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串行通信基础知识MOXA产品知识,Preparedby:彭洪波Date:9-10-2009,Confidential,议程,串行通信基础知识MOXA产品知识,Confidential,串行通信基础知识,Confidential,串口信号串口流控串口效能串口保护,串行通信基础知识,Confidential,串口信号,RS-232RS-422/485,Confidential,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,Confidential,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,Confidential,串行通信VS并行通信,Confidential,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,Confidential,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。,Confidential,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,Confidential,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=+315V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,Confidential,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,Confidential,RS-232信号传输及信号波形,Confidential,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,Confidential,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。,RS-232连接类型I,Confidential,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,Confidential,串口信号,RS-232RS-422/485,Confidential,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,Confidential,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,Confidential,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,Confidential,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,Confidential,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,Confidential,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,Confidential,RS-422/485信号,差分信号,UART,并行,TTL,0V,5V,收发器,D0,D7,RS-232,TxB,TxA,Confidential,RS485信号定义,4-WireTxDA(-)TxDB(+)RxDB(+)RxDA(-)GND2-WireDataB(+)DataA(-)GND,Confidential,2线与4线传输,Confidential,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,RS-422信号,Confidential,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,Confidential,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,Confidential,RS-422vs.RS-485,Confidential,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,Confidential,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,Confidential,RS-485拓扑结构II,2线半双工,Confidential,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,Confidential,RS-485拓扑结构III,4线全双工,Confidential,RS-422d,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,Confidential,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,Confidential,ADDC(自动数据流控),ADDC2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,Confidential,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.,Confidential,ADDCvsNoADDC,Confidential,传输距离,距离EIA标准/实测性能,Confidential,RS-232,Confidential,接口保护,ESDSurgeIsolationProtection,Confidential,ESD保护,ESD(ElectroStaticDischarge)静电放电现象ESD保护即为静电放电保护,静电无处不在,防为上策,Confidential,SurgeProtection浪涌保护,浪涌(Surge也叫突波),是超出正常工作电压的瞬间过电压.,1ms,2ms,5v,0,1000v,Confidential,SurgeProtection浪涌保护,原理因闪电、静电放电及其他形式产生的瞬间强电压，或周围磁场突变感应到信号连接线路的一种异常电压，在接口接收处加保护措施以防止设备內部元件烧坏.ESDvs.EFTESD(静电保护)：这是一个发生在时间很短，但电压很高电流较小的异常情況EFT(连续性恒定异常电压保护):这是一种受到一段恒定连续电压的干扰保护,电压不及ESD高,但時間較長.