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1、串行通信基础知识串行通信基础知识串口信号串口信号nRS-232nRS-422/485串行通信的基本概念串行通信的基本概念n串行通信资料是一个串行通信资料是一个bit一个一个bit地送出地送出,且每个且每个bit表示不表示不是是0就是就是11 bit并行通信的基本概念并行通信的基本概念n一次发送和接收多个一次发送和接收多个Bit,传输一次就可以完成传输一次就可以完成一个一个Byte的容量。传输的效率高的容量。传输的效率高12345678123456781bit1bit1bit1bit1bit1bit1bit1bit串行通信串行通信VSVS并行通信并行通信串行通信串行通信并行通信并行通信通信距离通
2、信距离远远近近搞干扰能力搞干扰能力高高低低传输速度传输速度慢慢快快成本成本低低高高n起始位起始位:总是总是“1”n数据位数据位:5,6,7,8位位n校验校验:None,Odd,Even,Space,Markn停止位停止位:1,1.5(数据位数据位=5),2位位n数据帧长度数据帧长度如果如果N,8,1:数据帧长度为数据帧长度为10位位如果如果E,7,2:数据帧长度为数据帧长度为10位位串行通讯数据格式串行通讯数据格式15, 6, 7, 81, 1.5, 21Unit: bitDataStartParityStopRS232n由电子工业协会（由电子工业协会（EIA）制订并发布工业标准，）制订并发布
3、工业标准，RS-232标准在标准在1962年发布，保证不同厂家产品之间的兼容。年发布，保证不同厂家产品之间的兼容。nRS-232-C接口（又称接口（又称EIARS-232-C）是目前最常用的一种串行）是目前最常用的一种串行通讯接口。通讯接口。nRS-232作用作用:在串行通讯时，要求通讯双方都采用统一的标准接在串行通讯时，要求通讯双方都采用统一的标准接口，使不同的设备进行通讯。口，使不同的设备进行通讯。RS-232-C发展发展n用于串行通讯的标准。用于串行通讯的标准。规定采用一个规定采用一个25个脚的个脚的DB-25连接器连接器对连接器的每个引脚的信号加以规定对连接器的每个引脚的信号加以规定对
4、各种信号的电平加以规定。对各种信号的电平加以规定。nIBM将将RS232简化成了简化成了DB-9连接器连接器n工业控制的工业控制的RS-232一般只使用一般只使用RXD、TXD、GND三条线。三条线。DB25DB9电气特性、逻辑电平电气特性、逻辑电平nEIA-RS-232C对电气特性、逻辑电平和各种信号线功能对电气特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。都作了规定。在在TxD和和RxD上：逻辑上：逻辑1=-3V-15V逻辑逻辑0=+315V在在RTS、CTS、DSR、DTR和和DCD等控制线上：等控制线上：信号有效（接通，信号有效（接通，ON状态，正电压）状态，正电压）+3V+15V信号无效
5、（断开，信号无效（断开，OFF状态，负电压状态，负电压)=-3V-15VUART并行TTL0V5VRS-232信号信号传输传输收发器D0D7DataStopParityStartDataStartParity Stop0V5VRS-232-12V+12VDataStopParityStartDataStartParity Stop-12V+12VTxRxRS-232信号传输及信号波形信号传输及信号波形RS-232接口接口n信号定义：信号定义：TXD、RXD、RTS、CTS、DTR、DSR、DCD、RI、GND（Female/Male定义相反）定义相反）n最高速率：最高速率：115200bpsn
6、RS-232信号信号n典型应用典型应用:PC+交叉电缆交叉电缆+PCn短接短接DCD信号和信号和DSR信号，确保所有应用程序工作，信号，确保所有应用程序工作，比如架装服务器的控制台端口比如架装服务器的控制台端口。RS-232连接类型连接类型ITxDRxDRTSCTSDTRDSRDCDGNDTxDRxDRTSCTSDTRDSRDCDGND接线接线DTE信号信号DTE信号信号RS-232连接类型连接类型IInRS-232信号信号n典型应用典型应用:PC+直连电缆直连电缆+ModemnDCE设备上的设备上的DCD信号一般用作输出信号信号一般用作输出信号TxDRxDRTSCTSDTRDSRDCDGND
7、RxDTxDCTSRTSDSRDTRDCDGND接线接线DTE信号信号DCE信号信号串口信号串口信号nRS-232nRS-422/485RS-232VSRS-422nRS-232通信距离短通信距离短nRS-232通信速率低通信速率低n提出提出RS-422定义了一种平衡通信接口，定义了一种平衡通信接口，数据信号采数据信号采用差分传输方式，它使用二对双绞线，将其中一对用差分传输方式，它使用二对双绞线，将其中一对定义为定义为A，另一对定义为，另一对定义为BRS-422电气特性电气特性n发送驱动器发送驱动器A、B之间的电压差之间的电压差正电平在正电平在+200mv+6V，是一个逻辑状态，是一个逻辑状态
