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1 串行通信基础知识 2 串口信号 RS 232RS 422 485 3 串行通信的基本概念 串行通信资料是一个bit一个bit地送出 且每个bit表示不是0就是1 1bit 4 并行通信的基本概念 一次发送和接收多个Bit 传输一次就可以完成一个Byte的容量 传输的效率高 12345678 12345678 5 串行通信VS并行通信 6 起始位 总是 1 数据位 5 6 7 8位校验 None Odd Even Space Mark停止位 1 1 5 数据位 5 2位数据帧长度如果N 8 1 数据帧长度为10位如果E 7 2 数据帧长度为10位 串行通讯数据格式 7 RS232 由电子工业协会 EIA 制订并发布工业标准 RS 232标准在1962年发布 保证不同厂家产品之间的兼容 RS 232 C接口 又称EIARS 232 C 是目前最常用的一种串行通讯接口 RS 232作用 在串行通讯时 要求通讯双方都采用统一的标准接口 使不同的设备进行通讯 8 RS 232 C发展 用于串行通讯的标准 规定采用一个25个脚的DB 25连接器对连接器的每个引脚的信号加以规定对各种信号的电平加以规定 IBM将RS232简化成了DB 9连接器工业控制的RS 232一般只使用RXD TXD GND三条线 DB25 DB9 9 电气特性 逻辑电平 EIA RS 232C对电气特性 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 3V 15V逻辑0 3 15V在RTS CTS DSR DTR和DCD等控制线上 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 10 UART 并行 TTL 0V 5V RS 232信号传输 收发器 D0 D7 0V 5V RS 232 12V 12V 12V 12V Tx Rx 11 RS 232信号传输及信号波形 12 RS 232接口 信号定义 TXD RXD RTS CTS DTR DSR DCD RI GND Female Male定义相反 最高速率 115200bps 13 RS 232连接类型I RS 232信号典型应用 PC 交叉电缆 PC短接DCD信号和DSR信号 确保所有应用程序工作 比如架装服务器的控制台端口 14 RS 232连接类型II RS 232信号典型应用 PC 直连电缆 ModemDCE设备上的DCD信号一般用作输出信号 15 串口信号 RS 232RS 422 485 16 RS 232VSRS 422 RS 232通信距离短RS 232通信速率低提出RS 422定义了一种平衡通信接口 数据信号采用差分传输方式 它使用二对双绞线 将其中一对定义为A 另一对定义为B 17 RS 422电气特性 发送驱动器A B之间的电压差正电平在 200mv 6V 是一个逻辑状态负电平在 200mv 6V 是另一个逻辑状态 18 RS 422信号 收 发端通过平衡双绞线将Txd 与Rxd Rxd 与Txd 对应相连大于 200mV的电平时输出正逻辑电平小于 200mV时输出负逻辑电平MOXA定义B为信号正A为信号负 A B 200mv 19 RS 422特性 RS 422传输速率提高到10Mb s 传输距离延长到1200米 速率低于100kb s时 并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器 RS 422是一种单机发送 多机接收的单向 平衡传输方式 被命名为TIA EIA 422 A标准 平衡传输方式长度 1200米速度 10M节点 2 10 广播 线缆类型 4线或8线 带握手信号 GND 20 RS 422优势与不足 RS 422优势传输距离远传输速率高不易受到干扰RS 422不足点对多点方式只能单向通讯 21 RS485 EIA又于1983年在RS 422基础上制定了RS 485标准多点双向通讯能力增加发送器的驱动能力和冲突保护特性扩展了总线共模范围命名为TIA EIA 485 A标准由于EIA提出的建议标准都是以 RS 作为前缀 所以在通讯工业领域 仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓 平衡传输方式长度 1200米速度 10M节点 32 256 加中继器 线缆类型 2线 GND 22 RS 422 485信号 差分信号 UART 并行 TTL 0V 5V 收发器 D0 D7 RS 232 TxB TxA 23 RS485信号定义 4 WireTxDA TxDB RxDB RxDA GND2 WireDataB DataA GND 24 2线与4线传输 25 RS 422信号 接线 4线全双工优势1 抗干扰能力强2 传输距离长 可达1 2公里 3 支持点对点和多站通讯方式 26 RS 422拓扑结构I 点对点 MoxaCI 134 Tx B Tx A Rx B Rx A Rx B Rx A Tx B Tx A PLC 27 RS 485信号 RS 422的增强方式与RS 422兼容接线点对点2线半双工 菊链式连接4线全双工 菊链式连接 28 RS 422vs RS 