所以能量也很大.,Confidential,浪涌保护vsESD保护,注:我们的绝大多数产品的串口都支持15KV的ESD保护.,Confidential,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,Confidential,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.,Confidential,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,Confidential,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,Confidential,MOXA光电隔离器,Confidential,MOXA产品知识,Confidential,完整的设备联网解决方案,Confidential,MOXA产品知识,串口卡智能型非智能型USB转串口转换器串口连网服务器NPort5000系列NPort6000系列,Confidential,总线,ISA-PCI-PCI-X-PCIExpress(PCIe),ISA1988,PCI1992,1980,1990,2000,PCIe2003,PCI-X1998,33M/66MHz,266M/533MHz66M/133MHz,2.5GHz,1M/4MHz,2GI/O,2.5GI/O,3GI/O,Confidential,MOXA串口卡命名规则,Confidential,MOXA串口卡命名规则-CA系列,Confidential,智能型卡特点,C320每块卡最多可达32口,单机最多128口,高速率：C320460.8Kbps,C218921.6Kbps自带精简指令集CPU、512KBRam，可有效的降低CPU占用率提供ISA版本和PCI版本,Confidential,智能型多用戶卡架構,CPU,16KRAM(Firmware),CPU,512KRAM(Firmware),(DumbPart),PC,IntelligentControlBoard,UARTsT/Rser,(IntelligentPart),ASICUSB2.0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,Confidential,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,Confidential,USB转串口产品的命名规则,Confidential,USB转串口的优势,方便,即插即用(PNP)不占用主机的内部空间速度快,效率高口数多,Confidential,USB接头,加固型的USBTypeB15N接头,Confidential,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),Confidential,UPort与市场上同类产口对比,Confidential,USBVSMSB,Confidential,MOXA产品知识,串口卡智能型非智能型USB转串口转换器串口连网服务器NPort5000系列NPort6000系列,Confidential,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,Confidential,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,Confidential,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-82,TCC-120ITCC-80I,TCC-100I,Confidential,无源型产品,单信号线供电,Confidential,2线,4线RS-485/RS-422端子接头,RS-232DB9孔式接头,USB及电源适配器连接头,无源型产品,Confidential,TCF-142光纤环,Confidential,LinkFaultPass-Through,没有LinkFaultPass-Through,LinkFaultPass-Through,Confidential,工业级转换器vs商业级转换器,TCC-80MTBF:,Confidential,串口转换器选型,Confidential,以太网转换器选型,Confidential,MOXA产品知识,串口卡智能型非智能型USB转串口转换器串口连网服务器NPort5000系列NPort6000系列,Confidential,串口设备联网服务器结构I,硬件,以太网,控制器和Moxa嵌入式操作系统,多串口卡,CPU,Firmware/OS,RAM,10/100Mbps以太网,RS-232/422/485Ports,网卡芯片,UART,+,+,Confidential,串口设备联网服务器结构II,软件,MoxaEmbeddedOS,AP,Socket,TCP/IP,网络驱动程序,以太网,APDecodeEncode,TCP/IP,Mxdriver,UARTDriver,网络驱动程序,以太网,UART,以太网,RS-232,主机,NPort,Confidential,应用及安装说明,驱动程序模式单主机多主机SocketmodeTCPServerTCPClientUDPServer/Client对等连接模式以太网Modem,Confidential,驱动程序模式-WithNativeCOMportdriver&Realttydriver,以太网,Win9x/NT/2K/XP,COM3,COM4,COMN,Linux,SCOUnix,Unixware7,SVR4.2,tty1,tty2,ttyN,以太网,*useexistingserialcommsoftwaresuchasHyperTerminal,Confidential,驱动程序模式-单主机,单主机模式,POSTerminal,POSTerminal,POSTerminal,BarCodeReader,WindowsNTHost,NPortServerLite,NPortServerPro,BarCodeReader,BarCodeReader,WaferTestingMachine,Robot,Confidential,驱动程序模式-多主机,共享串口,WindowsNTHostB,WindowsNTHostA,NPortServerLite,NPortServerPro,POSTerminal,POSTerminal,POSTerminal,BarCodeReader,BarCodeReader,BarCodeReader,WaferTestingMachine,Robot,Confidential,SocketMode,Confidential,TCPServer操作模式I,以太网,IP:Port,TelnetIP:Port,DeviceServer,-监听TCP连接-IP地址访问控制可改变端口号数据打包-允许socket软件控制,特点,ServerAdministrationConfigSavesettingQuit,RS-232控制台端口,1.