现场总线技术-第2讲-2 数据通信基础与网络互连

数据通信基础与网络互联,第二讲 数据通信基础与 网络互联,数据通信基础与网络互联,2.2 串行通信技术,2.2.1串行通信概述 2.2.2串行通信的数据传输 2.2.3 RS-232 串行通信及其应用 2.2.4 RS-485 串行通信及其应用,2.2.1 串行通信概述,数据通信基础与网络互联,1 TX+ Tranceive Data+ (发信号+) 2 TX- Tranceive Data- (发信号-) 3 RX+ Receive Data+ (收信号+) 4 n/c Not connected (空脚) 5 n/c Not connected (空脚) 6 RX- Receive Data- (收信号-) 7 n/c Not connected (空脚) 8 n/c Not connected (空脚),SATA数据接口,以太网/RJ45接口,数据通信基础与网络互联,2.2.1 串行通信概述,串行通信通常需要在外设和计算机之间使用一条数据信号线和地线（可能还需要控制线），数据在一根数据信号线上一位一位的传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。优点：数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，缺点：传输速度比并行传输慢。需要使用UART进行并行/串行数据转换。,RXD,TXD,GND,2.2.1 串行通信概述,数据通信基础与网络互联,2.2.1 串行通信概述-接口结构,UART：通用异步收发器,数据通信基础与网络互联,数据通信基础与网络互联,2.2.2 串行通信的数据传输-同步和异步,异步通信数据传送以字符为单位，字符与字符间的传送是完全异步的，位与位之间的传送基本上是同步的。接收器和发送器有各自的时钟，它们的工作是非同步的。,特点：字符间异步，字符内部各位同步,串行异步通信数据格式起始位: 逻辑0电平。发送方在任何时刻将传号变成空号（即1跳至0），并持续1位时间表明发送方开始传输数据。与此同时，接收方收到空号后，开始与发送方同步，并期望收到随后的数据；数据位: 5-8位，紧跟在起始位后，是要被传送的数据。传送时，先传送低位，后传送高位；奇偶校验位: 占1位，奇效验或偶效验；停止位: 可以是1位、1.5位或2位，它一定是逻辑1电平。,，,数据通信基础与网络互联,2.2.2 串行通信的数据传输-同步和异步,数据通信基础与网络互联,数据通信基础与网络互联,2.2.2 串行通信的数据传输-同步和异步,同步通信数据传送以数据块为单位，字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步。接收器和发送器由同一个时钟源控制。克服了在异步通信中，每传输一帧字符都必须加上起始位和停止位而占用的传输时间。,特点：在一个数据块内字符与字符间无间隔；接收时钟与发送时钟严格同步。,2.2.2 串行通信的数据传输,数据通信基础与网络互联,保证串行通信有效性的方法使用轮询或中断来检测、接收信息；设置通信帧的起始、停止位；建立连接握手；实行对接收数据的确认、数据缓存以及错误检查等,常用的串行通信接口标准RS232：非平衡型接口，3线双工RS422：二线差分平衡传输，4线双工RS485：二线差分平衡传输，2线半双工,2.2.3 RS-232 串行通信及其应用,数据通信基础与网络互联,是目前最常用的一种串行通信接口，由美国电子工业协会正式公布。用途是定义数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)接口的电气特性及它们之间的信息交换的方式和功能。,接口包括25针和9针接口,2.2.3 RS-232 串行通信及其应用,数据通信基础与网络互联,远程连接,近程连接,数据通信基础与网络互联,2.2.3 RS-232 串行通信及其应用,数据通信基础与网络互联,2.2.3 RS-232 串行通信及其应用,逻辑电平”1”的传送电压：-3.-15V逻辑电平”0”的传送电压：+3.+15V电平转换芯片：MAX232,数据通信基础与网络互联,RS232接口标准存在的问题接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片；因与TTL电平不兼容，故需使用电平转换电路；最高传输速率为20kbps时，最远距离仅为15m；接口使用一根信号线和一根信号返回线构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱；,数据通信基础与网络互联,2.2.3 RS-232 串行通信及其应用,RS422,逻辑电平”1”的差分电压信号为+2500.+200mV逻辑电平”0”的差分电压信号为-2500.-200mV若差分电压信号为-200.+200mV则为高阻状态,数据通信基础与网络互联,2.2.4 RS-485 串行通信及其应用,逻辑电平”1”的差分电压信号为+2500.+200mV逻辑电平”0”的差分电压信号为-2500.-200mV若差分电压信号为-200.+200mV则为高阻状态,RS485,接口芯片：MAX485等,数据通信基础与网络互联,2.2.4 RS-485 串行通信及其应用,收发器及应用电路,数据通信基础与网络互联,2.2.4 RS-485 串行通信及其应用,RS485终端电阻：当终端电阻等于电缆的特征阻抗时，可以削弱甚至消除信号的反射。特征阻抗：导线的特征参数，与导线的直径、绝缘类型、与其它导线的相对距离有关，与导线的长度无关。一般双