第四讲-物理层的常用标准 1
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差分电路的优点：抑制噪声。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.1 EIA-485的技术参数
EIA-232、EIA-422、EIA-485接口标准的主要指标比较。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.2 EIA-485的内部电路
节点还应该能检测出通信出错，即当没有收到它采用了EIA-485的收发器芯片 75176，采用MAX233用作电平转换。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.5 EIA-485的网络连接
2、网络的拓扑 总线拓扑和树形拓的连接示意图如下。如果485网络中的每个节点都具有全双工
EIA还规定了插头应装在口DTE上，插座应装在DCE。当终端或 计算机与调制解调器相连时就非常方便。然而当两台计算机通过EIA232串行接口直接相连时，就会有点麻烦。例如，这台计算机通过引 脚2发送数据，但仍然传送到另一台计算机的引脚2，这就使对方无法 接收。为了不改动计算机内标准的串行接口线路，可以采用虚调制解 调器的方法。所谓虚调制解调器就是一段电缆，具体的连接方法如图 所示。这样对每一台计算机来说，都好像是与一个调制解调器相连， 但实际上并没有真正的
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.1 EIA-485的技术参数
EIA-485接口标准采用平衡差分电路，是它的最大特点。其中一根 导线上的电压是另一根导线上的的电压取反。接收器的输入电压为这两 根导线电压的差值VA-VB。
EIA-485接口标准是EIA-422接口标准的变型。 EIA-422采用2对平 衡差分电路， EIA-485采用1对平衡差分电路。
课程名称：控制网络与系统集成 英文名称：Control Network and System Integration
源自文库第四讲（一）
地点：三号楼409室 电话：13503046988 Email：Ldchen@scut.edu.cn
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.1 串行通讯 4.1.1 概述
1、参与通信的两台和多台设备共享一条物理通路。发送者依次一位 一位的发送一串数据信号，按一定的约定规则未接收者所接受。 2、如何保证到达目的地，需要一定的措施。 3、串行端口所连接的设备在功能和型号上都不相同，除了等待接收 数据信号外，还有其他功能。例如：采集单元、控制器等。 4、保证串行通信的一般方法：
4.1.6 轮询
通过周期性地获取特征或信号来读取数据或发现是否有事件发生的工作 过程称为轮询。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.1 串行通讯 4.1.7 差错检验
通过差错检验来判断所接收的数据是否正确。
校验方法： 冗余数据检验 奇偶校验 校验和字节 循环冗余校验
第四讲 物理层的常用标准 （一）
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.5 EIA-485的网络连接
1、网络的机械电气接口 EIA-485本身只是规定了物理接口的机械、电气特性等，并没有对通信中的链路
连接、网络控制权问题做出相关规定，在实际应用中，由485端口所形成的485网络往 往还需要同自定义通信协议或其他规范中的高层通信协议结合使用。485规范只是某些 工业数据通信标准的组成部分。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.4 EIA-485与EIA232的转换连接
采用了EIA-485的收发器芯片75176，采用MAX233用作电平转换。将232端口的 发送数据TxD、接收数据RxD、请求发送信号RTS这3根信号线通过MAX233接到75176 的相应位置，就完成了EIA—232到EIA-485端口的转换。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.2 EIA-232的主要特点
●在机械特性方面，EIA-232使用了25根引脚的D形插头座。 ●在电气性能方面，它采用的是负逻辑。逻辑“0”相对于信号地为 +3V~+15V的电压，而逻辑“1” 相对于信号地为-3V~-15V的电压。 当连接电缆线的长度不超过15m时，允许数据传输速率不超过20kb/s。 ●EIA-232的功能特性与CCITT的V.24建议书一致。它规定了什么电路 应当连接到25根引脚中的哪一根以及该引脚的作用。如图所示画25根 引脚的作用。 ●有时只用图中的9个引脚(将“保护地”除外)制成专用的9芯插头， 供计算机与调制解调器的连接使用。
连接握手的的方式：软件或硬件。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.1 串行通讯 4.1.4 确认
接收方为表明已经收到而向发送方回复信息的过程。 发送方可以根据接收方的接受方师傅收到确认信息来采取相应的措施。 并不是都需要回复
