仪器通信、RS232等

1、1第八讲第八讲 仪器通信仪器通信( (一一) ) P118-P160 P118-P160复习内容复习内容预习内容预习内容作业作业2主要内容主要内容概概 述述RS-232C 接口接口RS485 接口接口第八讲第八讲 仪器通信（一）仪器通信（一）USB 接口接口3概概 述述4串行通信及串行接口串行通信及串行接口 串行通信串行通信是指两个功能模块之间只通过一条或是指两个功能模块之间只通过一条或 两条数据两条数据线进行数据交换。线进行数据交换。 发送方需要将数据按二进制位进行分解，一位、一位地分时发送方需要将数据按二进制位进行分解，一位、一位地分时经过单条数据线传送。经过单条数据线传送。 接收方需要一

2、位一位地从单条数据线上接收数据，并且将它接收方需要一位一位地从单条数据线上接收数据，并且将它们重新组装成一个数据。们重新组装成一个数据。 串行通信所需串行通信所需数据线少数据线少，在远距离传送时比并行通信的，在远距离传送时比并行通信的造价造价低低。但是一个数据只有经过若干次以后才可以传送完，。但是一个数据只有经过若干次以后才可以传送完，速度速度较慢较慢。 完成串行通信的接口电路称为完成串行通信的接口电路称为串行接口串行接口。5并行通信及并行接口并行通信及并行接口 并行通信并行通信是指两个功能模块之间有多条数据信号传送是指两个功能模块之间有多条数据信号传送线，这样两模块之间可以一次同时传送多位数

3、据，传送速线，这样两模块之间可以一次同时传送多位数据，传送速度快。度快。 由于所需的由于所需的数据传送线较多数据传送线较多，造价高造价高，因此并行通讯适用，因此并行通讯适用于近距离、快速数据交换的场合，如微机系统中于近距离、快速数据交换的场合，如微机系统中CPUCPU与存与存储器、储器、I/OI/O端口之间。端口之间。 完成并行通信的接口电路称为完成并行通信的接口电路称为并行接口并行接口。 6串行通讯时，需要解决以下问题：串行通讯时，需要解决以下问题：v 双方约定的发送与接收速率；双方约定的发送与接收速率；v 约定采用的数据格式（帧格式）；约定采用的数据格式（帧格式）；v 接收方怎样知道一批数

4、据的开始、结束（帧同步）；接收方怎样知道一批数据的开始、结束（帧同步）；v 接收方怎样从数据流中采样每位数据（位同步）；接收方怎样从数据流中采样每位数据（位同步）；v 接收方怎样判断接收数据的正确性（数据校验），如何接收方怎样判断接收数据的正确性（数据校验），如何处理收发错误；处理收发错误；v 解决这些问题的方法大体有解决这些问题的方法大体有同步通信与异步通信两种同步通信与异步通信两种。7 异步通信异步通信异步通信依靠异步通信依靠起始位、停止位起始位、停止位保持通信同步。保持通信同步。以以字符字符为单位传送，为单位传送，按按帧帧传输，一帧数据包含传输，一帧数据包含起始位、起始位、数据位、校验位

5、和停止位数据位、校验位和停止位。两个字符之间的间隔是任意的，中间可以填充两个字符之间的间隔是任意的，中间可以填充空闲位空闲位（高电平高电平）。）。0 01 189 只要接收方检测到数据线上出现了只要接收方检测到数据线上出现了由高电平向低电平的跳由高电平向低电平的跳变变，并且，并且低电平能持续一段时间低电平能持续一段时间，就表明已经接收到一帧数，就表明已经接收到一帧数据的开始。据的开始。 这时接收方就可以按照接收时钟从数据线上采样数据，直这时接收方就可以按照接收时钟从数据线上采样数据，直到接收到了到接收到了停止位停止位，表明接收完一帧数据。，表明接收完一帧数据。 接收方还可以通过接收方还可以通过

6、奇偶校验奇偶校验位判断数据传送过程中是否出位判断数据传送过程中是否出现错误。现错误。10 异步串行接口特别适合于使用普通电话线进行远距离异步串行接口特别适合于使用普通电话线进行远距离数据通信。数据通信。 异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单、灵活异步通信对硬件要求较低，实现起来比较简单、灵活，异步传送控制比较简单，对发送与接收时钟要求不很，异步传送控制比较简单，对发送与接收时钟要求不很严格（发送和接收时钟可以不用同一个，所以不必传送严格（发送和接收时钟可以不用同一个，所以不必传送时钟信号），时钟信号），不会造成错误累积不会造成错误累积，适用于数据的随机发，适用于数据的随机发送送/ /接收，

