电力通信规约

RS-232C接口标准


在 串 行 异 步 通 信 接 口 中 ， 应 用 最 为 广 泛 的 当 属 RS232C 接 口 。 这 是 电 子 工 业 协 会 （ EIA, Electronic Industry Association）于1969年为解决数据终端设备 （DTE）和数据通信设备（DCE）之间的接口问题而发 表的推荐标准。 该标准一方面规定了接口的电气特性，包括信号的逻 辑电平、最高数据传输率、发送和接收电路的特性等 规定；另一方面规定了接口的机械特性，包括用于连 接的插头、插座的尺寸、插脚数，引脚分配、插脚与 插孔的尺寸等；另外该标准还对信号的功能进行了描 述，包括对各信号的名称、方向和相互关系的说明。
异步通信的特点-2



异步通信不需要位同步措施，因而它的发送器和接 收器的硬件设计都比较简单，但这同时也带来了传 码效率较低的问题（在异步方式下，每传送一个字 符至少需要传送20％的额外控制信息）。 另外在抗干扰性能方面与同步方式相比，也稍差一 点，尤其当干扰发生在启动位附近时，有可能导致 误启动（即误同步），会产生比较严重的后果。 但由于异步通信的简单易行、通用性好、软件编制 相对简单等优点，异步通信方式在计算机数据通信 当中应用的还是十分广泛的。
异步方式与同步方式比较，具有电路简单、不需要位同 步措施、通用性好等优点。 由于异步通信方式是把传输的字符看作一个独立的信息 单位，每个字符在信息流中出现的相对时间是任意的， 所谓异步就是针对这一点讲的。而每个字符中的各位， 则以固定的时钟频率传送。为此在进行数据传输时，它 必须为每个字符都加上启动位、停止位和奇偶校验位 （如果需要），构成一个完整的通信字。 因此这种协议是以通信字符为单位的起止通信协议，其 实质是在字符内部是同步的，而在字符之间是异步的。
同步通信的缺点



同步通信方式与异步方式比较，最主要的缺点是结构 比较复杂。为了保持在整个通信过程中的同步，这种 方式在硬件电路上需要设置专用的同步锁相电路，来 实现接收端和发送端的时钟同步，因而它的接收器和 发送器的电路设计要比异步方式复杂的多； 其次，在通信控制软件的编制上，同步通信的程序也 要比异步通信程序复杂； 此外在 1 对 N 的多收发站通过同一信道进行半双工通 信的系统中，当更换发送站时，接收端的跟踪锁相将 是十分困难的，因此不便于实现1对N的通信。
RS-232C的接线
RS-232C通讯数据格式
RS-232C接口的优缺点



RS-232C接口的最大优点是简单易于实现、通用性好， 现在几乎所有的计算机及终端设备都配备有这种接 口，而且使用一些廉价的器件可以非常方便地构成自 己的RS-232C接口。 但是由于这种接口在电气性能方面，采用以电压表示 信号的方法，并且信号电压对地是对称的，在它的发 送器和接收器之间具有公共的信号地线，就使得共模 干扰不可避免地耦合到信号系统中。为了降低信道上 噪声干扰的影响，该标准采用了较高的信号电平来表 示信号。 该标准的传输频率最多只能到20kbps，并且传输距离 最大为15米。
适用范围
串行通信适用于传输速度要求较低、信息传输量 相对较少、传输距离要求较远的数据传送。 并行通信适用于短距离的、快速的、大传输量的 数据传送。
串行通信接口标准
RS-232C接口标准 RS-422A接口标准 RS-485接口标准
串行通信接口的任务
（1）进行串/并转换 （2）实现串行数据格式化 （3）可靠性检验 （4）实施接口与DCE(数据通信设备)之间联络控 制
RS-422A和RS-232C的驱动方式
RS-422A和RS-232C的性能
主 要 特 性 最 大 线 长（M） 最大通信速率 （Bit/s） 接收端的最小电压 （V） 接口供电电源 信号电平兼容性 RS-232C 15 20K 1.5（单端） 12V 需要电平转换专用 芯片 RS-422A 600 10M 0.1（差分） +5V 不需要电平转换专 用芯片
串行通信（图）
1 00 1 00 1 0
计算机
发送
计算机 或外设
串行通信方式示意图
并行通信方式示意图
并行通信接口的特点
(1) 并行接口是在多根数据线上，以数据字节 （字）为单位与输入/输出设备或被控对象传 送信息的。如: 打印机接口，A/D、D/A转换器 接口，开关量接口，控制设备接口等。 在实际应用中，凡在CPU与外设之间同时 需要两位以上信息传送时，就可以采用并行 口。并行口适用于近距离传送的场合。 (2) 并行传送的信息，不要求固定的格式，这与 串行传送的信息有数据格式的要求不同。
3. 抗干扰编码

