串行通信接口标准讲义.ppt

第一章串口的基本概念第三节串口通信接口标准主要教师的办公地址是北方科技大学机电楼1218A室。办公室电话号码是010-623232730。联系电话Email :张卉56 USTB.edu .1.3.3 RS-485标准，1.3.2RS-422标准，1 . 3 . 1RS-232标准，1.3.5三个标准的区别，1.3.4RS-422和RS-485的安装，串口标准的发展概况，串口标准的发展概况，概况经过串行通信接口标准的使用和发展，目前有几种类型，如EIA RS-232-CRS-422-AEIARS-423 EIARS-485，通用串行端口开发标准，RS-232c，RS 422，RS 423，RS 449，RS48，通用串行端口开发标准，1969，RS-232C，作为串行通信接口的电气标准，定义为：数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DataCommunicationsEquipment)之间通过位串行传输的接口信息合理安排电信号和机械要求的接口已经在世界范围内得到广泛应用。优点：串口标准开发概述，但是它使用单端驱动无差分接收电路，所以存在传输距离不太长(最大传输距离15m)和传输速率不太高(最大比特率20kb/s)的问题。长距离串行通信必须使用调制解调器，这增加了成本。在分布式控制系统和工业局域网中，传输距离通常在短距离( 2km)之间。此时，不能使用RS-232C(25针连接器)，而且调制解调器也不经济，因此有必要制定一个新的串行通信接口标准。1977年，美国电子工业协会制定了RS-449。除了保持与RS-232C的兼容性外，还努力提高传输速率、增加传输距离和改善电气特性，并增加了10个控制信号。与RS-449同时出现的还有RS-422和RS-423，它们是RS-449的标准子集。为了改善RS-232标准通信距离短、速度慢的缺点，RS-422标准规定采用平衡驱动差分接收电路，将传输速度提高到10Mb/s，将传输距离延长到4,000 ft(当速度小于100kb/s时)；并且允许在平衡总线上连接多达10个接收器；RS-422是一种单机传输和多机接收的单向平衡传输规范，命名为TIA/EIA-422-A标准。RS-423标准规定采用单端驱动差分接收电路，其电气性能与全双工的RS-232C几乎相同。设计用于连接RS-232和RS-422。它的一端可以连接到RS-422，另一端可以连接到RS-232，提供了从旧技术向新技术过渡的手段。与此同时，比特率(高达300kb/s)和传输距离(高达600米)得到了改善。1983年，EIA在RS-422的基础上建立了RS-485标准，增加了多点双向通信能力，即允许多个发射机连接到同一总线。同时，增加了变送器的驱动能力和冲突保护特性，扩大了总线共模范围，被命名为TIA/EIA-485-A标准。由于RS-485是半双工的，用于多站互连时可以节省信号线，便于高速和长距离传输。许多智能仪器设备都配有RS-485总线接口，连接起来也非常方便。随着串行口标准的发展，串行通信因其布线少、成本低而被广泛应用于数据采集和控制系统中，其产品也越来越多样化。1.3.1RS-232C标准、1.3.1RS-232C标准、1.3.1RS-232C标准，RS-232C标准的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA代表美国电子工业协会，RS(推荐标准)代表推荐标准，232代表识别号，c代表RS232 (1969)的最新版本，表明在此之前有两个标准RS-232A和RS-232B。1.3.1RS-232C标准，whos它于1969年正式宣布，并于1970年由美国电子工业协会和贝尔系统公司、调制解调器制造商和计算机终端制造商共同制定。本标准规定了串行通信接口的连接电缆、机械特性、电气特性、信号功能和传输过程。1.3.1RS-232C标准，该标准最初规定用一个25针DB25连接器来定义连接器各针的信号内容，并规定了各种信号的电平，适用于数据传输速率在0 20000 b/s范围内的通信；此后，IBM的个人电脑将RS-232简化为DB-9连接器，从而成为事实上的标准。