7、但因每个字节都要建立一次同步，即每个字符接收，但因每个字节都要建立一次同步，即每个字符都要额外附加两位，所以工作速度较低（都要额外附加两位，所以工作速度较低（509600509600波特）波特），在单片机中主要采用异步通信方式。，在单片机中主要采用异步通信方式。11串行通信的校验串行通信的校验循环冗余码校验循环冗余码校验 （Cyclic Redundancy Check,Cyclic Redundancy Check,简称简称CRCCRC）奇偶校验奇偶校验累加和校验累加和校验12v循环冗余码校验的基本原理循环冗余码校验的基本原理是将一个数据块看成是将一个数据块看成一个位数很长的二进制数，然后用

8、一个特定的数一个位数很长的二进制数，然后用一个特定的数去除它，将余数作校验码附在数据块后一起发送去除它，将余数作校验码附在数据块后一起发送。接收端收到该数据块和校验码后，进行同样的。接收端收到该数据块和校验码后，进行同样的运算来校验传送是否出错。目前运算来校验传送是否出错。目前CRCCRC已广泛用于已广泛用于数据存储和数据通信中，并在国际上形成规范，数据存储和数据通信中，并在国际上形成规范，已有不少现成的已有不少现成的CRCCRC软件算法软件算法。累加和校验累加和校验是指发送方将所发送的数据块求和，并是指发送方将所发送的数据块求和，并将将“校验和校验和”附加到数据块末尾。接收方接收数据附加到数

9、据块末尾。接收方接收数据时也是先对数据块求和，将所得结果与发送方的时也是先对数据块求和，将所得结果与发送方的“校验和校验和”进行比较，相符则无差错，否则即出现进行比较，相符则无差错，否则即出现了差错。了差错。“校验和校验和”的加运算可用逻辑加，也可用的加运算可用逻辑加，也可用算术加。累加和校验的缺点是算术加。累加和校验的缺点是无法检验出字节位序无法检验出字节位序( (或或1 1、0 0位序不同位序不同) )的错误的错误。 13 同步通信传输速度较快，但要求有准确的同步通信传输速度较快，但要求有准确的时钟来实现收发双方的严格同步，对硬件要求时钟来实现收发双方的严格同步，对硬件要求较高，适用于成批

10、数据传送。较高，适用于成批数据传送。同步通信同步通信 同步通信以同步通信以数据块数据块为单位进行传送，为了解决帧同步，在为单位进行传送，为了解决帧同步，在每一批数据流之前，附加每一批数据流之前，附加同步信息同步信息（1212个同步字符，个同步字符，同步字同步字符作为符作为起始位起始位以触发同步时钟开始发送或接收数据），最后以触发同步时钟开始发送或接收数据），最后以以校验字符校验字符结束。如果在数据传送过程中，发生数据断流结束。如果在数据传送过程中，发生数据断流（即发送方没有数据可发送）应以同步字符填充。（即发送方没有数据可发送）应以同步字符填充。14 接收方检测到协议要求的接收方检测到协议要求

11、的1212个同步字符后，就可以认个同步字符后，就可以认为双方已经取得一致，之后就可以在为双方已经取得一致，之后就可以在严格的时钟控制下严格的时钟控制下源源源不断地发送和接收数据。源不断地发送和接收数据。同步通信对双方的时钟要求很同步通信对双方的时钟要求很严格，并且容易造成错误累积严格，并且容易造成错误累积。同步通信时发送时钟和接。同步通信时发送时钟和接收时钟必须用同一个时钟信号以减少错误累积，所以，收时钟必须用同一个时钟信号以减少错误累积，所以，在在发送数据的同时还需要将发送时钟信号发送给接收方作为发送数据的同时还需要将发送时钟信号发送给接收方作为接收时钟接收时钟。 同步通信可以根据同步通信可

