通信原理及接口电路设计
TTL电平→RS-232C电平:MC1488
RS-232C电平→TTL电平:MC1489
新型的RS-232C电平转换电路芯片。例如:美国 MAXIM公司生产的MAX RS-232C收发器芯片系列 十分丰富。
MAX220, MAX222, MAX223, MAX225, MAX230, MAX231, MAX232, MAX232A, MAX233, MAX233A, MAX234, MAX235, MAX236, MAX237, MAX238, MAX239, MAX240 ,MAX241, MAX242, MAX243, MAX244, MAX245, MAX246, MAX247, MAX248, MAX249
(1) 采用负逻辑:+5V~+15V——逻辑0 -5V~-15V——逻辑1
+15V +5V
-5V -15V
“0”
转换区
“1”
“0”
转换区
2V噪声容限 “1”
+15V
+3V -3V
-15V
(2) 目的: 补偿传输线上的损耗 抗噪声干扰
(3)RS-232C电平与TTL电平之间的转换 ▪ TTL电平: – +5V:1 – 0V: 0 ▪ RS-232电平: – -15V~-5V: 1 – +5V~+15V:0
B 接收器
发送器
通信线路工作方式示意图
➢数据传输率
▪ 每秒传输的二进制位数,单位为bps(bit per second )也称比特率。
▪ 波特率―――每秒传输的“符号”(也称离散状 态)的个数。
【例如,每秒传送1个符号,则波特率为1波特】
➢数据传输率
▪ 在计算机中,一个“符号”的含义为高、低两种 电平,分别代表逻辑值“1”和“0”,所以每个 符号的信息量为1比特,此时波特率与比特率刚好 一致。
▪ 调制技术 FSK Frequency Shift Keying, PSK Phase Shift Keying PAM Pulse Amplitude Modulation
ADSL——Asymmetric Digital Subscriber Line
非对称数字用户线路,被欧美等发达国家誉为 “现代信息高速公路上的快车”,因具有下行 速率高、频带宽、性能优等特点而深受广大用 户的喜爱,成为继Modem之后的一种全新更快 捷、更高效的接入方式。
(2) 零调制解调器(Null Modem)
1)简单方式 2)正规方式 采用交叉(2-3,20-6)反馈(4-5)方式进行连接
▪全双向标准电缆连接
计算机与Modem相连
机壳地 1
发送数据 2
接收数据
3
终4
请求发送 本
允许发送 5
地
Modem就绪 端6
信号地 7
电话线
8 载波检测 终端就绪
20 呼叫指示
➢串行通信的特点
▪ 数据在单条1位宽的传输线上按时间先后一位一位 地传送;节省传输线(优点);数据传输率较低(缺 点)。
▪ 主要适用于长距离、低速率的通信中。
➢通信线路工作方式
单工方式(Simplex):单行线(one way road)
计算机在进行数据的发送和接收时,线上的数据流动 只有一个方向。
• 如暂无数据发送,用同步字符填充
• 传输速率高,适用于设备间工作速度比较接近 的场合。
同步通信信息格式
同步字符(SYN1) 同步字符(SYN2) 数据(DATA)
➢差错校验
校验:串行通信重要环节,衡量通信系统的 指标
• 奇偶校验(Parity Check )
• CRC校验(Cyclic Redundancy Check )
引脚
1 7 2
3
14
16
15 17 24 4 5 6
20
8
22 21 23 19 13 12
9 10 11 18 25
说明
在无数据信息传输或收/发信息间隔期, RXD/TXD电平为1。辅助信道传输速率较主信道 低。其余同
指示被传输的每个bit信息的中心位置
DTE发给DCE DCE发给DTE DCE发给DTE DTE发给DCE DTE收到满足标准的信号时置位 由DCE收到振铃时置位 由DCE根据数据信息是否有错而置位/复位 指定两种传输速率中的一种
2.3串行通信接口标准
在异步传输方式中,CPU与外部设备的通信必须 遵循两项规定:
(1)对字符格式的规定:字符格式是指字符的编码 形式及其规定。例如:规定每个串行字符由4个部分 组成:起始位、数据位、奇偶校验位以及停止位。
(2)对波特率(Baud Rate)的规定:波特率是 指每秒传输字符的位数。国际上规定了标准波特率 系列,最常用的标准波特率是:110波特、300波 特、600波特、1200波特、l800波特、2400波持、 4800波特、9600波特和19200波特。
