 > 信号线B的电压。

逻辑0：信号线A的电压 < 信号线B的电压。

接收器解码时计算两根线之间的电压差，而不是单根线对地的电压。

实际应用的例子：

工厂中一个PLC控制器通过RS-485总线控制多台传感器或设备。

即使外部环境中存在电磁干扰，这些干扰通常以相同的幅度影响A和B两根信号线（即共模干扰）。

差分接收器会将A和B之间的电压差作为信号，自动抵消共模噪声的影响，避免误判。

优势：

抗干扰能力强，因为噪声（共模信号）对两根信号线的影响会互相抵消。

支持更远的传输距离（通常可达1200米）。

支持多点通信（一个RS-485总线上可连接32个设备）。

特性 RS-232（不平衡通信） RS-485（平衡通信）

传输方式 单端传输，信号参考地线差分传输，信号参考两根信号线的电压差

抗干扰能力 抗干扰能力弱，易受电磁干扰影响抗干扰能力强，差分信号可抵消共模噪声

传输距离 最多15米最远可达1200米

传输速率 低速（最高约115kbps）高速（最高可达10Mbps，取决于距离）

设备数量 仅支持点对点通信（2个设备）支持多点通信（最多32个设备）

连接复杂性 简单，信号线和地线复杂，需要双绞线或屏蔽电缆

典型应用 短距离通信，例如调试设备、嵌入式系统长距离通信，例如工业自动化、楼宇控制

在不平衡通信中，信号电压是相对于单一参考点（地线，GND）进行测量的，信号的高低由信号线的电压相对于地线的电位差来判断。不平衡性意味着，传输过程中所有的干扰和噪声直接影响到信号的电压参考（地线），而接收端无法区分信号与干扰来源。