12、以根据校验字符校验字符判断所接收的一批字符是否判断所接收的一批字符是否在传送过程中出现错误。在传送过程中出现错误。 同步通信的传送速率较高（通常其传送速率为同步通信的传送速率较高（通常其传送速率为5050几百千几百千波特）。波特）。15调制与解调调制与解调 计算机内使用的是数字信号，要求的频带很宽，而一计算机内使用的是数字信号，要求的频带很宽，而一般的通信线路（如电话线路）的频带只有般的通信线路（如电话线路）的频带只有300Hz3400Hz300Hz3400Hz。若直接用电话线传输数字信息，则会引起严重的信号失。若直接用电话线传输数字信息，则会引起严重的信号失真。真。 为了能通过电话线传送数据

13、，必须要为了能通过电话线传送数据，必须要把数字信号变成符把数字信号变成符合线路要求的模拟信号合线路要求的模拟信号，这就是，这就是调制调制。 而而将电话线路上的模拟信号变为计算机可以接受的数字将电话线路上的模拟信号变为计算机可以接受的数字信号信号就是就是解调解调。调制解调器调制解调器：具有调制和解调功能器件合在的一个装置。：具有调制和解调功能器件合在的一个装置。16传输率传输率 数据传输速率称为波特率数据传输速率称为波特率(Baud Rate)(Baud Rate)，是指每秒传送的，是指每秒传送的二进制位的个数，单位为二进制位的个数，单位为BPSBPS。 字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，

14、为数据传输字符中每个二进制位持续的时间长度都一样，为数据传输速率的倒数；速率的倒数； 计算机中常用的一些标准波特率系列为：计算机中常用的一些标准波特率系列为：110110、150150、300300、600600、12001200、24002400、48004800、96009600、1920019200。 通信是根据传送的波特率来确定发送和接收时钟的。收、通信是根据传送的波特率来确定发送和接收时钟的。收、发时钟频率和波特率之间的关系为：发时钟频率和波特率之间的关系为： 时钟频率时钟频率=N=N* *波特率波特率 这里的这里的N N为波特率因子，常为为波特率因子，常为1 1、1616、3232

15、、6464。17串行通信的制式串行通信的制式串行通信按照串行通信按照数据传送方向数据传送方向可分为三种制式：可分为三种制式： 单工制式单工制式是指甲乙双方通信时是指甲乙双方通信时只能单向传送数据只能单向传送数据，发送方和接收方固定。发送方和接收方固定。 单工制式（单工制式（SimplexSimplex）18 半双工制式半双工制式是指通信双方都具有发送器和接收器，既是指通信双方都具有发送器和接收器，既可发送也可接收，但不能同时接收和发送，可发送也可接收，但不能同时接收和发送，发送时不能接发送时不能接收，接收时不能发送。收，接收时不能发送。半双工制式（半双工制式（Half DuplexHalf D

16、uplex）19 全双工制式全双工制式是指通信双方均设有发送器和接收器，是指通信双方均设有发送器和接收器，并且信道划分为发送信道和接收信道，因此全双工制式并且信道划分为发送信道和接收信道，因此全双工制式可实现甲乙双方可实现甲乙双方同时发送和接收数据，发送时能接收，同时发送和接收数据，发送时能接收，接收时也能发送接收时也能发送。全双工制式（全双工制式（Full DuplexFull Duplex）20单工：单工：广播广播双工：双工：电话电话半双工：半双工：对讲机对讲机21RS-232C 通信接口通信接口22 在工业自动控制、智能仪器仪表中，单片机的应用越来在工业自动控制、智能仪器仪表中，单片机的

17、应用越来越广泛。随着应用范围的扩大以及根据解决问题的需要，对越广泛。随着应用范围的扩大以及根据解决问题的需要，对某些数据要做较复杂的处理。某些数据要做较复杂的处理。 由于单片机的运算功能较差，对数据进行较复杂的处理由于单片机的运算功能较差，对数据进行较复杂的处理时，往往需要借助计算机系统。因此，时，往往需要借助计算机系统。因此，单片机与单片机与PCPC机进行机进行远程通信更具有实际意义远程通信更具有实际意义。利用。利用80518051单片机的串行口与单片机的串行口与PCPC机的串行口机的串行口COM1COM1或或COM2COM2进行串行通信，进行串行通信，将单片机采集的将单片机采集的数据传送到