概念 差错控制方式 常用检错码
抗干扰编码的概念



抗干扰编码 ：采用可靠、有效的编码以 发现或纠正数字信号在传输过程中由于 噪声干扰而造成的错码。 接收端经过译码，能查出码组中存在差 错，但不知其确切位置的，叫作检错译 码。 能判断差错位置并加以纠正的，叫作纠 错译码。
性 能 RS-232C 单 端 RS-422A 差 分 1发、10 收 600M 10Mbps RS-485 差 分 32发、32收 600M 10Mbps
驱 动 模 式
允许连接发送器和接收 1发、1收 器的数量 最大允许电缆长度 最大允许通信速率 15M 20Kbps
2. 异步通信的特点


RS-422A接口标准


EIA于1975年又提出了一种推荐标准RS-422A。它同RS-232C 的最大区别在于，不是采用信号电平来传送信号，而是利用 两条信号线之间的差分电压来表示信号。 这是一种双端传输的平衡接口，所谓平衡驱动是指通信往返 信道的组成是完全对称的，而且平衡信道的往返信号线都不 接地。而不平衡驱动的往返信道是不对称的，由于RS-232C的 信道一方是信号线，另一方是地线，所以它是不平衡接口。 对RS-422A接口而言，其发送通道和接收通道各有两条信号线 （在半双工情况下可以只有两条信号线），接收器是接收来 自双端驱动器相反极性的差分信号。 RS-422A的最大优点是差分信道的抗噪声能力强，可以使信号 传输较远的距离，同时由于噪声效应的降低，使得通信速率 可以大幅度地提高。
同步通信的概念


同步通信和异步通信一样，也是串行通 信中应用较为广泛的一种通信模式。 所谓同步串行通信是指通信双方在建立 起正常的通信联系之后，在整个通信过 程中收发双方始终保持同步状态，即通 信收发双方始终以完全相同的频率、相 同的相位工作。
同步通信的特点



同步通信与串行通信方式比较，其最主要的不同点在于同步 通信不仅仅是在传送的数据字符中间的每一位需要保持同 步，而且在传送的每个字符之间也都应始终保持同频同相传 输，因此它是一种完全的同步通信方式。 同步通信是以固定的时钟频率来管理信道中数据流的传输， 不仅对于每个传送字符的各数据位进行管理，而且也管理各 字符间的定时，因而在数据传输时，只需要把若干个字符组 织成一个字符块（Block），而只在字符块的起始和结束的位 置加上控制信息就可以了（帧同步字）。这样当字符块的长 度增加时，这种必须传送的额外控制信息在全部传送信息量 中所占的比例就会降低。 同步通信的通信速率可以比异步方式高， 同步通信的抗干扰能力和检错纠错能力也优于异步方式。
RS-232C的电气特性



RS-232C是采用双极性不归零脉冲来表示所传送数 据信号的，也就是说，它的信号电平对地是对称 的。以-3V ~ -15V电平代表二进制的逻辑1；而以 +3V ~ +15V电平代表二进制的逻辑0。 由于RS-232C采用负逻辑电平表示信号，与TTL电平 完全不兼容，因此需要专用的芯片来实现电平的转 换，这种转换芯片有MC1488/MC1489和 MAX232/ICL232等。 RS232C接口的通讯距离15米，速率20Kbps
PC机的并行通信口标准