8、负电平在负电平在-200mv-6V，是另一个逻辑状态，是另一个逻辑状态RS-422信号信号n收、发端通过平衡双绞线将收、发端通过平衡双绞线将Txd+与与Rxd+、Rxd-与与Txd-对应相连对应相连大于大于+200mV的电平时输出正逻辑电平的电平时输出正逻辑电平小于小于-200mV时输出负逻辑电平时输出负逻辑电平nMOXA定义定义B为信号正为信号正A为信号负为信号负n|A-B|200mvRS-422特性特性nRS-422传输速率提高到传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到，传输距离延长到1200米米（速率低于（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最时），并允许在一条平衡总
9、线上连接最多多10个接收器。个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输方式，被命名为平衡传输方式，被命名为TIA/EIA-422-A标准。标准。n平衡传输方式平衡传输方式n长度：长度：1200米米n速度：速度：10Mn节点：节点：2、10(广播广播)n线缆类型：线缆类型：4线或线或8线线(带握手信号带握手信号)+GNDRS-422优势与不足优势与不足nRS-422优势优势传输距离远传输距离远传输速率高传输速率高不易受到干扰不易受到干扰nRS-422不足不足点对多点方式只能单向通讯点对多点方式只能单向通讯RS485nEIA又于又于1983年在年
10、在RS-422基础上制定了基础上制定了RS-485标准标准多点双向通讯能力多点双向通讯能力增加发送器的驱动能力和冲突保护特性增加发送器的驱动能力和冲突保护特性扩展了总线共模范围扩展了总线共模范围命名为命名为TIA/EIA-485-A标准标准n由于由于EIA提出的建议标准都是以提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。作前缀称谓。n平衡传输方式平衡传输方式n长度：长度：1200米米n速度：速度：10Mn节点：节点：32、256(加中继器加中继器)n线缆类型：线缆类型：2线线+GND(B+Nois
11、e)(A+Noise)0.2V高高(B+Noise)(B+Noise)-0.2V低低RS-422/485信号信号n差分信号差分信号UART并行TTL0V5V收发器D0D7DataStopParityStartRS-232DataStopParityStartTxBTxARS485信号定义信号定义n4-WireTxDA(-)TxDB(+)RxDB(+)RxDA(-)GNDn2-WireDataB(+)DataA(-)GND2线与线与4线传输线传输n接线：接线：4线全双工线全双工n优势优势1.抗干扰能力强抗干扰能力强2.传输距离长传输距离长(可达可达1.2公里公里)3.支持点对点和多站通讯方式支持
12、点对点和多站通讯方式RS-422信号信号 信号接线 信号TxA RxATxB RxBRxA TxARxB TxBGND GND120120RS-422拓扑结构拓扑结构In点对点点对点Moxa CI-134Tx+(B)Tx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Tx+(B)Tx-(A)PLCRS-485信号信号nRS-422的增强方式的增强方式n与与RS-422兼容兼容n接线接线点对点点对点2线半双工，菊链式连接线半双工，菊链式连接4线全双工，菊链式连接线全双工，菊链式连接RS-4224-线 RS-4852-线 RS-485传输类型传输类型全双工全双工半双工连接类型连接类型点对点
13、多站多站数据流控数据流控无RTS控制或 ADDC控制RTS控制或 ADDC控制可连接设备数可连接设备数32节点32节点32 节点RS-422vs.RS-485RS-485拓扑结构拓扑结构In点对点点对点Moxa CI-134PLCData+(B)Data-(A)Data+(B)Data-(A)120120终端电阻 RS-485拓扑结构拓扑结构IIn2线半双工线半双工Moxa CI-134Data+(B)Data-(A)120120PLC#1PLC#2PLC#3PLC#31Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data-(A)最大1.2公里，32节点RS-485拓扑结构
