智能仪表 通信原理及接口
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➢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。
▪ 调制技术 FSK Frequency Shift Keying， PSK Phase Shift Keying PAM Pulse Amplitude Modulation
5.2.3串行通信接口标准
▪ 收发双方的同步方式 ▪ 传输控制步骤 ▪ 差错检验方式 ▪ 数据编码 ▪ 数据传输速度 ▪ 通信报文格式及控制字符的定义
5.2 串行总线通信
5.2.1 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。
5.2.1 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。
通信线路的连接方式
➢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】
▪ 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。
▪ 但在其他一些场合（例如通信中采用的“相—幅” 复合调制技术，一个“符号”的信息含量就不是 一个比特，此时，波特率就不等于比特率。
ห้องสมุดไป่ตู้
➢波特率因子
F（时钟频率）＝波特率因子＊波特率 ▪ 波特率因子：数据传输率（波特率）与时钟频率之
间的比例系数 ▪ 给定时钟频率，选择不同的波特率因子可得到不同
的波特率。 例如：f = 19.2 kHz，若选波特率因子为16，则波特率
异步传输数据格式：
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 • 如暂无数据发送，用同步字符填充 • 成批发送的数据，成为数据流或数据场 • 两类：面向字符型（BSC）；面向比特
半双工方式（Half-duplex）：数据的流动为双向，
但同一时刻只能一个方向传输。即交替地进行双向数 据传送。
全双工方式（Full-duplex）：同时可以进行双向数
据传输。
A 发送器
A 发送器 接收器
A 发送器 接收器
数据流 数据流 半双工
数据流 全双工
B 接收器
B 接收器 发送器
B 接收器 发送器
第五章 通信原理及接口 电路设计
华东理工大学信息学院自动化系
本章主要内容：
5.1 概述 5.2 串行总线通信 5.3 并行通信及接口电路 5.4 通用串行总线接口 – USB 5.5 蓝牙（Bluetooth）技术 5.6 现场总线通信标准
5.1 概述
控制系统的发展推动了智能仪表通信接口的 发展。仪表之间要进行信息交换和传输，这是通 过仪表的通信接口、按照一定的协议来实现的。 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。
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。
5.2.2 串行通信的基本概念
➢EIA RS－232C标准
▪ 1969年， EIA制定的适合于DTE和DCE之间相互 连接与通信的串行通信规程。
▪ 最初为解决利用电话网进行通信的问题而提出。
（SDLC，HDLC） • 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 ）
为1200 bps。 ▪ 若选定波特率因子和波特率，则相应的确定了对时
钟频率的要求。 1200＊16＝19200（时钟频率）
➢串行通信接收方式 异步通信方式（Asynchronous） 同步通信方式（Synchronous）
▪异步通信方式：也称“起止同步式”。
异步通信规程:
•一个字符（若干个字位）作为一个独立的信息单元； •信息单元内是同步的，但信息单元之间是异步的； •发送器和接收器可以没有共同的时钟； •目前智能仪表与微机测控系统中大多采用异步通信 方式。
5.1 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
5.2 串行总线通信
5.2.1 串行总线介绍 5.2.2 串行通信的基本概念 5.2.3 串行通信接口标准 5.2.4 典型的串行通信接口器件 5.2.5 串行多机通信
➢信号的调制与解调
▪ 信号远距离传输时，利用普通电话线进 行传输。
▪ 现在的电话网是模拟通信系统，它是为 传输语音信息而设计的。要在电话网上 传送数字信号，必须经过调制和解调
▪ 调制(Modulate)：数字信号->模拟（音频） 信号
▪ 解调(Demodulate)：模拟信号->数字信号
▪ 方法：选取音频范围某一频率的正（余）弦 模拟信号作为载波，用以运载所要传送的数 字信号。要用传送的数字信号改变载波信号 的幅值、频率或相位，使之在信道上传送； 到达信道另一端，再将数字信号从载波中取 出。