SPP即标准并行口(Standard Parallel Port)。 SPP主要 用来从计算机向打印机输出数据。一次输出8bit字 节，但输入只有5条线。 EPP即增强并行口(Enhanced Parallel Ports)。双向 八位口，有地址选通信号和数据选通信号来区分数据 类型。速率在500kB/s到2MB/s之间。 ECP即扩展功能端口(Extended Capabilities Ports)。 双向八位口。ECP采用压缩技术和DMA方式来双向传 输数据,其传输速率可达2MB/s。 486计算机及以后的计算机主板上都配置了支持EPP 和ECP的并行口。
RS-485接口标准

为了满足分布式系统中的多点通信问 题，EIA于1983年又提出了一种RS-485 推荐标准。该标准同RS-422A标准一样， 也是采用平衡驱动的差分信号进行数据 传输，但可以在半双工的通信模式下， 实现多点通信的要求，
RS-485网络
RS232/RS422/RS485的比较
DB9连接器的引脚名称
引脚编 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 电路符号 CA BB BA CD SG CC CA CB CE 接口电路名称 数据载波监测 数据接收 数据发送 数据终端就绪 信号地线 数据设备就绪 请求发送 发送允许 振铃指示 DCD RxD TxD DTR AG DSR RTS CTS RI 说 Carrier Detected Received Data Transmitted Data Data terminal Ready Signal Ground Data Set Ready Request To Send Clear To Send Ring Indicator 明
EPP并行口引脚定义
串行通信和并行通信的特点
串行通信的传送速度要小于并行方式，但是当通 信距离比较远时，一方面可以降低通信信道的 投资，另一方面是便于对信号进行调制和解 调。因此在远距离通信中，毫无例外的都是采 用串行通信方式。 并行通信可以达到比串行通信高得多的信息传输 率，而且目的设备不需要翻译或修改就可以直 接使用接收到的数据。但其缺点是所需信号传 输线的代价较高，会随着传送距离的增加而急 剧增加，而且不便于实现调制和解调。
RS-232C的机械特性


在 RS-232C 标准中规定采用DB-25 型（即D型25针）连接器做 为接口连接器。在25 条信号线中，经常用到的信号线只有几 条，实用中最简单的双向通信连接方式只需三条连接线。 现在有些计算机将 RS-232C 标准 25 针的连接器简化为 9 针 D型 连接器。注意在9针连接器中，数据发送和数据接收的引脚定 义正好与25针连接器的定义相反。
电力通信规约基础
1. 2. 3. 4.
串行/并行概念 异步/同步概念 抗干扰编码（差错控制） 电力通信规约
1. 串行通信

串行通信与并行通信 串行通信接口 异步通信与同步通信 同步通信
串行通信与并行通信
按照数字信号码元排列方法的不同： 串行通信：数据各位按照时间顺序一位一位依次传 送。 并行通信：数据各位同时传送。
差错控制方式-2



三、自动要求重传(ARQ) 发送端发送可检错的码字，接收端根据编码规则检 错，并通过反馈信道将判决结果返送发送端，若有错 则发送端重新发送，直到接收端确认无错为止。 性能：它要求一个反馈信道，若干扰严重，重传次数 增加，通信连贯性差，效率低，但只用了检错方式， 编码、译码器较简单，选用适当的编码规则，可使未 检出错误的概率变的非常小。 四、返送重传 接收端将收到的信息原封不动地返送给发送端，传 输效率更低，可靠性提高。
差错控制方式-1



Байду номын сангаас
一、循环传送检错 同一信息源的信息周期性地循环传送 发送端将有关的信息进行抗干扰编码后，发送出去。 接收端经检错译码器判断有无错误，无错则数码可 用，有错则丢弃不用。 传送方式简单，较易实现。 二、前向纠错(FEC) 发送端进行信息的纠错编码，并发送，接收端对其进 行纠错译码 优点：不需反馈 缺点：译码器较复杂
差错控制方式-3