建立连接,2.收发数据,串口设备,Confidential,TCPServer操作模式II,以太网,192.168.1.100:4001,NPortExpressDeviceServer,RS-232console,路由器,AdministrationPC,PC,串口设备,A.PCuseTelnettoestablishaconsoleconnectionto路由器#telnet192.168.1.1004001,NPort,1.ConfigureNPorttoTCPServerMode#telnet192.168.1.1002.NPortstartto“listen”forTCPconnection,准备工作,TCP/IP,Serial,Connect,Connect,A,Data,Data,Data,Data,Data,Data,Disconnect,Disconnect,B,B.路由器sserialconsoleprogramActivated.,C,C.PCdisconnectwithNPort,Confidential,TCPClient模式-I,以太网,DeviceServer,主动将串口设备数据发送到以太网连接控制数据打包Bytestreamdatatransmission,特点,Serial,读卡器,Socketsoftware,1.建立连接,2.收发数据,Confidential,TCPClient操作模式II,以太网,192.168.1.100,DeviceServer,Serial,AdministrationPC,PC,读卡器,NPort接收到串口数据,然后激活TCP连接.然后将Data1和Data2从以太网发送出去.100ms以后,最后的串口发送出来的数据被接收,NPort会自动的断开TCP连接.,读卡器,NPort,1.配置NPort到TCPClient#telnet192.168.1.100TCPconn.:anycharserialtimeout:100ms2.NPort开始主动从串口设备接收串口数据.,准备工作,TCP/IP,Serial,A,Connect,Data1,Data2,192.168.1.200ListenTCP4001,Data(1+2),Disconnect,B,读卡器，数据采集,典型应用,Confidential,TCPClient操作模式III,以太网,192.168.1.100,DeviceServer,Serial,AdministrationPC,PC,读卡器,NPort自动与计算机建立连接Nport接收串口数据，当接收到0 x0a和0 x0d后，Nport开始发送所有收到的数据data1和2到计算机无须断开连接如果连接中断，NPort和计算机自动重新建立连接,读卡器,NPort,1.配置NPort为TCPClient模式#telnet192.168.1.100TCPconn.:startupserialtimeout:0msDelimiter:0 x0a,0 x0d2.NPort开始主动为串口设备发送数据,准备工作,TCP/IP,Serial,B,Connect,Data1,Data2,0a,0d,192.168.1.200ListenTCP4001,Data(1+2),0a,0d,B,A,Confidential,UDPServer/Client操作模式,DeviceServer,Serial,读卡器,UDPdatagram,以太网,R,R,R,TCP/IP,数据采集,典型应用,Confidential,UDPServer/Client操作模式,以太网,DeviceServer,串口设备主动通过以太网进行数据传输实时数据传输点对多点数据打包,特点,Serial,读卡器,UDPdatagram,R,R,R,TCP/IP,Confidential,UDPServer/Client操作模式-原由的RS-485控制系统解决方案,以太网,DeviceServer,RS-485,读卡器,UDPdatagram,DeviceServer,RS-485,读卡器,UDPdatagram,DeviceServer,RS-485,读卡器,UDPdatagram,DeviceServer,RS-485,读卡器,UDPdatagram,RS-232/485,DOS+自动化软件,DeviceServer,Confidential,对等连接模式-透明数据通道，全部Modem控制信号,以太网,主,从,RS-232,RS-232,Writer,PLC,原始数据或专属通讯协议,1.建立连接,2.收发数据,Confidential,对等连接模式应用I-透明的数据通道,无须驱动程序TCP数据通道适合各种串口设备,特点,以太网,TCPClientMode,TCPServerMode,RS-232,RS-232,Writer,PLC,原始数据或专属协议,1.建立连接,2.收发数据,Confidential,MOXA产品知识,串口卡智能型非智能型USB转串口转换器串口连网服务器NPort5000系列NPort6000系列,Confidential,网络,安全的控制管理,Confidential,网络,安全的数据传输,Confidential,安全的数据传输,SSL(SecureSocketLayer)SSL是由Netscape（网景）公司开发的一套数据传输安全协议，它在应用层与传输层之间，提供数据通讯安全支持NPort6000系列的Driver模式,TCPServer/Client模式,PairConnection模式及Web设置提供此安全性SSH2(SecureShell2)一个将传输数据加密的协议，通常用于远程终端登陆及数据传输NPort6000系列的终端访问和反向终端服务功能提供此安全性,Confidential,加密算法,DES(DataEncryptionStandard)著名的保密密钥或对称密钥加密算法，由IBM开发，在70年代被美国国家标准和技术协会(NationalInstituteofSta