485 29 RS 485拓扑结构I 点对点 MoxaCI 134 PLC Data B Data A Data B Data A 120 终端电阻 30 RS 485拓扑结构II 2线半双工 MoxaCI 134 Data B Data A 120 PLC 1 PLC 2 PLC 31 Data B Data B Data B Data B Data A 最大1 2公里 32节点 31 RS 485拓扑结构II 2线半双工 32 RS 485拓扑结构III 4线全双工 Tx B Tx A Rx B Rx A 120 DE 211 Note 1 Tx A 2 Tx B 3 Rx A 4 Rx B 1 2 3 4 最大1 2公里 32节点 33 RS 485拓扑结构III 4线全双工 34 RS 422 RS 485接线 RS 422可支持10个节点 RS 485可支持32个节点拓扑一般采用总线型结构 不支持环形或星形网络在构建网络时应注意以下几点 采用双绞线作总线 将各个节点串接起来如下的连接方式 a b c为错误连接 d e f为正确连接方式 注意总线阻抗匹配 否则就会发生信号的反射 35 RS 485数据流方向控制 什么是数据流方向控制 在一个时间只允许一个设备发送如果流控信号时序不对 整个RS 485网络将不能正常工作流控的方式1 传统的RTS控制内部电路使用RTS信号来决定发送和接收无数据发送时 RTS信号处于清除状态 此时收发器处于监听模式当有数据发送时设置RTS信号 同时断开监听模式当数据发送完成之后清除RTS信号 转回监听模式RTS状态由用户软件控制 36 ADDC 自动数据流控 ADDC 2线RS 485通过硬件准确的切换数据收发状态ADDC 是我们的专利技术 1 没按键时 处于监听状态 数据接收状态 3 确认当前频率空闲 按键讲话对方可以听到 线中上没有数据 切换状态到数据发送 2 判断当前频率是否有信号 检查线路上是否有数据 4 话讲完后 松开按键 回到监听状态 数据接收状态 A B 37 ADDC 自动数据流控 当使用2线RS485时 最重要的就是要确认数据收发状态 由于RS485 2W界面的一些限制 只有一个节点 在一根2线RS485总线上 可以在任何时候传输信号 这个要传输数据的节点必须把数据发送打开 在数据发送完之后关闭 有两种方法可以切换数据收发状态 一种是通过软件人为用RTS信号控制 另一种是用ADDCADDC可以通过硬件准确地切换数据收发状态 有效地把用软件控制的复杂时序控制简单化 38 ADDCvsNoADDC 39 传输距离 距离 EIA标准 实测性能 40 RS 232 RS 422 RS 485比较 41 电气参数表 42 光电隔离保护 用光的方式把信号隔离开 发光器件 感光器件 Data Data 光信号 光电隔离元件 PCBBoard 43 光电隔离保护 IsolationProtection 原理由于电线两端的地电压不同 长距离连接的通讯设备会因电压不匹配而造成损坏 隔离保护会在线的两端使用光电隔离元件来保护两端的设备不被损坏 SurgeProtectionvs IsolationSurge 瞬间异常电压引起的损坏Isolation 两端共地不良 EMI及纹波干扰引起的损坏 44 光电隔离的作用 消除两端设备间因地电压差造成的放电 RS 4852线 GND电平为0V PC的GND电平为60V 光电隔离 1000m 45 光电隔离的作用 隔离干扰信号 RS 4852线 光电隔离 大功率电机 强电 46 MOXA光电隔离器 47 什么是USB USB UniversalSerialBus 通用串行总线USBIF USBImplementersForum 负责USB标准制订 其成员包括 苹果电脑 惠普 NEC Microsoft和Intel 48 USB1 1 USB2 0 USB1 1修正了USB1 0出现的问题 USB1 1是USB开始普及的最早版本 USB2 0在USB1 1的基础上提高了速度 USB的三种速率1 5Mbit s 183KByte s 低速速率12Mbit s 1 4MByte s 全速速率480Mbit s 57MByte s 高速速率USB的传输距离USB1 15mUSB2 01 5m 49 USB的特点 方便 即插即用 PNP 高传输速率无须占用IRQ和I O地址应用范围广 50 USB接头 加固型的USBTypeB15N接头 51 USB供电 USB接口可提供5V500mA的电流我们一到四串口的产品都可以通过USB供电正常工作 除1450外 52 接口类型回顾 RS 232RS 422RS 4854线RS 4852线双绞线光纤 RS 232 RS 422 485 RJ45双绞线接头 光纤接头 ST 53 为什么需要转换器 信号转换介质转换延长距离提供光电隔离保护提高抗干扰能力 54 功能 型号 RS 232toRS 422 485串口信号转换TCC 80 TCC 80ITCC 100 TCC 100IRS 422 485延长距离 TCC 120 TCC 120I串口到光纤 介质转换 延长距离TCF 90TCF 142以太网到光纤 介质转换 延长距离IMC 21IMC 101 IMC 101G隔离保护 RS 232toRS 232orRS 422 485toRS 422 485TCC 8