这要从两种通信方式的定义与工作机制来说：

单端通信（Unbalanced Communication）：只有一根信号线（TX或RX）用于数据传输，信号电平是相对于地线（GND）测量的。

差分通信（Balanced Communication）：通过两根信号线（如A和B），信号是两根线的电压差，而不是单线相对于地线的电压。

在不平衡通信中，如果地线电压因为干扰或噪声而发生变化，那么信号电平的参考基准会改变，从而导致错误判断。这种通信方式相对于地线依赖性很高，因此称为“不平衡通信”。

举例说明：RS-232不平衡通信中错误判断的场景

RS-232通信模型：

假设设备A发送数据到设备B：

TX线：发送信号线。

RX线：接收信号线。

GND线：地线，用作信号参考。

RS-232的逻辑电平：

逻辑1（MARK）：信号线电压为 -5V到-15V。

逻辑0（SPACE）：信号线电压为 +5V到+15V。

错误判断的情况一：地线电压偏移（接地环路）

问题描述：

如果设备A和设备B的地线（GND）不在同一电位上（例如，由于设备的电源接地点不同），会形成接地环路，导致地线电位漂移。

例如，设备A的地线电位为0V，而设备B的地线电位可能因干扰升高到+2V。

影响：

设备B接收到的信号电压将发生变化。例如，当设备A发送逻辑0（+10V相对于设备A的地线）时，设备B测量的信号是+10V - (+2V) = +8V。

同理，当设备A发送逻辑1（-10V相对于设备A的地线）时，设备B测量的信号是-10V - (+2V) = -12V。

错误判断：

如果地线偏移过大（例如超过±3V的接收器灵敏度范围），接收端可能会错误地将逻辑电平判断为另一个状态。

例如：

接收器需要将电压低于-3V判断为逻辑1，高于+3V判断为逻辑0。

地线漂移+5V后，原来的+5V（逻辑0）被判断为+0V（无效），-3V（逻辑1）可能被判断为+2V（逻辑0）。

错误判断的情况二：电磁干扰（EMI）

问题描述：

在工业环境或高噪声场景中，电磁干扰（EMI）会直接影响信号线和地线，导致信号电压波动。

例如，附近的高功率电机、变频器或无线设备可能产生干扰信号。

影响：

EMI干扰会在信号线上叠加噪声电压，使得信号的实际电平偏离正常值。例如：

正常信号：+10V（逻辑0），-10V（逻辑1）。

干扰叠加：+10V变为+6V，-10V变为-6V。

错误判断：

接收器可能因为干扰而无法准确判断逻辑状态。例如：

原本逻辑1的-10V被干扰成-2V，由于接收器将低于-3V识别为逻辑1，这会导致接收错误。

错误判断的情况三：长距离传输导致信号衰减

问题描述：

在长距离传输中（如10米以上），信号会因电缆电阻、电容和环境噪声而衰减。

例如：设备A发送+10V的逻辑0信号到设备B，经过10米的电缆后，信号可能衰减到+4V。

影响：

接收器在低于+5V时可能无法正确判断为逻辑0，而将其识别为无效信号。

错误判断：

信号衰减可能导致逻辑电平偏离定义范围。例如：

原本逻辑0为+10V，但到接收端可能变成+4V，接收器可能无法正确识别。

为什么平衡通信（RS-485）可以避免这些问题

差分信号：抗干扰设计

RS-485通过两根信号线A和B传输信号：

逻辑1：A > B。

逻辑0：A < B。

接收端只关心两根信号线的电压差，而不是绝对电压值，因此对地线漂移和电磁干扰不敏感。

地线漂移不会影响通信

假设干扰导致两根信号线的电压同时偏移+5V，A和B的电压差不会受到影响，接收器仍能正确判断逻辑状态。

长距离传输的优势

差分信号在双绞线中的传输衰减较小，而且可以通过降低速率来延长传输距离（例如，RS-485可以达到1200米）。

特性	RS-232（不平衡通信）	RS-485（平衡通信）
传输方式	单端传输，信号参考地线	差分传输，信号参考两根信号线的电压差
抗干扰能力	抗干扰能力弱，易受电磁干扰影响	抗干扰能力强，差分信号可抵消共模噪声
传输距离	最多15米	最远可达1200米
传输速率	低速（最高约115kbps）	高速（最高可达10Mbps，取决于距离）
设备数量	仅支持点对点通信（2个设备）	支持多点通信（最多32个设备）
连接复杂性	简单，信号线和地线	复杂，需要双绞线或屏蔽电缆
典型应用	短距离通信，例如调试设备、嵌入式系统	长距离通信，例如工业自动化、楼宇控制

什么是 tPHL 和 tPLH

tPHL 和 tPLH 是数字电路中常用的两个参数，用于描述逻辑门或其他数字电路元件在信号切换时的传播延迟时间。具体来说：

tPHL（Propagation delay High to Low）：表示信号从高电平（逻辑“1”）转换到低电平（逻辑“0”）时的传播延迟。

tPLH（Propagation delay Low to High）：表示信号从低电平（逻辑“0”）转换到高电平（逻辑“1”）时的传播延迟。

传播延迟的定义

传播延迟是指输入信号达到其变化的50%（中点）时，输出信号达到相应变化的50%所需的时间。也就是说，当输入信号从高电平转换到低电平或从低电平转换到高电平时，观察输出信号从其初始电平变化到目标电平的中点所花费的时间。