然而，工业用RS-232只使用RxD、TxD和GND。RS-232C标准最初是为连接数据终端设备和数据通信设备的远程通信而制定的。因此，本标准的制定没有考虑计算机系统的应用要求，但目前它广泛用于计算机(更准确地说，计算机接口)和终端或外围设备之间的近端连接标准。显然，本标准的某些规定与计算机系统不一致，甚至相互矛盾。因此，有时RS-232C标准会导致计算机不兼容。在RS-232C标准中提到的“发送”和“接收”是从数字电视的角度定义的，而不是从DCE的角度。因为在计算机系统中，信息经常在中央处理器和输入输出设备之间传输，两者都是数据终端设备，所以两者都可以发送和接收。1.3.1RS-232C标准，电气特性，1.3.1RS-232C标准，EIA-RS-232C规定电气特性、逻辑电平和各种信号功能。开启TxD和RxD:逻辑1(标记)=-3V -15V逻辑0 (0(空间)=3 15V，在RTS、CTS、DSR、DTR、DCD和其他控制线上：信号有效(开启、开启状态、正电压)=3V 15V无效信号(关、关、负电压)=-3V -15V。1.3.1RS-232C标准，上述规定解释了RS-323C标准中逻辑电平的定义。对于数据(信息代码)，逻辑“1”(符号)的电平低于-3V，逻辑“0”(空符号)的电平高于3V；对于控制信号，导通状态(on)，即信号的有效电平高于3V，截止状态(OFF)，即信号的无效电平低于-3V，即当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出-3 3v之间的电压是无意义的，低于-15V或高于15V的电压也被认为是无意义的。因此，在实际操作中，电平应保证在(3 15) v之间，1.3.1RS-232C标准，EIA-RS-232C使用正电压和负电压来表示逻辑状态，这与晶体管-晶体管逻辑集成电路(TTL)使用高电平和低电平来表示逻辑状态的规定正好相反。因此，为了能够连接计算机接口或终端的TTL设备，有必要转换EIA-RS-232C与TTL电路之间的电平和逻辑关系。实现这种转换的方法可以是分立元件或集成电路芯片。1.3.1RS-232C标准、图1-13MC 1488和MC1489芯片内部结构和引脚图、1.3.1RS-232C标准、EIA-RS-232C是用正、负电压来表示逻辑状态，而晶体管-晶体管逻辑集成电路(TTL)用高、低电平来表示规则的逻辑状态。因此，为了能够连接计算机接口或终端的TTL设备，有必要转换EIA-RS-232C与TTL电路之间的电平和逻辑关系。实现这种转换的方法可以是分立元件或集成电路芯片。连接器。1.3.1RS-232C标准，连接器的机械特性，1.3.1RS-232C标准，因为RS-232C没有定义连接器的物理特性，因此，出现了各种类型的连接器，包括DB-25、DB-15和DB-9，它们的引脚定义也不同，1.3.1RS-232C标准，DB-25。PC机和XT机采用DB-25连接器，定义了25条信号线，分为4组： 9个电压信号(包括信号地SG) 2、3、4、5、6、7、8、20、22用于异步通信； 9 20mA电流回路信号(12、13、14、15、16、17、19、23、24)；(3)空6 (9，10，11，18，21，25)；一个保护接地(PE)用作设备接地端子(1)。1.3.1RS-232C标准，以及DB-25连接器外形和信号线分布如上图所示。请注意，20mA电流回路信号仅由IBMPC和IBMPC/XT机器提供，不支持at机器及更高版本。1.3.1RS-232C标准，AT机器及以上不支持20mA电流回路接口，用DB-9连接器作为连接器，在多功能输入输出卡或主板上提供COM1和COM2两个串行接口。它只为异步通信提供9个信号。DB-9连接器的引脚分配与DB-25连接器完全不同。因此，如果与配备有DB-25连接器的DCE设备连接，必须使用特殊电缆。1.3.1RS-232C标准，一般来说，当一些设备连接到计算机的RS-232端口时，因为不使用控制信号，所以只需要三条连接线，即发送数据TxD、接收数据TxD和信号地GND。