4.1.5 中断
中断是一个信号，它通知CPU有需要立即响应的任务。每个中断 请求对应一个连接到中断和中断控制器的信号。通过自动检测端口事 件发现中断并转入中断处理。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.3 EIA-232的主要特点
调制解调器连接方法
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.4 DTE通过EIA-232的进行通信的过程
两个DTE通过DCE进行通信的例子
① DTE-A将引脚20“DTE就绪”置为ON，同时通过引脚2“发送数据”向DCE-A传送电话号码信号。 ② DTE-B将引脚22“振铃指示”置为ON，通知DTE-B有入呼叫信号到达(在振铃的间隙以及其他时间，振铃指示均为OFF状态)。 DTE-B将其引脚20“DTE就绪”置为ON。 DCE-B接着产生载波信号，并将引脚6“DCE就绪”置为ON，表示已准备好接收数据。 ③ 当DCE-A检测到载波信号时，将引脚8“载波检测”和引脚6“DCE就绪” 都置为ON，以便使DTE-A知道通信电路已经建立。 DCE-A还可通过引脚3“接收数据”向DTE-A发送在其屏幕上显示的信息。 ④ DCE-A接着向DCE-B发送其载波信号，DTE-B将其引脚8“载波检测”置为ON。 ⑤ 当DTE-A要发送数据时，将其引脚4“请求发送”置为ON。 DCE-A作为响应将引脚5“允许发送”置为ON。 然后，DTE-A通过引脚2“发送数据”发送其数据。 DCE-A将数字信号转换为模拟信号向DCE-B发送过去。 ⑥ DCE-B将收到的模拟信号转换为数字信号经过引脚3“接收数据”向DTE-B发送。
EIA-485内部电路中TTL输入 为“1”时，Q1、Q4、Q6和Q7打 开，A线电压高于B线；
反之， EIA-485内部电路中 TTL输入为“0”时，Q2、Q3、Q5 和Q8打开，B线电压高于A线。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.3 EIA-485的端口连接
1、EIA-485的半双工连接 EIA-485端口连接大部分采用的半双
工连接，差分总线收发器采用SN75176。 终端电阻120欧，消除信号的反射。 特征阻抗与导线的直径、导线间相对
距离以及导线的绝缘类型有关。 特征阻抗值与导线的长度无关，一般
双绞线的特征阻抗为100-150Ω 在一个半双工连接中，在同一时间内
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.1 概述
EIA-232-E是美国电子工业协会EIA制订的著名物理层标准。是由 1962年制订的标准RS-232，经5次修改后于1991年形成的版本。简称 为EIA-232。
EIA-232-E是美国电子工业协会EIA制订的著名物理层标准。它最 早是1962年制订的标准RS-232。这里RS表示EIA一种“推荐标准”， 232是个编号。在1969年修订为RS-232-C，C是标准RS-232以后的第 三个修订版本。1987年1月，修订为EIA-232-D。1991年又修订为EIA232-E。由于标准修改得并不多，因此现在很多厂商仍用旧的名称。 有时简称为EIA-232，更简单的说法是：“232接口”。
只能有一个驱动器工作。 所有EIA-485的接口芯片上都必须包
括限流和过热关闭功能，以便在发生线竞 争时保护芯片。
EIA-485端口的半双工连接
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.3 EIA-485的端口连接
2、EIA-485的全双工连接 两点之间传送不会有问题，多点间共享信号通路时，必须解决网络控制权的问题。
1）设置通信帧的起始、停止位； 2）建立连接握手； 3）实行对接收数据的确认； 4）使用中断或轮询检测、接收数据信息； 5）数据缓存以及错误的检查
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.1 串行通讯 4.1.2 通信帧的起始、停止位
一个典型的串行通信帧结构：1个起始位，8个数据位，1个校验位， 1个停止位。
没有数据传输时，线路处于高电平。 2）建立连接握手；
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.1 串行通讯 4.1.3 连接握手
问题： 参与通信的两台和多台设备中。接收方通过通信帧的起始位知道
要接受的信号到来，但发送方不能知道和确认接收方是否做好了接收 的准备。
连接握手：发送方在发送信息之前发送一个特定的握手信号，接收方 收到后回应发送者，表明接收方做好准备。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.2 EIA-232是DTE与DCE之间的接口标准