14、拓扑结构IIn2线半双工线半双工特点特点1.距离可达距离可达1.2公里公里2.抗干扰能力强抗干扰能力强3.低接线成本低接线成本4.同一总线可连接同一总线可连接32个节点，使用中继器最多可达个节点，使用中继器最多可达256个节点个节点优点优点1.低成本低成本缺点缺点1.用户自定义软件协议用户自定义软件协议2.软件开发相对复杂软件开发相对复杂3.软件处理碰撞软件处理碰撞RS-485拓扑结构拓扑结构IIIn4线全双工线全双工Tx+(B)Tx-(A)Rx+(B)Rx-(A)120120PLC#1PLC#2PLC#3PLC#31DE-211Note:1.Tx-(A)2.Tx+(B)3.Rx-(A)4.R
15、x+(B)12 34最大1.2公里，32节点RS-485拓扑结构拓扑结构IIIn4线全双工线全双工特点特点1.距离可达距离可达1.2公里公里2.抗干扰能力强抗干扰能力强3.同一总线可连接同一总线可连接32个节点，使用中继器最多可个节点，使用中继器最多可达达256个节点个节点优点优点1.无碰撞发生无碰撞发生2.易于编程易于编程缺点缺点1.接线成本比接线成本比2线线制制RS-485高高RS-422&RS-485RS-422&RS-485接线接线接线接线RS-422可支持可支持10个节点，个节点，RS-485可支持可支持32个节点个节点拓扑一般采用总线型结构拓扑一般采用总线型结构,不支持环形或星形不
16、支持环形或星形网络网络在构建网络时应注意以下几点在构建网络时应注意以下几点:、采用双绞线作总线、采用双绞线作总线,将各个节点串接起来将各个节点串接起来如下的连接方式如下的连接方式:a,b,c为错误连接为错误连接;d,e,f为正确连接方式为正确连接方式.、注意总线阻抗匹配、注意总线阻抗匹配,否则就会发生信号的反射否则就会发生信号的反射RS-485数据流方向控制数据流方向控制n什么是数据流方向控制什么是数据流方向控制?在一个时间只允许一个设备发送在一个时间只允许一个设备发送如果流控如果流控信号信号时序不对，整个时序不对，整个RS-485网络将不能正常网络将不能正常工作工作n流控的方式流控的方式1.
17、传统的传统的RTS控制控制-内部电路使用内部电路使用RTS信号来决定发送和接收信号来决定发送和接收-无数据发送时，无数据发送时，RTS信号处于清除状态，此时收发器处于信号处于清除状态，此时收发器处于监听模式监听模式-当有数据发送时设置当有数据发送时设置RTS信号，信号，同时断开监听模式同时断开监听模式-当数据发送完成之后清除当数据发送完成之后清除RTS信号，转回监听模式信号，转回监听模式-RTS状态由用户软件控制状态由用户软件控制ADDC(自动数据流控自动数据流控)nADDC2线线RS-485通过硬件准确的切换数据收发状态通过硬件准确的切换数据收发状态nADDC是我们的专利技术是我们的专利技术
18、1.没按键时没按键时,处于监听状态处于监听状态;(数据接收状态数据接收状态)3.确认当前频率空闲确认当前频率空闲,按键讲话对方可以听到按键讲话对方可以听到;(线中上没有数据线中上没有数据,切换状态到数据发送切换状态到数据发送)2.判断当前频率是否有信号判断当前频率是否有信号?(检查线路上是否有数据检查线路上是否有数据)4.话讲完后话讲完后,松开按键松开按键,回到监听状态回到监听状态;(数据接收状态数据接收状态)A AB BADDC(自动数据流控自动数据流控)n当使用当使用2线线RS485时时,最重要的就是要确认数据收发状态最重要的就是要确认数据收发状态.由于由于RS485-2W界界面的一些限制
19、面的一些限制,只有一个节点只有一个节点(在一根在一根2线线RS485总线上总线上)可以在任何时候传可以在任何时候传输信号输信号.这个要传输数据的节点必须把数据发送打开这个要传输数据的节点必须把数据发送打开,在数据发送完之后关在数据发送完之后关闭闭.n有两种方法可以切换数据收发状态有两种方法可以切换数据收发状态.一种是通过软件人为用一种是通过软件人为用RTS信号控制信号控制,另一种是用另一种是用ADDCnADDC可以通过硬件准确地切换数据收发状态可以通过硬件准确地切换数据收发状态,有效地把用软件控制的复杂有效地把用软件控制的复杂时序控制简单化时序控制简单化.ADDCvsNoADDCADDCNoA
20、DDC操作方式操作方式硬件判断线路上是否有数据硬件判断线路上是否有数据软件处理数据流向软件处理数据流向CPU点用率点用率不占用不占用占用占用软件复杂度软件复杂度无无高高通信效能通信效能高高低低接口接口RS-232RS-422RS-485最大距离最大距离( (标准标准) )15M9600bps1.2公里9600bps1.2公里9600bps最大距离最大距离( (Moxa Moxa 实验室测实验室测量结果量结果) )100M 38400bps50M 57600bps20M 115200bps*C168H, 28AWG UL24641.4KM 9600bps1.1KM 38400bp* CP-114