tPHL：当输入信号从高电平下降到低电平，输出信号从高电平下降到低电平的过程中，从输入信号下降到50%电平到输出信号下降到50%电平所需的时间。

tPLH：当输入信号从低电平上升到高电平，输出信号从低电平上升到高电平的过程中，从输入信号上升到50%电平到输出信号上升到50%电平所需的时间。

电压摆幅

tPHL 的负输出电压摆幅：表示在高到低的转换过程中，输出信号从高电平下降到低电平的电压变化。

tPLH 的正输出电压摆幅：表示在低到高的转换过程中，输出信号从低电平上升到高电平的电压变化。

举例说明

假设我们有一个数字逻辑门，其输入信号从高电平（5V）转换到低电平（0V），同时输出信号从高电平（5V）转换到低电平（0V）。

tPHL 的测量：

输入信号开始从5V下降，当它下降到2.5V（50%）时，启动计时。

输出信号开始下降，当它下降到2.5V时，停止计时。

这段时间就是 tPHL。

tPLH 的测量：

输入信号开始从0V上升，当它上升到2.5V（50%）时，启动计时。

输出信号开始上升，当它上升到2.5V时，停止计时。

这段时间就是 tPLH。

实际应用

在数字电路设计中，了解 tPHL 和 tPLH 对于确定电路的速度和时序是非常重要的。例如：

时序分析：在复杂的数字电路中，各个逻辑门的传播延迟会影响整个电路的工作速度和时序。设计师需要确保信号能够在规定的时间内稳定下来，以避免逻辑错误。

高频电路设计：在高速或高频应用中，传播延迟会显著影响信号完整性和整体性能。优化 tPHL 和 tPLH 可以提高电路的工作频率。

什么是脉冲偏斜

t_sk(p) 是数字电路中用于描述驱动器性能的一个时序参数，表示的是 脉冲偏斜（pulse skew）。脉冲偏斜的概念源于驱动器在高电平到低电平（tPHL）和低电平到高电平（tPLH）转换时的传播延迟时间差异。换句话说，t_sk(p) 衡量了逻辑信号传播延迟的对称性。

t_sk(p) 的定义

t_sk(p) = |tPHL - tPLH|

这里：

tPHL：输入信号从高电平到低电平的传播延迟时间。

tPLH：输入信号从低电平到高电平的传播延迟时间。

t_sk(p) 代表了驱动器延迟的非对称性。理想情况下，tPHL 和 tPLH 应该相等，这样的脉冲偏斜为零。但在实际电路中，由于工艺差异、负载电容、温度或电源电压的变化，tPHL 和 tPLH 通常会略有不同。

t_sk(p) 的意义

衡量信号对称性：

t_sk(p) 越小，驱动器的高到低和低到高转换的对称性越好。

较大的 t_sk(p) 可能会导致信号的不对称性，进而影响电路的时序完整性。

影响系统时序：

在高速数字系统中，较大的脉冲偏斜可能导致接收器读取数据的时序错误。

时序的偏斜可能会引入信号的周期性误差（抖动）。

系统性能的关键指标：

在串行通信（例如 RS-232、SPI、I2C）或高频应用中，t_sk(p) 的大小直接影响数据的正确接收和时钟同步。

如果 t_sk(p) 太大，会引发信号边沿重叠或定时错误，降低系统的最大工作频率。

t_sk(p) 的测量方式

通常通过以下方式测量：

使用输入信号进行高到低和低到高的切换。

测量 tPHL 和 tPLH 的值。

计算两者的绝对差值作为 t_sk(p)。

例如：

如果 tPHL = 10ns，tPLH = 8ns：

t_sk(p) = |10ns - 8ns| = 2ns。

如果 tPHL 和 tPLH 相等，则 t_sk(p) = 0，说明驱动器延迟完全对称。

t_sk(p) 的影响示例

示例场景：
假设一个驱动器的输入信号以100MHz的频率切换（周期为10ns），tPHL 和 tPLH 的值如下：

tPHL = 4ns

tPLH = 6ns

t_sk(p) = |4ns - 6ns| = 2ns

如果接收器的采样时钟窗口（setup/hold time）小于 2ns，那么脉冲偏斜可能导致接收器在某些周期读取错误数据。

串行通信的影响：
在高速串行通信中，数据位可能以数百兆赫兹的频率传输。如果 t_sk(p) 过大，数据切换的边沿会与时钟不匹配，导致误码率（BER）增加。

如何优化 t_sk(p)

设计改进：

使用更高精度的制造工艺，减少驱动器的内部差异。

优化电路布局，确保对称负载。

匹配负载条件：

确保驱动器的输出端负载电容和阻抗一致，以减少 tPHL 和 tPLH 的差异。

使用补偿技术：

在一些高精度应用中，可以使用偏斜补偿技术来减少脉冲偏斜的影响。

参考RS-232 常见问题解答

RS-232 标准详解

RS-232

1 引言

2 标准概述

2.1 电气概述

2.2 功能概述

2.3 机械概述

3 收发器主要规格概述

3.1 电气特性

3.2 开关和时序特性

3.3 部分 TI RS-232 收发器的其他特性

FQA

什么是通信的平衡性

错误判断的情况一：地线电压偏移（接地环路）

错误判断的情况二：电磁干扰（EMI）

错误判断的情况三：长距离传输导致信号衰减

为什么平衡通信（RS-485）可以避免这些问题

什么是 tPHL 和 tPLH

传播延迟的定义

电压摆幅

举例说明

实际应用

什么是脉冲偏斜

t_sk(p) 的定义

t_sk(p) 的意义

t_sk(p) 的测量方式

t_sk(p) 的影响示例

如何优化 t_sk(p)