工业控制计算机的通信.pptx

工业控制计算机的通信,一、RS-232C串行通信接口,RS-232C是美国电子工业协会EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。,一、RS-232C串行通信接口,RS-232C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道。IBM的PC机将RS232简化成了DB-9连接器，从而成为事实标准。RS-232C标准规定的数据传输速率为50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400波特。,一、RS-232C串行通信接口,RS-232C标准最初是远程通信连接数据终端设备DTE(DataTerminalEquipment）与数据通信设备DCE（DataCommunicateEquipment）而制定的。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。,一、RS-232C串行通信接口,RS-232是PC上串口通讯的标准配置。如下图所示。通常是9Pin接口，有些设备还使用25Pin的公头接口。,一、RS-232C串行通信接口,接口信号RS-232C的功能特性定义了25芯标准连接器中的20根信号线，其中2条地线、4条数据线、11条控制线、3条定时信号线，剩下的5根线作备用或未定义。常用的只有10根，它们是：（1）联络控制信号线：数据发送准备好（Datasetready-DSR）有效时（ON）状态，表明MODEM处于可以使用的状态。数据终端准备好（Dataterminalready-DTR）有效时（ON）状态，表明数据终端可以使用。这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设备状态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。,一、RS-232C串行通信接口,接口信号请求发送（Requesttosend-RTS）用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端准备要接收MODEM传来的数据时，使该信号有效（ON状态），请求MODEM发送数据。它用来控制MODEM是否要进入发送状态。允许发送（Cleartosend-CTS）用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据，是与请求发送信号RTS相应的信号。当MODEM准备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。这对RTS/CTS请求应答联络信号是用于半双工MODEM系统中发送方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要RTS/CTS联络信号，使其变高。,一、RS-232C串行通信接口,接口信号接收线信号检出（ReceivedLinedetection-RLSD）用来表示DCE已接通通信链路，告知DTE准备接收数据。当本地的MODEM收到由通信链路另一端（远地）的MODEM送来的载波信号时，使RLSD信号有效，通知终端准备接收，并且由MODEM将接收下来的载波信号解调成数字量数据后，沿接收数据线RxD送到终端。此线也叫做数据载波检出（DataCarrierdectection-DCD）线。振铃指示（Ringing-RI）当MODEM收到交换台送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效（ON状态），通知终端，已被呼叫。,一、RS-232C串行通信接口,接口信号（2）数据发送与接收线：发送数据（Transmitteddata-TxD）通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，（DTEDCE）。接收数据（Receiveddata-RxD）通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，（DCEDTE）。,一、RS-232C串行通信接口,接口信号（3）地线：GND、Sig.GND保护地和信号地，无方向。上述控制信号线何时有效，何时无效的顺序表示了接口信号的传送过程。例如，只有当DSR和DTR都处于有效（ON）状态时，才能在DTE和DCE之间进行传送操作。若DTE要发送数据，则预先将DTR线置成有效（ON）状态，等CTS线上收到有效（ON）状态的回答后，才能在TxD线上发送串行数据。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有用，因为半双工的通信才能确定DCE已由接收方向改为发送方向，这时线路才能开始发送。,一、RS-232C串行通信接口,接口信号2个数据信号：发送TXD；接收RXD。1个信号地线：SG。6个控制信号：DSR数据发送准备好，DataSetReady。DTR数据终端准备好，DataTerminalReady。RTSDTE请求DCE发送（RequestToSend）。CTSDCE允许DTE发送（ClearToSend），该信号是对RTS信号的回答。DCD数据载波检测（DataCarrierDetection），当本地DCE设备（Modem）收到对方的DCE设备送来的载波信号时，使DCD有效，通知DTE准备接收，并且由DCE将接收到的载波信号解调为数字信号，经RXD线送给DTE。RI振铃信号（Ringing），当DCE收到对方的DCE设备送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效，通知DTE已被呼叫。,一、RS-232C串行通信接口,接口信号2个数据信号：发送TXD；接收RXD。1个信号地线：SG。6个控制信号：DSR数据发送准备好，DataSetReady。DTR数据终端准备好，DataTerminalReady。RTSDTE请求DCE发送（RequestToSend）。CTSDCE允许DTE发送（ClearToSend），该信号是对RTS信号的回答。DCD数据载波检测（DataCarrierDetection），当本地DCE设备（Modem）收到对方的DCE设备送来的载波信号时，使DCD有效，通知DTE准备接收，并且由DCE将接收到的载波信号解调为数字信号，经RXD线送给DTE。