异步通信方式传输数据格式:
停止位 或空闲 位
第n个字符 低位
高位
第n+1个字符 空闲位
1… 1
0
1/0 11…1 0 1/0
起始位
5-8位数据 位
奇偶校验 1、1 1 或2位停止位 2
▪同步通信方式 同步通信规程:
• 发送器和接收器使用同一时钟源来同步
• 用二进制序列(同步字符)来表示开始发送有 效数据
暂停数据发送——接收端向发送端发送一 个13H
恢复数据发送——接收端向发送端发送一 个11H
4.机械接口特性
DB-9连接器
DB-25连接器
5
13
9
25
14
6 1
1
▪ 直接连接的最长距离为15米(50英尺) 超过15米需连MODEM
▪ 最高传输速率为20Kbps
5.通信系统结构
(1)全双向标准电缆
RS-232C的接口信号有:数据信号、控制信号和信 号地等,通常使用9芯扁平插头座来连接串行通信 线路。
工业上普遍使用RS-485串行接口标准, 因采用平 衡差分信号线, 故其数据传送率较RS-232C高, 传送距离也长。
单片机有串行口UART, 可以RS-232或 RS-485标 准传输数据。
2.2 串行通信的基本概念
1.数据传送格式
标识
停止位(1/1.5/2)
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 ╳
起始位
数据
校验位
RS232C总线上传输的异步通信典型数据格式
标志位:标识位。一个字符在开始传输前,输出线必 须在逻辑上处于“1”状态。
标识位 起始位 数据位 校验位 停止位
2.电气信号特性(信号电平的规定)
通信接口是各台仪表之间或仪表与PC机之间 进行信息交换和传输的联络装置。
1 概述
通信接口主要有以下类型:
串行通信接口 并行通信接口 USB接口(通用串行总线) 现场总线接口 以太网接口 电力网络 蓝牙技术:无线通信网络
2 串行总线通信
2.1 串行总线介绍 2.2 串行通信的基本概念 2.3 串行通信接口标准 2.4 典型的串行通信接口器件 2.5 串行多机通信
2 串行总线通信
2.1 串行总线介绍
传统的通信接口包括并行和串行通信接口, 控制系统普遍使用串行通信方法。串行通信接口 标准有RS-232C、RS-422、RS-485等。
2.1 串行总线介绍
RS-232C以位串型方式传输数据,1位起始位、 5~8 位ASCII码数据及1~2位停止位,逻辑1的电 平是-15 ~ -5V,逻辑0的电平+5 ~ +15V。
3.接口信号
▪ 标准最初制定时采用25根线
▪ 25个功能引脚仅定义了20个,20个信号分成两 个信道组——主信道组(第一信道)和辅信道 组(第二信道,较少使用)
分类 地线
数据信 号线
定时 信号
线
控 制 线
备 用 线
符号
TXD RXD TXD RXD
RTS CTS DSR DTR DCD
RTS CTS RCD
名称
机架保护地(屏蔽地) 信号地(公共地) 数据发送线
数据接收线
辅助信道数据发送线
辅助信道数据接收线
DCE发送信号定时 DCE接收信号定时 DTE发送信号定时 请求发送 允许发送 DCE装置就绪 DTE装置就绪 接收信号(载波)检测
振铃指示 信号质量检测 数据信号速率选择 辅助信道请求发送 辅助信道允许发送 辅助信道接收检测
右图描述了计算机向设备传 输数据时的硬件流量控制。
PCMCIA
计算机
RS-232
设备
56K
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DSR下降 CTS下降
设备缓冲区快满
计算机暂停发送数据
DSR升高 CTS升高
设备持续处数据 设备缓冲区已降
计算机再向设备发送数据
软件握手(软件方法控制流量) XON/XOFF协议:
未定义,保留供DCE装置测试使用
DB-9 and DB-25 RS-232 Pin Designations
Signal DCD RxD TxD DTR GND DSR RTS CTS RI
DB-9 1 2 3 4 5 6 7 8 9
DB-25 8 3 2 20 7 6 4 5 22
硬件握手使用DSR、CTS、 DTR和RTS四条硬件线路。 其中DTR和RTS指的是计算 机上的RS-232端;而DSR和 CTS则是指带有RS-232接口 的智能设备。通过四条线的 交互作用,计算机主控端与 被控的设备端可以进行数据 的交流,可以通过这四条握 手线的高低电位的变化来控 制数据是继续发送还是暂停 发送。
这种方式下的通信更加可靠,但所用连线较多。 以上三种连接方式又称为Null Modem 连接方式。