▪ 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。
▪ 调制技术 FSK Frequency Shift Keying， PSK Phase Shift Keying PAM Pulse Amplitude Modulation
5.2.3串行通信接口标准
▪ 收发双方的同步方式 ▪ 传输控制步骤 ▪ 差错检验方式 ▪ 数据编码 ▪ 数据传输速度 ▪ 通信报文格式及控制字符的定义
5.2 串行总线通信
5.2.1 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。
5.2.1 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。
通信线路的连接方式
➢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】
▪ 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。
▪ 但在其他一些场合（例如通信中采用的“相—幅” 复合调制技术，一个“符号”的信息含量就不是 一个比特，此时，波特率就不等于比特率。
ห้องสมุดไป่ตู้
➢波特率因子
F（时钟频率）＝波特率因子＊波特率 ▪ 波特率因子：数据传输率（波特率）与时钟频率之
间的比例系数 ▪ 给定时钟频率，选择不同的波特率因子可得到不同
的波特率。 例如：f = 19.2 kHz，若选波特率因子为16，则波特率
异步传输数据格式：
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 • 如暂无数据发送，用同步字符填充 • 成批发送的数据，成为数据流或数据场 • 两类：面向字符型（BSC）；面向比特
半双工方式（Half-duplex）：数据的流动为双向，
但同一时刻只能一个方向传输。即交替地进行双向数 据传送。
全双工方式（Full-duplex）：同时可以进行双向数
据传输。
A 发送器
A 发送器 接收器
A 发送器 接收器
数据流 数据流 半双工
数据流 全双工
B 接收器
B 接收器 发送器
B 接收器 发送器
第五章 通信原理及接口 电路设计
华东理工大学信息学院自动化系
本章主要内容：
5.1 概述 5.2 串行总线通信 5.3 并行通信及接口电路 5.4 通用串行总线接口 – USB 5.5 蓝牙（Bluetooth）技术 5.6 现场总线通信标准
5.1 概述
控制系统的发展推动了智能仪表通信接口的 发展。仪表之间要进行信息交换和传输，这是通 过仪表的通信接口、按照一定的协议来实现的。 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。
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。
5.2.2 串行通信的基本概念
➢EIA RS－232C标准
▪ 1969年， EIA制定的适合于DTE和DCE之间相互 连接与通信的串行通信规程。
▪ 最初为解决利用电话网进行通信的问题而提出。
（SDLC，HDLC） • 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 ）
为1200 bps。 ▪ 若选定波特率因子和波特率，则相应的确定了对时
钟频率的要求。 1200＊16＝19200（时钟频率）
➢串行通信接收方式 异步通信方式（Asynchronous） 同步通信方式（Synchronous）
▪异步通信方式：也称“起止同步式”。
异步通信规程:
•一个字符（若干个字位）作为一个独立的信息单元； •信息单元内是同步的，但信息单元之间是异步的； •发送器和接收器可以没有共同的时钟； •目前智能仪表与微机测控系统中大多采用异步通信 方式。
5.1 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
5.2 串行总线通信
5.2.1 串行总线介绍 5.2.2 串行通信的基本概念 5.2.3 串行通信接口标准 5.2.4 典型的串行通信接口器件 5.2.5 串行多机通信
➢信号的调制与解调
▪ 信号远距离传输时，利用普通电话线进 行传输。
▪ 现在的电话网是模拟通信系统，它是为 传输语音信息而设计的。要在电话网上 传送数字信号，必须经过调制和解调
▪ 调制(Modulate)：数字信号->模拟（音频） 信号
▪ 解调(Demodulate)：模拟信号->数字信号
▪ 方法：选取音频范围某一频率的正（余）弦 模拟信号作为载波，用以运载所要传送的数 字信号。要用传送的数字信号改变载波信号 的幅值、频率或相位，使之在信道上传送； 到达信道另一端，再将数字信号从载波中取 出。