●数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)：具有一定的数据 处理能力以及发送和接收数据能力的设备。 例如：DTE可以是一台计算机或一个终端，也可以是各种的I／O设备。 ●数据电路端接设备DCE(Data Circuit-terminating Equipment)： 负责在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建 立、保持和释放数据链路的连接的设备。 典型的DCE则是一个与模拟电话线路相连接的调制解调器。 说明： 大多数的数字数据处理设备的数据传输能力是很有限的。直接 将相隔很远的两个数据处理设备连接起来，是不能进行通信的。必须 在数据处理设备和传输线路之间加上一个中间设备。这个中间设备就 是数据电路端接设备DCE(Data Circuit-terminating Equipment)。
一些现场总线采用EIA-485规范作为其物理层的接口标准，例如IEEE-1118通用主 从协议、PROFIBUS、美国加热、制冷和空调工程师协会的BACnet，汽车工程师协会 的SAEJl708等协议的物理层都沿用了EIA-485规范。
每个接点都具有发送和接收的能力。但同一时刻只能有一个节点向总线上发送报 文。每个节点应该能够识别出发送给它的报文，能对它应该接收的报文作出响应，并 忽略其他报文。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.2 EIA-232是DTE与DCE之间的接口标准
●DCE虽然处于通信环境内，但它和DTE均属于用户设施。用户 环境只包括DTE。如图所示。 ●DTE与DCE之间的接口一般都有许多条并行线，包括多种信号 线和控制线。DCE将DTE传过来的数据，按比特顺序逐个发往传 输线路，或者反过来，从传输线路收下来串行的比特流，然后再 交给DTE
端口，还可以使用环行拓扑。一个网段最多可以连接32个单位负载。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.5 EIA-485的网络连接
3、添加地线 总线节点间的信号传输需要通过接地
线形成电流通路。在节点连接中添加一根 接地线是确保节点间形成接地通路的可行 方法。这时需要用3根导线作为节点间的 总线通路。EIA--485规范建议，在每个接 点的信号地与接地线之间串接一个 lOOΩ/0.5W的电阻。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.3 EIA-232的主要特点
EIA-232 的25根引脚的作用图
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.3 EIA-232的主要特点
很多厂商出售的调制解调器只使用了接口的25根引脚中的4~12根 。因此他们所实现的很可能只是整个EIA-232标准的一个子集。因此 应弄清你所需要的性能是否已包括在这个子集之中。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.1 EIA-485的技术参数
EIA-232、EIA-422、EIA-485接口标准的主要指标比较。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.2 EIA-485的内部电路
节点还应该能检测出通信出错，即当没有收到它采用了EIA-485的收发器芯片 75176，采用MAX233用作电平转换。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.5 EIA-485的网络连接
2、网络的拓扑 总线拓扑和树形拓的连接示意图如下。如果485网络中的每个节点都具有全双工
EIA还规定了插头应装在口DTE上，插座应装在DCE。当终端或 计算机与调制解调器相连时就非常方便。然而当两台计算机通过EIA232串行接口直接相连时，就会有点麻烦。例如，这台计算机通过引 脚2发送数据，但仍然传送到另一台计算机的引脚2，这就使对方无法 接收。为了不改动计算机内标准的串行接口线路，可以采用虚调制解 调器的方法。所谓虚调制解调器就是一段电缆，具体的连接方法如图 所示。这样对每一台计算机来说，都好像是与一个调制解调器相连， 但实际上并没有真正的
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.1 EIA-485的技术参数
EIA-485接口标准采用平衡差分电路，是它的最大特点。其中一根 导线上的电压是另一根导线上的的电压取反。接收器的输入电压为这两 根导线电压的差值VA-VB。
EIA-485接口标准是EIA-422接口标准的变型。 EIA-422采用2对平 衡差分电路， EIA-485采用1对平衡差分电路。
课程名称：控制网络与系统集成 英文名称：Control Network and System Integration
源自文库第四讲（一）
地点：三号楼409室 电话：13503046988 Email：Ldchen@scut.edu.cn
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.1 串行通讯 4.1.1 概述
1、参与通信的两台和多台设备共享一条物理通路。发送者依次一位 一位的发送一串数据信号，按一定的约定规则未接收者所接受。 2、如何保证到达目的地，需要一定的措施。 3、串行端口所连接的设备在功能和型号上都不相同，除了等待接收 数据信号外，还有其他功能。例如：采集单元、控制器等。 4、保证串行通信的一般方法：