RS-232传输线采用屏蔽双绞线。1.3.1RS-232C标准、RS-232C标准规定，如果不使用调制解调器，在符号失真小于4%的情况下，数字电视与DCE之间的最大传输距离为15米(50英尺)。可以看出，这个最大距离是在符号失真小于4%的前提下给出的。为了保证符号失真小于4%，接口标准在电气特性中规定驱动器的负载电容应小于2500pF，此时的通信速率应小于20 kb/s。事实上，4%的符号失真是非常保守的。在实际应用中，约99%的用户工作在1020%的符号失真范围内，因此实际传输的最大距离将远远超过15m。最大直接传输距离，1.3.1RS-232C标准，美国DEC公司规定允许的符号失真为10%，两种电缆测量的信号最大传输距离见表14。1#电缆为屏蔽电缆，内部有三对双绞线，每对由22#AWG组成，外层覆盖有屏蔽网。2号电缆未屏蔽，内部有一根4芯22号AWG电缆。表14不同波特率下信号的最大传输距离，1.3.1RS-232C标准。多年来，RS-232设备和通信技术都得到了改进，并且RS-232通信距离大大增加。使用RS-232增强器可以直接将普通RS-232端口的通信距离延长到1000米，1.3.1RS-232C标准，RS-232C接口信号，1.3.1RS-232C标准，RS-232C标准接口有25条线，4条数据线，11条控制线，3条定时线，7条备用和未定义线，常用的只有9条线。1.3.1RS-232C标准，当datasetready (DSR)有效(开启)时，表示调制解调器处于可用状态。当数据终端准备就绪(DTR)有效(开)时，它表示可以使用数据终端。这两个信号有时连接到电源，并在通电后立即生效。这两个设备的状态信号有效，这仅表示设备本身可用，并不意味着通信链路可以开始通信。通信能否启动取决于以下控制信号。(1)联系控制信号线，1.3.1RS-232C标准，请求发送(RTS)用于指示DTE请求DCE发送数据，即当终端想要发送数据时，启用信号(开状态)并请求发送到调制解调器。它用于控制调制解调器是否进入发送状态。清除结束(CTS)用于指示DCE准备好从数据终端设备接收数据，并且是请求发送信号RTS的响应信号。当调制解调器准备好从终端接收数据并向前发送时，信号被使能以通知终端开始沿发送数据线TxD发送数据。RTS/CTS请求响应联系信号用于半双工调制解调器系统中发送模式和接收模式之间的切换。在全双工系统中，由于配置了双向通道，因此不需要RTS/CTS接触信号变高。(1)联系控制信号线(1.3.1RS-232C标准)和接收数据检测(RLSD)用于指示DCE已连接到通信链路，并通知DTE准备接收数据。当本地调制解调器在通信链路的另一端(远程)接收到来自调制解调器的载波信号时，RLSD信号被使能以通知终端准备接收，并且调制解调器将接收到的载波信号解调成数字数据，并沿着接收数据线RxD将其发送到终端。这条线也称为数据载体(DCD)线。振铃(RI)当调制解调器从交换机接收到振铃呼叫信号时，它使能该信号(开(1)触点控制信号线，1.3.1RS-232C标准，发送数据(TxD)端子通过TxD (DTEDCE)向调制解调器发送串行数据。接收数据(RxD)终端通过RxD线路从调制解调器接收串行数据(DCEDTE)。(2)数据传输和接收线路，1.3.1RS-232C标准，具有两条线路SG(信号地线)、PG(保护地线)信号地线和保护地线信号线，无方向。(3)接地线，1.3.2RS-422标准、1.3.2RS-422标准、1.3.2RS-422标准和RS-422标准，其全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，定义了接口电路的特性。由于接收器采用高输入阻抗，并且传输驱动器的驱动能力比RS-232更强，因此允许在同一条传输线上连接多个接收节点，最多可达10个节点。即一个主设备和其余的从设备(从设备)。从属设备不能相互通信，因此RS-422支持点对多双向通信。1.3.2RS-422标准，接收器输入阻抗为4k，因此发射器的最大负载容量为104k 100(端接电阻)。由于RS-422四线接口使用独立的发送和接收通道，因此没有必要控制