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串口通信

2012-11-12 22页 ppt 793KB 27阅读

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串口通信null计算机串行通信基础 计算机串行通信基础 随着多微机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及,计算机的通信功能愈来愈显得重要。计算机通信是指计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。 一、物理接口标准 二、软件协议物理接口标准物理接口标准串行通信接口电路一般由可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIA与TTL电平转换器以及地址译码电路组成。其中,串行接口芯片,随着大规模继承电路技术的发展,通用的同步(USRT)和异步(UART)接口芯片种类越来越多,如下表所示。它们的基本功能是类似的,都能实现上面提出的串行通信接口基本...
串口通信
null计算机串行通信基础 计算机串行通信基础 随着多微机系统的广泛应用和计算机网络技术的普及,计算机的通信功能愈来愈显得重要。计算机通信是指计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换。 一、物理接口 二、软件物理接口标准物理接口标准串行通信接口电路一般由可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIA与TTL电平转换器以及地址译码电路组成。其中,串行接口芯片,随着大规模继承电路技术的发展,通用的同步(USRT)和异步(UART)接口芯片种类越来越多,如下表所示。它们的基本功能是类似的,都能实现上面提出的串行通信接口基本任务的大部分工作,且都是可编程的。才用这些芯片作为串行通信接口电路的核心芯片,会使电路结构比较简单。nullnull 串行通信接口标准 一、RS-232C接口 RS-232C是EIA(美国电子工业协会)1969年修订RS-232C标准。RS-232C定义了数据终端设备(DTE)与数据通信设备(DCE)之间的物理接口标准。 1、机械特性 RS-232C接口规定使用25针连接器,连接器的及每个插针的排列位置都有明确的定义。(阳头)null2、功能特性null远距离通信   第1和第2中情况是属于远距离通信(传输距离大于15m的通信)的例子,故一般要加调制解调器MODEM,因此使用的信号线较多。注意:在以下各图中,DTE信号为RS-232-C信号,DTE与计算机间的电平转换电路未画出。   1、采用Modem(DCE)和电话网通信时的信号连接:   若在双方MODEM之间采用普通电话交换线进行通信,除了需要2~8号信号线外还要增加RI(22号)和DTR(20号)两个信号线进行联络,如图1所示。 null近程通信连接 null无Modem时,最大通信距离按如下方式计算:   RS-232C标准规定:当误码率小于4%时,要求导线的电容值应小于2500PF。对于普通导线,其电容值约为170PF/M。则允许距离L=2500PF/(170PF/M)=15M   这一距离的计算,是偏于保守的,实际应用中,当使用9600bps,普通双绞屏蔽线时,距离可达30~35米。 null5、RS-232C电平与TTL电平转换驱动电路null RS232通讯协议基本结构波特率 9600 bit/s,8bit,1位停止,无校验位 格式 0EBH,地址,命令,长度(n),数据1,---数据n,冗余 说明: 0EBH为帧起始位 长度小于输出端口数 冗余=地址+命令+长度+数1+---+数n 如果冗余=0EBH,为防止与帧起始位相同,则发送反码,即冗余=14H 当接收正确时, 1) 在命令1,2,5,6时,回送 0EBH,地址,命令,01H,0FAH,冗余,并执行命令。 2) 在命令3,4,7时,回送相应信息。 当接收不正确时, 1) 地址正确,冗余不正确,回送0EBH,地址,命令,01H,0F5H,冗余。 2) 地址不正确,不回送任何信息。 null6、采用RS-232C接口存在的问题 1、传输距离短,传输速率低 RS-232C总线标准受电容允许值的约束,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、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、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。