4.1.6 轮询
通过周期性地获取特征或信号来读取数据或发现是否有事件发生的工作 过程称为轮询。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.1 串行通讯 4.1.7 差错检验
通过差错检验来判断所接收的数据是否正确。
校验方法： 冗余数据检验 奇偶校验 校验和字节 循环冗余校验
第四讲 物理层的常用标准 （一）
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.5 EIA-485的网络连接
1、网络的机械电气接口 EIA-485本身只是规定了物理接口的机械、电气特性等，并没有对通信中的链路
连接、网络控制权问题做出相关规定，在实际应用中，由485端口所形成的485网络往 往还需要同自定义通信协议或其他规范中的高层通信协议结合使用。485规范只是某些 工业数据通信标准的组成部分。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.4 EIA-485与EIA232的转换连接
采用了EIA-485的收发器芯片75176，采用MAX233用作电平转换。将232端口的 发送数据TxD、接收数据RxD、请求发送信号RTS这3根信号线通过MAX233接到75176 的相应位置，就完成了EIA—232到EIA-485端口的转换。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.2 EIA-232的主要特点
●在机械特性方面，EIA-232使用了25根引脚的D形插头座。 ●在电气性能方面，它采用的是负逻辑。逻辑“0”相对于信号地为 +3V~+15V的电压，而逻辑“1” 相对于信号地为-3V~-15V的电压。 当连接电缆线的长度不超过15m时，允许数据传输速率不超过20kb/s。 ●EIA-232的功能特性与CCITT的V.24建议书一致。它规定了什么电路 应当连接到25根引脚中的哪一根以及该引脚的作用。如图所示画25根 引脚的作用。 ●有时只用图中的9个引脚(将“保护地”除外)制成专用的9芯插头， 供计算机与调制解调器的连接使用。
连接握手的的方式：软件或硬件。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.1 串行通讯 4.1.4 确认
接收方为表明已经收到而向发送方回复信息的过程。 发送方可以根据接收方的接受方师傅收到确认信息来采取相应的措施。 并不是都需要回复
4.1.5 中断
中断是一个信号，它通知CPU有需要立即响应的任务。每个中断 请求对应一个连接到中断和中断控制器的信号。通过自动检测端口事 件发现中断并转入中断处理。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.3 EIA-232的主要特点
调制解调器连接方法
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.4 DTE通过EIA-232的进行通信的过程
两个DTE通过DCE进行通信的例子
① DTE-A将引脚20“DTE就绪”置为ON，同时通过引脚2“发送数据”向DCE-A传送电话号码信号。 ② DTE-B将引脚22“振铃指示”置为ON，通知DTE-B有入呼叫信号到达(在振铃的间隙以及其他时间，振铃指示均为OFF状态)。 DTE-B将其引脚20“DTE就绪”置为ON。 DCE-B接着产生载波信号，并将引脚6“DCE就绪”置为ON，表示已准备好接收数据。 ③ 当DCE-A检测到载波信号时，将引脚8“载波检测”和引脚6“DCE就绪” 都置为ON，以便使DTE-A知道通信电路已经建立。 DCE-A还可通过引脚3“接收数据”向DTE-A发送在其屏幕上显示的信息。 ④ DCE-A接着向DCE-B发送其载波信号，DTE-B将其引脚8“载波检测”置为ON。 ⑤ 当DTE-A要发送数据时，将其引脚4“请求发送”置为ON。 DCE-A作为响应将引脚5“允许发送”置为ON。 然后，DTE-A通过引脚2“发送数据”发送其数据。 DCE-A将数字信号转换为模拟信号向DCE-B发送过去。 ⑥ DCE-B将收到的模拟信号转换为数字信号经过引脚3“接收数据”向DTE-B发送。
EIA-485内部电路中TTL输入 为“1”时，Q1、Q4、Q6和Q7打 开，A线电压高于B线；
反之， EIA-485内部电路中 TTL输入为“0”时，Q2、Q3、Q5 和Q8打开，B线电压高于A线。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.3 EIA-485的端口连接
1、EIA-485的半双工连接 EIA-485端口连接大部分采用的半双
工连接，差分总线收发器采用SN75176。 终端电阻120欧，消除信号的反射。 特征阻抗与导线的直径、导线间相对
距离以及导线的绝缘类型有关。 特征阻抗值与导线的长度无关，一般
双绞线的特征阻抗为100-150Ω 在一个半双工连接中，在同一时间内
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.1 概述
