工业网络技术 第4章 通用串口端口数据通信

工业控制网络（现场总线）主讲教师：ddf

第4章通用串行端口数据通信4.1RS232接口4.2RS422/485接口4.3USB技术本章主要内容第4章通用串行端口数据通信RS-232D

接口4.1RS232接口RS-232串行通信接口，是计算机系统中最常见的标准接口，最常用的方法：

PC机与MODEMPC机与鼠标之间不仅如此，利用RS-232C接口还可以连接多种设备，它是连接数据通信设备（DCE）与数据终端设备（DTE）之间的串行通信标准总线。

EIA-232D接口美国电子工业协会EIA制订的物理接口标准，也是目前数据通信中应用最广泛的一种标准。前身是RS-232-C物理接口标准。机械特性

DB25连接器DB9连接器4.1RS232接口4.1RS232接口电气特性

EIA-232-D电气特性采用负逻辑。－5～－15V，表示逻辑“1”；＋5～＋15V，表示逻辑“0”。EIA-232-D的逻辑电平与TTL电平不兼容，必须进行电平转换。

非平衡电气连接方式4.1RS232接口电气特性

发送端接收端噪声干扰4.1RS232接口接口特性

4.1RS232接口

近距离通信

最简接线（3线制）标准接线（7线制）最简接线：无硬件握手方式4.1RS232接口

近距离通信

标准接线：全握手方式4.2RS422/485接口1．RS-423A接口

RS-423A接口是为克服RS-232C接口抗干扰能力差而设计，RS-423A接口采用了单端发送、双端接收的传送方式，如图所示。

4.2RS422/485接口2．RS-422A接口

RS-422A接口采用双端发送双端接受的传送方式。

4.2RS422/485接口3．RS-485接口

RS-485接口也是采用双端发送双端接受的传送方式。它与RS-422A接口是兼容的，是RS-422A的简化，但是它的线路中可以有多个发送器，每个发送器可以驱动多个负载设备，在传送的两端都要配备平衡电阻。利用RS－485接口，可以在传输中实现多个发送器和多个接收器共用一条线路（1对），组成一个485网络，但只能实现半双工的双向通信，这足以满足大多数工业控制网络的要求。

EIA-485与EIA-232

4.2RS422/485接口EIA-232最大传输距离15m，最大传输速率19.2Kbps，最多2个节点。

EIA-485最大传输距离1200m，最大传输速率10Mbps，最多32个节点。

EIA-485更适合工业通讯。

EIA-485电气特性

4.2RS422/485接口EIA-485-D电气特性采用正逻辑。＋2～＋6V，表示逻辑“1”

－2～－6V，表示逻辑“0”。接口信号电平比EIA-232-D降低了，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。

平衡差分电路，能够抑制噪声。4.2RS422/485接口

EIA-485电气特性

RS485的信号发送端会先分解成正负的两条线路；当到达接收端后，再将信号相减还原成原来的信号。这种方式可以有效的抑制噪声，适用于工业数据通讯。发送端信号：

DT=(D+)－(D-)

DT：发送端原始信号；

D+、D-：差分后信号。如果无噪声干扰，接收端信号：

DR＝(D+)－(D-)=DT

4.2RS422/485接口

EIA-485电气特性

如果存在噪声干扰，传输线上信号电压分别成为

(D＋)＋Noise和(D-)＋Noise；如果接收端接收此信号，并计算电压差：

DR＝[(D＋)+Noise]-[(D-)＋Noise]＝(D+)-(D-)＝DT与发送端信号相同4.2RS422/485接口

EIA-485的网络连接

网络拓扑

半双工通信时，采用总线形或树形拓扑。

EIA-485规定，每个网段最多连接32个负载。如果超过32个，需要添加中继器。主从介质访问控制方式

网段的一个节点被指定为主节点，其他节点为从节点。由主节点负责控制网段上所有的通信连接。从节点不能主动发起通信。为保证每个从节点都有机会传送数据，主节点需要对从节点依次逐一轮询。主节点不停地传送报文给从节点，并等待从节点的应答报文。4.2RS422/485接口

主从通信示例

ControllerDrive1SensorDrive3Drive2DataAcquisitionHMIAnalogI/O4.3USB技术1．USB接口技术简介

USB是英文UniversalSerialBUS的缩写，中文含义是“通用串行总线”。从1994年发表USB版本以后，USB版本经历了多年的发展，已经发展为3.0版本，成为当前电脑中的标准扩展接口。当前主板中主要采用USB1.1和USB2.0，各USB版本间能很好的兼容。USB用一个4针插头（USB3.0标准为9针）作为标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，最多可以连接127个外部设备，并且不会损失带宽。

USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。4.3USB技术1．USB接口技术简介USB需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。当前的主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组，主板上也安装有USB插座，而且除了背板的插座之外，主板上还预留有USB插针，可以通过连线接到机箱前面作为前置USB接口以方便使用，而且USB接口还可以通过Hub扩展出更多的接口。USB具有传输速度快，使用方便，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、MP3机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、USB网卡、ADSLModem、CableModem等，几乎所有的外部设备。USB自从1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成为当今个人电脑和大量智能设备的必配的接口之一。

4.3USB技术2．USB的版本第一代：USB1.0/1.1的最大传输速率为12Mbps。1996年推出。第二代：USB2.0的最大传输速率高达480Mbps。USB1.0/1.1与USB2.0的接口是相互兼容的。第三代：USB3.0最大传输速率5Gbps,向下兼容USB1.0/1.1/2.03．USB的应用

USB是一个使计算机周边设备连接标准化、单一化的接口，其规格是由Intel、NEC、Compaq、DEC、IBM、Microsoft、NorthernTelecom联系制定的。一个USB接口理论上可以支持127个装置，但是目前还无法达到这个数字。其实，对于一台计算机，所接的周边外设很少有超过10个的，因此这个数字是足够我们使用的。

4.3USB技术4.USB接口速度：USB2.0有高速、全速和低速三种工作速度，高速是480Mbit/s，全速是12Mbit/s，低速是1.5Mbit/s。全速和低速是为兼容USB1.1和USB1.0而设计的，因此选购USB产品时不能只听商家宣传USB2.0,还要搞清楚是高速、全速还是低速设备。U