18、数据传送到PCPC机中，由机中，由PCPC机的高级语言或数据库语言对数机的高级语言或数据库语言对数据进行整理及统计等复杂处理；或者实现据进行整理及统计等复杂处理；或者实现PCPC机对远程前沿机对远程前沿单片机进行控制。单片机进行控制。23 在实现计算机与计算机、计算机与外设间的串行通在实现计算机与计算机、计算机与外设间的串行通信时，通常采用信时，通常采用标准通信接口标准通信接口，这样就能很方便地把各，这样就能很方便地把各种计算机、外部设备、测量仪器等有机地连接起来，进种计算机、外部设备、测量仪器等有机地连接起来，进行串行通信。行串行通信。RSRS232C232C是由美国电子工业协会（是由美国电

19、子工业协会（EIAEIA）正式公布的，在异步串行通信中应用最广的标准总线（正式公布的，在异步串行通信中应用最广的标准总线（C C表示此标准修改了三次）。它包括了按表示此标准修改了三次）。它包括了按位串行传输的电位串行传输的电气和机械方面的规定气和机械方面的规定，适用于短距离或带调制解调器的，适用于短距离或带调制解调器的通信场合。为了提高数据传输率和通信距离，通信场合。为了提高数据传输率和通信距离，EIAEIA又公布又公布了了RSRS422422，RSRS423423和和RS-485RS-485串行总线接口作准。串行总线接口作准。24 RS-232C标准是美国标准是美国EIA（电子工业联合会）与

20、（电子工业联合会）与BELL等等公司一起开发的于公司一起开发的于1969年公布的通信协议。它是一种用来连年公布的通信协议。它是一种用来连接计算机接计算机数据终端设备数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）和）和数据通信设备数据通信设备DCE（Data Communication Equipment）的外）的外部总线标准。全称为部总线标准。全称为EIARS232C标准（标准（Electoronic Industrial Associate Recommended Standard 232C）RS-232CRS-232C串行通信接口标准串行通信接口标准 25数据终端设备

21、（数据终端设备（DTE） 发生数据和最终接收数据的设备发生数据和最终接收数据的设备称为数据终端设备称为数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）。）。DTE可以是网络计算机、电脑或打印机。可以是网络计算机、电脑或打印机。数据通信设备（数据通信设备（DCE ） 任务是任务是数据信号的变换和控数据信号的变换和控制制，在发送端，把信号转换为模拟信号（调制）；在接，在发送端，把信号转换为模拟信号（调制）；在接收端，把模拟信号转换为数字信号（解调）。如调制解收端，把模拟信号转换为数字信号（解调）。如调制解调器就是调器就是DCE，用来在数字和模拟信号之间进行变换，用来在数字和模拟

22、信号之间进行变换。RS-232CRS-232C串行通信接口标准串行通信接口标准 26 RS232C标准的信号线共标准的信号线共25根，其中只定义了根，其中只定义了20根。根。这这22根信号线又分为主、辅两个信道，大多数微机串行通根信号线又分为主、辅两个信道，大多数微机串行通信系统中都只使用主信道的信号线。在通信中，即便是只信系统中都只使用主信道的信号线。在通信中，即便是只使用主信道，也并非主信道的所有信号都要连接，使用主信道，也并非主信道的所有信号都要连接，一般情一般情况下只需使用其中的况下只需使用其中的9根信号线根信号线。这就是为什么我们在微。这就是为什么我们在微机的机箱上看到的串行通信接口

23、（如机的机箱上看到的串行通信接口（如COM1、COM2）只）只有有9根的原因。根的原因。RS-232CRS-232C串行通信接口标准串行通信接口标准 27连接器的机械特性连接器的机械特性 PGDCDDCDDB-25型 DB-9型 28 RS-232C RS-232C接口信号线接口信号线PGDCD引脚号信号名缩写名1保护地PG2发送数据TxD3接收数据RxD4请求发送RTS5清除发送CTS6数传机就绪DSR7信号地SG8数据载体检出DCD20数据终端就绪DTR22振铃指示器RIDB-25型 29 RS-232C RS-232C接口信号线接口信号线PGDCD发送数据发送数据(Transmitted

24、 data-TxD) 通过TxD终端将串行数据发送到MODEM，(DTEDCE)。接收数据接收数据(Received data-RxD)通过RxD线终端接收从MODEM发来的串行数据，(DCEDTE)。30 RS-232C RS-232C接口信号线接口信号线PGDCD请求发送请求发送(Request to send-RTS)用来表示DTE请求DCE发送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效（on状态），向MODEM请求发送。它用来控制MODEM是否要进入发送状态；（DTEDCE）清除发送清除发送(Clear to send-CTS)用来表示DCE准备好接收DTE发来的数据，是对请求发送信号R