EIA-232-E是美国电子工业协会EIA制订的著名物理层标准。是由 1962年制订的标准RS-232，经5次修改后于1991年形成的版本。简称 为EIA-232。
EIA-232-E是美国电子工业协会EIA制订的著名物理层标准。它最 早是1962年制订的标准RS-232。这里RS表示EIA一种“推荐标准”， 232是个编号。在1969年修订为RS-232-C，C是标准RS-232以后的第 三个修订版本。1987年1月，修订为EIA-232-D。1991年又修订为EIA232-E。由于标准修改得并不多，因此现在很多厂商仍用旧的名称。 有时简称为EIA-232，更简单的说法是：“232接口”。
只能有一个驱动器工作。 所有EIA-485的接口芯片上都必须包
括限流和过热关闭功能，以便在发生线竞 争时保护芯片。
EIA-485端口的半双工连接
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.3 EIA-485的端口连接
2、EIA-485的全双工连接 两点之间传送不会有问题，多点间共享信号通路时，必须解决网络控制权的问题。
1）设置通信帧的起始、停止位； 2）建立连接握手； 3）实行对接收数据的确认； 4）使用中断或轮询检测、接收数据信息； 5）数据缓存以及错误的检查
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.1 串行通讯 4.1.2 通信帧的起始、停止位
一个典型的串行通信帧结构：1个起始位，8个数据位，1个校验位， 1个停止位。
没有数据传输时，线路处于高电平。 2）建立连接握手；
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.1 串行通讯 4.1.3 连接握手
问题： 参与通信的两台和多台设备中。接收方通过通信帧的起始位知道
要接受的信号到来，但发送方不能知道和确认接收方是否做好了接收 的准备。
连接握手：发送方在发送信息之前发送一个特定的握手信号，接收方 收到后回应发送者，表明接收方做好准备。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.2 EIA-232是DTE与DCE之间的接口标准
●数据终端设备DTE(Data Terminal Equipment)：具有一定的数据 处理能力以及发送和接收数据能力的设备。 例如：DTE可以是一台计算机或一个终端，也可以是各种的I／O设备。 ●数据电路端接设备DCE(Data Circuit-terminating Equipment)： 负责在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建 立、保持和释放数据链路的连接的设备。 典型的DCE则是一个与模拟电话线路相连接的调制解调器。 说明： 大多数的数字数据处理设备的数据传输能力是很有限的。直接 将相隔很远的两个数据处理设备连接起来，是不能进行通信的。必须 在数据处理设备和传输线路之间加上一个中间设备。这个中间设备就 是数据电路端接设备DCE(Data Circuit-terminating Equipment)。
一些现场总线采用EIA-485规范作为其物理层的接口标准，例如IEEE-1118通用主 从协议、PROFIBUS、美国加热、制冷和空调工程师协会的BACnet，汽车工程师协会 的SAEJl708等协议的物理层都沿用了EIA-485规范。
每个接点都具有发送和接收的能力。但同一时刻只能有一个节点向总线上发送报 文。每个节点应该能够识别出发送给它的报文，能对它应该接收的报文作出响应，并 忽略其他报文。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.2 EIA-232是DTE与DCE之间的接口标准
●DCE虽然处于通信环境内，但它和DTE均属于用户设施。用户 环境只包括DTE。如图所示。 ●DTE与DCE之间的接口一般都有许多条并行线，包括多种信号 线和控制线。DCE将DTE传过来的数据，按比特顺序逐个发往传 输线路，或者反过来，从传输线路收下来串行的比特流，然后再 交给DTE
端口，还可以使用环行拓扑。一个网段最多可以连接32个单位负载。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.3 EIA-485接口标准 4.3.5 EIA-485的网络连接
3、添加地线 总线节点间的信号传输需要通过接地
线形成电流通路。在节点连接中添加一根 接地线是确保节点间形成接地通路的可行 方法。这时需要用3根导线作为节点间的 总线通路。EIA--485规范建议，在每个接 点的信号地与接地线之间串接一个 lOOΩ/0.5W的电阻。
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.3 EIA-232的主要特点
EIA-232 的25根引脚的作用图
第四讲 物理层的常用标准 （一）
4.2 EIA-232-E接口标准 4.2.3 EIA-232的主要特点
很多厂商出售的调制解调器只使用了接口的25根引脚中的4~12根 。因此他们所实现的很可能只是整个EIA-232标准的一个子集。因此 应弄清你所需要的性能是否已包括在这个子集之中。