RI振铃信号（Ringing），当DCE收到对方的DCE设备送来的振铃呼叫信号时，使该信号有效，通知DTE已被呼叫。,一、RS-232C串行通信接口,25Pin接口定义,9Pin接口定义,一、RS-232C串行通信接口,25Pin的串口接口定义与9Pin的接口定义相对应,一、RS-232C串行通信接口,电气特性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(MARK)=-3V-15V逻辑0(SPACE)=+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实际工作时，应保证电平在-3V-15V或+3V+15V之间。电缆长度：在通信速率19.2kb/s时，RS-232C所直接连接的最大物理距离为15m（50英尺）。,一、RS-232C串行通信接口,RS-232C通信主要有以下4种连接方式：（1）PC机与PC机之间使用MODEM连接（2）PC机与PC机之间直接连接（7线制）（3）PC机与PC机之间三线连接法(最简连接)（4）PC机与单片机之间的通信网络,一、RS-232C串行通信接口,（1）PC机与PC机之间使用MODEM连接,一、RS-232C串行通信接口,（1）PC机与PC机之间使用MODEM连接步骤首先，通过电话机拔号呼叫对方;电话交换台向对方发出拔号呼叫信号;当对方DCE收到该信号后，使RI（振铃信号）有效，通知DTE，已被呼叫。当对方“摘机”后，两方建立了通信链路。(1)若计算机要发送数据至对方，首先通过接口电路（DTE）发出RTS（请求发送）信号。(2)若DCE（Modem）允许传送，则向DTE回答CTS（允许发送）信号。一般可直接将RTS/CTS接高电平，即只要通信链路已建立，就可传送信号。（RTS/CTS可只用于半双工系统中作发送方式和接收方式的切换。,一、RS-232C串行通信接口,（1）PC机与PC机之间使用MODEM连接步骤(3)当DTE获得CTS信号后，通过TXD线向DCE发出串行信号，DCE（Modem）将这些数字信号调制成模拟信号（又称载波信号），传向对方。,(4)当本地的MODEM收到由通信链路另一端（远地）的MODEM送来的载波信号时，使DCD信号有效，通知终端准备接收，并且由MODEM将接收下来的载波信号解调成数字两数据后，沿接收数据线RxD送到终端。,一、RS-232C串行通信接口,（2）PC机与PC机之间直接连接（7线制）,（1）当甲方的DTE准备好，发出DTR信号，该信号直接联至乙方的RI（振铃信号）和DSR（数传装置准备好）。即只要甲方准备好，乙方立即产生呼叫（RI）有效，并同时准备好（DSR）。尽管此时乙方并不存在DCE。（2）甲方的RTS和CTS相连，并与乙方的DCD互连。即：一旦甲方请求发送（RTS），便立即得到允许（CTS），同时，使乙方的DCD有效，即检测到载波信号。（3）甲方的TXD与乙方的RXD相连，一发一收。,一、RS-232C串行通信接口,（3）PC机与PC机之间三线连接法(最简连接),一、RS-232C串行通信接口,（3）PC机与PC机之间三线连接法(最简连接),1）RTS与CTS互联：只要请求发送，立即得到允许。2）DTR与DSR互联：只要本端准备好，认为本端立即可以接收。,把通信双方都当作数据终端设备看待，双方都可发也可收。该方式下，通信双方的任何一方，只要请求发送RTS有效和数据终端准备好DTR有效就能开始发送和接收。,一、RS-232C串行通信接口,（4）PC机与单片机之间的通信网络,一、RS-232C串行通信接口,（4）PC机与单片机之间的通信网络,这种模式是把以单片机为核心的智能式测控仪表作为从机(又称下位机)，完成对工业现场的数据采集和控制任务，而PC机作为主机(又称上位机)上传数据和下达指令以实现集中管理和最优控制。图中给出了PC机与多个单片机构成的RS-232C通信网络示意图，PC机作主机、n个单片机智能仪表为从机，构成了主从方式的RS-232C串行总线网络。PC机串行口给出的已是标准的RS-232C电平，而单片机则为TTL电平，采用MAX232芯片就可实现电平的转换和驱动。,二、RS-485串行通信接口,1.RS-485的电气特性：采用差分信号负逻辑，逻辑1”以两线间的电压差为+(26)V表示；逻辑0以两线间的电压差为-(26)V表示。接口信号电平比RS-232C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。2.RS-485的数据最高传输速率最高传输速率10Mbps。,特点,二、RS-485串行通信接口,3.RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。4.RS-485最大的通信距离约为1200m，最大传输速率为10Mbps，传输速率与传输距离成反比，在100KbpS的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。RS-485总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。,二、RS-485串行通信接口,RS485接口组成的半双工网络，一般是两线制（以前有四线制接法，只能实现点对点的通信方式，现很少采用），多采用屏蔽双绞线传输。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。,接口,二、RS-485串行通信接口,RS485和RS232的基本的通讯机理是一致的，他的优点在于弥补了RS232通讯距离短，不能进行多台设备同时进行联网管理的缺点。由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。,二、RS-485串行通信接口,转换模块,二、RS-485串行通信接口,在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线，反之，在高速、长线传输时，则必须采用阻抗匹配（一般为120）的RS485专用电缆（STP-120（forRS485&CAN）onepair18AWG），而在干扰恶劣的环境下还应采用铠装型双绞屏蔽电缆（ASTP-120（forRS485&CAN）onepair18AWG）,电缆,二、RS-485串行通信接口,（1）RS-232C接口的信号电平