25、TS的响应信号。当MODEM已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。（ DCEDTE ）31 RS-232C RS-232C接口信号线接口信号线PGDCD 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。32 RS-232C RS-232C接口信号线接口信号线PGDCD数传机就绪数传机就绪(Data set ready-DSR)有效时（ON）状态，表明通信装置处于可以使用的状态。 (DCEDTE)数据终端准备好数据终端准备好(

26、Data set ready-DTR)有效时（ON）状态，表明数据终端可以使用。(DTEDCE)DSR、DTR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控制信号决定。33 RS-232C RS-232C接口信号线接口信号线接收线信号检出(Received Line detection-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

27、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(Data Carrier dectection-DCD）线。PGDCDRLSD34 RS-232C RS-232C接口信号线接口信号线PGDCD振铃指示振铃指示(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。 (DCEDTE)SG、PG信号地和保护地信号线，无方向。35 RS-232C RS-232C接口信号线接口信号线引脚号 功能说明缩写1数据载波检测DCD2接收数据RXD3发送数据TXD4数据终端准备DTR5信号地GND6数据设备准备好 DSR7请求发

28、送RTS8清除发送CTS9振铃指示RIDCDRxDTxDDTRSGDB-9型 36RS-232CRS-232C标准接口总线标准接口总线MODEM控制（握手）信号引脚控制（握手）信号引脚从从计算机计算机到到MODEM的的信号引脚包括信号引脚包括DTR和和RTS两两个：个：v DTR信号引脚用于通知信号引脚用于通知MODEM，计算机已经准备好。，计算机已经准备好。v RTS信号引脚用于通知信号引脚用于通知MODEM，计算机请求发送数据。，计算机请求发送数据。从从MODEM到到计算机的计算机的信号包括信号包括DSR，CTS，DCD，RI共共4个个:v DSR信号引脚用于通知计算机，信号引脚用于通知计

29、算机，MODEM已经准备好。已经准备好。v CTS信号引脚用于通知计算机，信号引脚用于通知计算机，MODEM可以接收传送数据。可以接收传送数据。v DCD信号引脚用于通知计算机，信号引脚用于通知计算机，MODEM已与电话线路连接好。已与电话线路连接好。v RI信号引脚为振铃指示，用于通知计算机有来自电话网的信号。信号引脚为振铃指示，用于通知计算机有来自电话网的信号。37实际应用实际应用远距离通信远距离通信若在通信双方的MODEM之间采用专用电话线进行通信，则只要使用28号信号线进行联络与控制。 38实际应用实际应用远距离通信远距离通信AB若在双方MODEM之间采用普通电话交换线进行通信，则还要

30、增加RI(22号线)和DTR(20号线)两个信号线进行联络 。39全双工最简系统连接 实际应用实际应用近距离通信近距离通信不采用调制解调器(称零MODEM方式)，通信双方可以直接连接。只需使用少数几根信号线。最简单的情况，在通信中根本不要RS-232C的控制联络信号，只需使用3根线(发送线TxD、接收线RxD、信号地线SG)便可实现全双工异步通信。40全双工最简系统连接 实际应用实际应用近距离通信近距离通信2号线和3号线交叉连接是因为在直连方式时，把通信双方都看作数据终端，双方都可发也可收。在这种方式下，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

31、41实际应用实际应用近距离通信近距离通信直连，且考虑RS-232的联络控制信号，则采用零MODEM方式的标准连接方法 。零零MODEM方式方式RS-232C接口的标准定义的所有信号线都用到了，并且是按照DTE和DCE之间信息交换协议的要求进行连接的，只不过是把DTE本身的信号线回送过来进行自连，当作对方DCE发来的信号。又称为双交叉环回接口。4212双方握手信号关系双方握手信号关系 甲方的数据终端就绪甲方的数据终端就绪(DTR)和和乙方乙方的数传机就绪的数传机就绪(DSR)及振铃信号及振铃信号(R1)两个信号互连。两个信号互连。一旦一旦甲方的甲方的DTR有效有效，乙方的乙方的RI就立即有效就立