null二、RS-422A接口 RS-422A输出驱动器为双端平衡驱动器。如果其中一条线为逻辑“1”状态,另一条线就为逻辑“0”,比采用单端不平衡驱动对电压的放大倍数大一倍。差分电路能从地线干扰中拾取有效信号,差分接收器可以分辨200mV以上电位差。若传输过程中混入了干扰和噪声,由于差分放大器的作用,可使干扰和噪声相互抵消。因此可以避免或大大减弱地线干扰和电磁干扰的影响。RS-422A传输速率(90Kbps)时,传输距离可达1200米。 null三、RS-485接口 RS-485是RS-422A的变型:RS-422A用于全双工,而RS-485则用于半双工。RS-485是一种多发送器标准,在通信线路上最多可以使用32 对差分驱动器/接收器。如果在一个网络中连接的设备超过32个,还可以使用中继器。 RS-485的信号传输采用两线间的电压来表示逻辑1和逻辑0。由于发送方需要两根传输线,接收方也需要两根传输线。传输线采用差动信道,所以它的干扰抑制性极好,又因为它的阻抗低,无接地问题,所以传输距离可达1200米,传输速率可达1Mbps。null RS-485是一点对多点的通信接口,一般采用双绞线的结构。普通的PC机一般不带RS485接口,因此要使用RS-232C/RS-485转换器。对于单片机可以通过芯片MAX485来完成TTL/RS-485的电平转换。在计算机和单片机组成的RS-485通信系统中,下位机由单片机系统组成,上位机为普通的PC机,负责监视下位机的运行状态,并对其状态信息进行集中处理,以图文方式显示下位机的工作状态以及工业现场被控设备的工作状况。系统中各节点(包括上位机)的识别是通过设置不同的站地址来实现的。软件通信协议 软件通信协议 所谓通信协议是指通信双方的一种约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定,通信双方必须共同遵守。因此,也叫做通信控制,或称传输控制规程,它属于ISO‘S OSI七层参考模型中的数据链路层 通信有并行通信和串行通信两种方式。在多微机系统以及现代测控系统中信息的交换多采用串行通信方式。 null计算机通信是将计算机技术和通信技术的相结合,完成计算机与外部设备或计算机与计算机之间的信息交换 。可以分为两大类:并行通信与串行通信。 并行通信通常是将数据字节的各位用多条数据线同时进行传送 。并行通信控制简单、传输速度快;由于传输线较多,长距离传送时成本高且接收方的各位同时接收存在困难。 null串行通信是将数据字节分成一位一位的形式在一条传输线上逐个地传送。串行通信的特点:传输线少,长距离传送时成本低,且可以利用电话网等现成的设备,但数据的传送控制比并行通信复杂。 null1,异步通信协议的实例——起止式异步协议 异步通信的特点:不要求收发双方时钟的严格一致,实现容易,设备开销较小,但每个字符要附加2~3位用于起止位,各帧之间还有间隔,因此传输效率不高。图3null 异步通信是以字符(构成的帧)为单位进行传输,字符与字符之间的间隙(时间间隔)是任意的,但每个字符中的各位是以固定的时间传送的,即字符之间不一定有“位间隔”的整数倍的关系,但同一字符内的各位之间的距离均为“位间隔”的整数倍。null二、串行通信的传输方向 1、单工 单工是指数据传输仅能沿一个方向,不能实现反向传输。 2、半双工 半双工是指数据传输可以沿两个方向,但需要分时进行。 3、全双工 全双工是指数据可以同时进行双向传输。 单工 半双工 全双工null五、传输速率与传输距离 1、传输速率 比特率是每秒钟传输二进制代码的位数,单位是:位/秒(bps)。如每秒钟传送240个字符,而每个字符格式包含10位(1个起始位、1个停止位、8个数据位),这时的比特率为: 10位×240个/秒 = 2400 bps null2、传输距离与传输速率的关系 串行接口或终端直接传送串行信息位流的最大距离与传输速率及传输线的电气特性有关。当传输线使用每0.3m(约1英尺)有50PF电容的非平衡屏蔽双绞线时,传输距离随传输速率的增加而减小。当比特率超过1000 bps 时,最大传输距离迅速下降,如9600 bps 时最大距离下降到只有76m(约250英尺)。
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