21、I, 28AWG UL2464, 直通电缆， 点对点方式 1.4KM 9600bps 1.1KM 38400bp* DE-211, AWG28 直通电缆, 多站方式，32节点传输距离传输距离n距离距离EIA标准标准/实测性能实测性能RS-232&RS-422&RS-485比较比较类型类型RS-232RS-422RS-4854线线RS-4852线线信号类型信号类型单端单端差分差分差分差分差分差分通讯方式通讯方式全双工全双工全双工全双工全双工全双工半双工半双工距离距离15M9600bps1.2KM9600bps1.2KM9600bps1.2KM9600bps信号定义信号定义TxD,RxD,RTS,
22、CTS,DTR,DSR,DCD,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDDataA,DataB,GND接线成本接线成本高高(8线线)中等中等(5线线)中等中等(5线线)低低(3线线)连接设备数连接设备数两台两台两台两台或或十台十台32台台32台台抗干扰能力抗干扰能力弱弱强强强强强强故障诊断故障诊断容易容易难难难难难难电气参数表电气参数表光电隔离保护光电隔离保护n用用光光的方式把信号隔离开的方式把信号隔离开发光器件发光器件感光器件感光器件DataData光信号光信号光电隔离元件光电隔离元件PCBBoard光电隔离保护光电隔离保护-IsolationPro
23、tectionn原理原理由于电线两端的地电压不同，长距离连接的通讯设由于电线两端的地电压不同，长距离连接的通讯设备会因电压不匹配而造成损坏隔离保护会在线的备会因电压不匹配而造成损坏隔离保护会在线的两端使用光电隔离元件来保护两端的设备不被损坏两端使用光电隔离元件来保护两端的设备不被损坏nSurgeProtectionvs.Isolation Surge : 瞬间异常电压引起的损坏 Isolation : 两端共地不良,EMI及纹波干扰引起的损坏.光电隔离的作用光电隔离的作用n消除两端设备间因地电压差造成的放电消除两端设备间因地电压差造成的放电RS-4852线线GND电平为电平为0VPC的的GND
24、电平为电平为60V光电隔离光电隔离1000m光电隔离的作用光电隔离的作用n隔离干扰信号隔离干扰信号RS-4852线线光电隔离光电隔离大功率电机大功率电机强电强电MOXA光电隔离器光电隔离器什么是什么是USBnUSB(UniversalSerialBus)通用串行总线通用串行总线nUSBIF(USBImplementersForum)负责负责USB标准标准制订制订,其成员包括其成员包括:苹果电脑苹果电脑,惠普惠普,NEC,Microsoft和和Intel.USB1.1&USB2.0nUSB1.1修正了修正了USB1.0出现的问题出现的问题,nUSB1.1是是USB开始普及的最早版本开始普及的最早
25、版本;nUSB2.0在在USB1.1的基础上提高了速度的基础上提高了速度;nUSB的三种速率的三种速率1.5Mbit/s(183KByte/s)低速速率低速速率12Mbit/s(1.4MByte/s)全速速率全速速率480Mbit/s(57MByte/s)高速速率高速速率nUSB的传输距离的传输距离USB1.15mUSB2.01.5mUSB的特点的特点n方便方便,即插即用即插即用(PNP)n高传输速率高传输速率n无须占用无须占用IRQ和和I/O地址地址n应用范围广应用范围广USB接头接头加固型加固型加固型加固型的的的的USBTypeB15NUSBTypeB15N接头接头接头接头USB供电供电n
26、USB接口可提供接口可提供5V500mA的电流的电流n我们一到四串口的产品都可以通过我们一到四串口的产品都可以通过USB供电正常工作供电正常工作(除除1450外外)接口类型回顾接口类型回顾nRS-232nRS-422nRS-4854线线nRS-4852线线n双绞线双绞线n光纤光纤RS-232RS-422/485RJ45双绞线接头光纤接头ST为什么需要转换器为什么需要转换器n信号转换信号转换n介质转换介质转换n延长距离延长距离n提供光电隔离保护提供光电隔离保护n提高抗干扰能力提高抗干扰能力功能功能&型号型号nRS-232toRS-422/485串口信号转换串口信号转换TCC-80,TCC-80I
27、TCC-100,TCC-100InRS-422/485延长距离延长距离:TCC-120,TCC-120In串口到光纤串口到光纤,介质转换介质转换&延长距离延长距离TCF-90TCF-142n以太网到光纤以太网到光纤,介质转换介质转换&延长距离延长距离IMC-21IMC-101,IMC-101Gn隔离保护隔离保护:RS-232toRS-232orRS-422/485toRS-422/485TCC-82,TCC-120ITCC-80I,TCC-100I人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。