32、即有效，产生呼叫，并应答响，产生呼叫，并应答响应，同时又使应，同时又使乙方的乙方的DSR有效有效。因此，因此，只要一方的只要一方的DTE准备好，便准备好，便同时为对方的同时为对方的DCE准备好准备好，尽管实，尽管实际上对方际上对方DCE并不存在。并不存在。4343双方握手信号关系双方握手信号关系 甲方的请求发送甲方的请求发送(RTS)及清除发送及清除发送(CTS)自连自连，并，并与乙方的数据载体检出与乙方的数据载体检出(DCD)互连互连。一旦一旦甲方请求发送甲方请求发送(RTS有效有效)，便立，便立即得到发送允许即得到发送允许(CTS有效有效)，同时使，同时使乙乙方的方的DCD有效有效，即检测

33、到载波信号，即检测到载波信号，表明数据通信链路已接通。表明数据通信链路已接通。因此，因此，只要一方只要一方DTE请求发送，同时请求发送，同时也为对方的也为对方的DCE准备好接收准备好接收 (即允许发即允许发送送)，尽管实际上对方，尽管实际上对方DCE并不存在。并不存在。445双方的双方的发送数据发送数据(TxD)和和接收数据接收数据(RxD)互连，互连，意味意味着双方都是着双方都是数据终端设备数据终端设备(DTE)。只要上述的握手关系只要上述的握手关系一经一经建立建立，双方即可进行全双工，双方即可进行全双工传输或半双工传输。传输或半双工传输。双方握手信号关系双方握手信号关系 45RS-232C

34、的电气特性的电气特性EIA-RS-232C是用是用正负电压正负电压来表示逻辑状态来表示逻辑状态 。 数据线(TxD、RxD)上的信号电平 mark(逻辑1) = -3 -15V space(逻辑0) = +3+15V 控制和状态线上的信号电平 ON(逻辑0)= +3+15V(接通) OFF(逻辑1)= -3 -15V(断开)实际工作时，应保证电平在实际工作时，应保证电平在(315)V之间。之间。46lTTL电平标准电平标准 TTLTTL以以高低电平高低电平表示逻辑状态。表示逻辑状态。 输出输出 L： 2.4V。 输入输入 L： 2.0V 。 TTL器件器件 输出，低电平要小于输出，低电平要小于

35、0.8V，高电平要大于，高电平要大于2.4V。 输入，低于输入，低于1.2V就认为是就认为是0，高于，高于2.0就认为是就认为是1。47l电平转换电平转换 RS-232C接口采用双极性信号、公共地线和接口采用双极性信号、公共地线和负逻辑负逻辑；不不能能和和TTL电平电平直接相连，使用时必须进行电平转换，否直接相连，使用时必须进行电平转换，否则将使则将使TTL电路烧坏！在实际应用时，必须通过电路烧坏！在实际应用时，必须通过专用电平专用电平转换芯片转换芯片进行电平转换。进行电平转换。 电平转换芯片电平转换芯片MC1488、MC1489、 MAX232、ICL232 MC1488可实现可实现TTLR

36、S-232的电平转换；的电平转换； MC1489可实现可实现RS-232TTL的电平转换。的电平转换。 MAX232、ICL232芯片芯片可完成可完成TTL到到EIA双向电平的双向电平的转换转换 。 48RS-232C电平与电平与TTL电平转换驱动电路电平转换驱动电路49RS-232C电平与电平与TTL电平转换驱动电路电平转换驱动电路MCl488的引脚的引脚2、4、5、9、10、12、13脚脚接接TTL输输入。入。引脚引脚3、6、8、11为为输输出端，出端，接接EIA-RS-232C。MCl489的引脚的引脚1、4、10、13接接EIA输入输入，而引脚，而引脚3、6、8、11为为输出端，输出端

37、，接接TTL电路。电路。 50RS-232C电平与电平与TTL电平转换驱动电路电平转换驱动电路MCl488要求使用要求使用15V高压电源；高压电源；新型电平转换芯片新型电平转换芯片ICL232、MAX232 等，可以等，可以实现实现TTL电电平与平与RS-232电平双向转换电平双向转换。ICL232、MAX232内部有泵电内部有泵电源和转换电路，仅需外加源和转换电路，仅需外加+5V电电源，便可根据数据为源，便可根据数据为0还是还是1输出输出15V和和15V，使用十分方便。，使用十分方便。 51MAX232的用法的用法1. 在在C1+和和C1-两端、两端、C2+和和C2-两端、两端、V+和地两端

38、、和地两端、V-和地和地两端分别接一个两端分别接一个0.1f(104)电容电容2. 可以将两路可以将两路RS-232C电平转换成两路电平转换成两路TTL电平。分别从电平。分别从R1IN和和R2IN输入，对应从输入，对应从T1OUT和和T2OUT输出。注意，输出。注意，输入输入和输出的逻辑值保持一致和输出的逻辑值保持一致，如输入，如输入-5V，即逻辑，即逻辑1，输出也是，输出也是逻辑逻辑1，TTL电平为电平为高电平高电平。3. 可以将两路可以将两路TTL电平转电平转换成两路换成两路RS-232C电平，电平，分别从分别从T1IN和和T2IN输入，输入，对应从对应从R1OUT和和R2OUT输出。同样

39、输出。同样输入和输出的输入和输出的逻辑值保持一致。逻辑值保持一致。52 C1+、C1-、C2+、C2- 是是外接电容端外接电容端； R1I是是RS-232C电平信号接收输入端电平信号接收输入端； R1O是转换后的是转换后的TTL电平接收信号输出端，送电平接收信号输出端，送8051的的RxD接收端；接收端；53 T1I是是TTL电平发送输入端，接电平发送输入端，接8051的的TxD发送端；发送端； T1O是转换后的发送是转换后的发送RS-232C电平信号输出端，接传输线电平信号输出端，接传输线； V+经电容接电源十经电容接电源十5V； V-经电容接地。经电容接地。54最大直接传输距离的说明最大直

40、接传输距离的说明 RS-232C标准规定，若不使用MODEM，在码元畸变小于4的情况下，DTE和DCE之间最大传输距离15m(50英尺)。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4的前提下给出的。为了保证码元畸变小于4的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动器的负载电容应小于2500pF。例如，采用每0.3m(约1英尺)的电容值为4050pF的普通非屏蔽多芯电缆作传输线，则传输电缆的长度，即传输距离为：15.24m英尺50英尺50PF2500PFL55采用采用RS-232CRS-232C接口存在的问题接口存在的问题1 1、传输距离短，传输速率低、传输距离短，传输速率低 RS-232C总线标准受电容允许

41、值的约束，使用时传输距离一般不要超过15米（线路条件好时也不超过几十米）。最高传送速率为20Kbps。2 2、有电平偏移、有电平偏移 RS-232C总线标准要求收发双方共地。通信距离较大时，收发双方的地电位差别较大，在信号地上将有比较大的地电流并产生压降。3 3、抗干扰能力差、抗干扰能力差 RS-232C在电平转换时采用单端输入输出，在传输过程中当干扰和噪声混在正常的信号中。为了提高信噪比，RS-232C总线标准不得不采用比较大的电压摆幅。56RS-422A接口接口RS-422A是是“平衡电压数字接口电路的电气特性平衡电压数字接口电路的电气特性”。RS-422A标准是一种平衡方式传输。标准是一

42、种平衡方式传输。所谓平衡方式，是指所谓平衡方式，是指双端发送双端发送和和双端接收双端接收，传送信号要用两，传送信号要用两条线条线AA和和BB，发送端发送端和和接收端接收端分别采用分别采用平衡发送器平衡发送器(驱动器驱动器)和和差分接收器差分接收器 。57RS-422A接口接口RS-422A标准的电气特性对逻辑电平的定义是标准的电气特性对逻辑电平的定义是根据两条传根据两条传输线之间的电位差值输线之间的电位差值来决定。来决定。当当AA线的电平比线的电平比BB线的电平高线的电平高200mV时表示逻辑时表示逻辑“1”；当当AA线的电平比线的电平比BB线的电平低线的电平低200mV时表示逻辑时表示逻辑“

43、0”。 58RS-422A接口接口RS-422A接口标准的电路由接口标准的电路由发送器、平衡连接电缆、电发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载缆终端负载和和接收器接收器组成。组成。它通过它通过平衡发送器把逻辑电平变换成电位差平衡发送器把逻辑电平变换成电位差，完成始端，完成始端的信息传送；的信息传送；通过通过差动接收器，把电位差变成逻辑电平差动接收器，把电位差变成逻辑电平，实现终端的，实现终端的信息接收。信息接收。 59RS-422A接口接口RS-422A规定了双端电器接口形式，其标准是规定了双端电器接口形式，其标准是双端传送双端传送信号信号。发送器有两根输出线发送器有两根输出线，当一条线向高电平跳

44、变的同时，当一条线向高电平跳变的同时，另一条输出线向低电平跳变，线之间的电压极性因此翻另一条输出线向低电平跳变，线之间的电压极性因此翻转过来。转过来。在在RS-422A线路中，线路中，发送信号要用两条线发送信号要用两条线，接收信号也接收信号也要两条线要两条线，对于双工通信，至少要有，对于双工通信，至少要有4根线根线。 60RS-422A接口接口当采用当采用普通双绞线普通双绞线时，时，RS-422A可在可在1200m范围以范围以38400b/s的波特率进行通信。的波特率进行通信。在在短距离短距离(200m)，RS-422A的线路可以轻易地达到的线路可以轻易地达到200kb/s以上以上的波特率，因

45、此这种接口电路被广泛地用在计算机本地的波特率，因此这种接口电路被广泛地用在计算机本地网络上。网络上。RS-422A的的输出信号线间的电压为输出信号线间的电压为2V，接收器的识别电压接收器的识别电压为为0.2V。共模范围。共模范围25V。 61RS-422A接口接口在高速传送信号时，应该考虑到通信线路的在高速传送信号时，应该考虑到通信线路的阻抗匹配阻抗匹配，否则，否则会产生强烈的反射，使传送的信息发生畸变，导致通信错误。会产生强烈的反射，使传送的信息发生畸变，导致通信错误。一般在接收端加一般在接收端加终端电阻终端电阻以吸收掉反射波。电阻网络也应该是以吸收掉反射波。电阻网络也应该是平衡的。平衡的。

46、为了实现为了实现RS-422A标准的连接，许多公司推出了标准的连接，许多公司推出了平衡驱动器平衡驱动器/接收器集成芯片接收器集成芯片，如，如MC3487/3486、MAX488MAX491、SN75176等。等。图3.3-3 在接收端加终端电阻30030062RS-485RS-485接口接口 RS-485 RS-485接口标准与接口标准与RS-422ARS-422A标准一样，也是一种标准一样，也是一种平衡传输平衡传输方式方式的串行接口标准，它和的串行接口标准，它和RS-422ARS-422A兼容，并且扩展了兼容，并且扩展了RS-RS-422A422A的功能；是为了适应用最少的信号线实现多站互连

47、，构的功能；是为了适应用最少的信号线实现多站互连，构建数据传输网的需要而产生的；是一种建数据传输网的需要而产生的；是一种多发送器多发送器标准，在通标准，在通信线路上最多可以使用信线路上最多可以使用32 32 对对差分驱动器差分驱动器/ /接收器。如果在一个接收器。如果在一个网络中连接的设备超过网络中连接的设备超过3232个，还可以使用中继器。个，还可以使用中继器。 63RS-485RS-485接口接口 RS-485 RS-485标准串行接口总线实际上是标准串行接口总线实际上是RS-422ARS-422A的变型。的变型。它与它与RS-422ARS-422A的不同之处在于：的不同之处在于：两个设备

48、相连时，两个设备相连时，RS-422ARS-422A为全双工为全双工，RS-485RS-485为半双工为半双工；RS-485RS-485可采用可采用一对平衡差分信号线一对平衡差分信号线来连接。在某一时刻，一来连接。在某一时刻，一个发送另一个接收，当用于多站互连时，可节省信号线，便于个发送另一个接收，当用于多站互连时，可节省信号线，便于远距离传送。远距离传送。64RS-485RS-485接口接口RS-485RS-485可采用可采用一对平衡差分信号线一对平衡差分信号线来连接。在某一时刻，一来连接。在某一时刻，一个发送另一个接收，当用于多站互连时，可节省信号线，便于个发送另一个接收，当用于多站互连时，可节省信号线，便于远距离传送。远距离传送。采用采用RS-422ARS-422A实现两点之间远程通信时，需要实现两点之间远程通信时，需要两对平衡差分两对平衡差分电路形成全双工传输电路电路形成全双工传输电路。采用。采用RS-485RS-485进行两点之间远程通信进行两点之间远程通信时，由于任何时候只能有一点处于发送状态，因此发送电路必时，由于任何时候只能有一点处于发送状态，因此发送电路必须由使能信号须由使能信号E E加以控制。加以控制。65RS-485RS-485接口接口 RS-485 RS-485接口允许在多处理器之间用双