第五章5.1-4通信接口技术.
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第五章 通信接口技术
通信接口是智能仪器的重要组成部分之 一。通信接口是智能仪器之间或者智能仪器 与计算机之间进行信息交换和传输的联络装 置。按通信方式分类，可分为并行通信和串 行通信两种。 串行总线有 RS322C、RS485、I2C总线、 SPI、USB及现场总线等。
5.1 串行通信接口 5.1.1 串行通信的概念
RS-422、RS-485与RS-232一样，标准只对接口的电气特 性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用 户可以建立自己的高层通信协议。因此在视频界的应用，许 多厂家都建立了一套高层通信协议。 1）RS-422与RS-485串行接口 RS-422 、 RS-485 与 RS-232 不一样，数据信号采用差分传 输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线 定义为A，另一线定义为B。
信号无效（断开，OFF状态，负电压)= -3V～-15V
RS23C连接器的机械特性
串口通信基本接线方法
9针串口（DB9）
针号 1 功能说明 数据载波检测 缩写 DCD 针号 8 25针串口 （DB25） 功能说明 数据载波检测 缩写 DCD
源自文库
2
3 4
接收数据
发送数据 数据终端准备
RXD
TXD DTR
RS-485 标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个 发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力 和冲突保护特性，扩展了总线共模范围。 RS-485是RS-422的变形，RS-422A是全双工，两对平衡差 分信号线分别用于发送和接收，所以采用 RS422A 接口通信时 最少需要4根线。RS-485为半双工，只有一对平衡差分信号线， 不能同时发送和接收，最少只需二根连线。
串行通信：一条信息的各位数据被逐位按顺序传送 的通讯方式称为串行通讯。 串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行， 最少只需一根传输线即可完成， 成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到 几千米。 根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为 单工、半双工和全双工三种。
5.1.2 串行通信的基本方式
线 缆 的 双 绞 要 求 及 抗 干 扰 原 理
RS-485的信号在传送出去之前会先分解成正负对称的两条线路（即我们 常说的A、B信号线），当到达接收端后，再将信号相减还原成原来的信号。 如果将原来的信号标注为(DT)，而被分解后的信号分别标注为 (D+)和(D-)， 则原始信号与分解后的信号在由传输端传送出去时的运算关系如下： (DT)=(D+) - (D-)
5.2 RS-232C串行通信接口 RS-232C 对电器特性、逻辑电平和各种信号线 功能都作了规定。 在TxD和RxD上：逻辑1(MARK) =-3V～-15V 逻辑0(SPACE)=+3～＋15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：
信号有效（接通，ON状态，正电压）= +3V～+15V
RS-485 的信号在传送出去之前会先分解成正负对称的两条线路（即我们常说 的A、B信号线），当到达接收端后，再将信号相减还原成原来的信号。发送驱动 器A、B之间的正电平在 +2～+6V，是一个逻辑状态；负电平在 -2～-6V，是另一个 逻辑状态；另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端。“使能”端是用于 控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处 于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。 接收器也与发送端相对的电平逻辑规定，收、发端通过平衡双绞线将 AA与BB 对应相连，当在接收端AB之间(DT)＝(D+) - (D-)有大于+200mV的电平时，输出正 逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通 常在200mV至6V之间。
同样地，接收端在接收到信号后，也按上式的关系将信号还原成原来的样 子。如果此线路受到干扰时，在两条传输线上的信号会分别成为（ D+ ） +Noise 和（ D- ） +Noise, 如果接收端接收此信号，它必须按照一定的方式 将其合成，合成的方程式如下： (DT)=[(D+ Noise)] - [(D-)+ Noise]＝(D+) - (D-)
（a）同步通信
（b）异步通信
5.1.3 串行通信协议
异步通信协议规定每个字符以位串行方式传输， 每个串行数据由起始位、数据位、奇偶校验位和停 止位组成。串行传输数据格式如下图所示，具体定 义如下：
在异步通信中，接收和发送双方必须保持相 同的传输速率。传输速率即波特率，它是以每秒 传输的二进制位数来度量的，单位为比特/秒 (b/s) 。规定的波特率有 50 、 75 、 110 、 150 、 300 、 600、1200、2400、4800、9600、19200、38400等。 在异步串行通信中，通信双方必须持相同的 传输波特率，并以每个字符数据的起始位来进行 同步，同时“数据格式”即起始位、数据位、奇 偶位和停止位的约定，在同一次传输过程中也要 保持一致，这样才能保证成功地进行数据传输。
传输线驱动器MC1488内部逻辑图
接收器MC1489内部逻辑图
单电源供电的双 RS23收发器ICL232
5.3 RS-485
为弥补 RS-232 之不足及改进 RS-232 通信距离短、速率低 的缺点，提出了RS-422通信标准， RS-422定义了一种平衡通 信接口，将传输速率提高到 10Mb/s ，传输距离延长到 4000 英 尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最 多个接收器。 RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平 衡传输规范。
3
2 20
接收数据
发送数据 数据终端准备
RXD
TXD DTR
5
6 7
信号地
数据设备准备好 请求发送
GND
DSR RTS
7
6 4
信号地
数据准备好 请求发送
GND
DSR RTS
8
9
清除发送
振铃指示
CTS
RI
5
22
清除发送
振铃指示
CTS
RI
实际应用
A
B
1
2
2
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4
5
最简连接
简单连接
完全连接
电平转换芯片介绍 传输线驱动器MC1488和接收器MC1489
通信接口是智能仪器的重要组成部分之 一。通信接口是智能仪器之间或者智能仪器 与计算机之间进行信息交换和传输的联络装 置。按通信方式分类，可分为并行通信和串 行通信两种。 串行总线有 RS322C、RS485、I2C总线、 SPI、USB及现场总线等。
5.1 串行通信接口 5.1.1 串行通信的概念
RS-422、RS-485与RS-232一样，标准只对接口的电气特 性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用 户可以建立自己的高层通信协议。因此在视频界的应用，许 多厂家都建立了一套高层通信协议。 1）RS-422与RS-485串行接口 RS-422 、 RS-485 与 RS-232 不一样，数据信号采用差分传 输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线 定义为A，另一线定义为B。
信号无效（断开，OFF状态，负电压)= -3V～-15V
RS23C连接器的机械特性
串口通信基本接线方法
9针串口（DB9）
针号 1 功能说明 数据载波检测 缩写 DCD 针号 8 25针串口 （DB25） 功能说明 数据载波检测 缩写 DCD
源自文库
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接收数据
发送数据 数据终端准备
RXD
TXD DTR
RS-485 标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个 发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力 和冲突保护特性，扩展了总线共模范围。 RS-485是RS-422的变形，RS-422A是全双工，两对平衡差 分信号线分别用于发送和接收，所以采用 RS422A 接口通信时 最少需要4根线。RS-485为半双工，只有一对平衡差分信号线， 不能同时发送和接收，最少只需二根连线。
串行通信：一条信息的各位数据被逐位按顺序传送 的通讯方式称为串行通讯。 串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行， 最少只需一根传输线即可完成， 成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到 几千米。 根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为 单工、半双工和全双工三种。
5.1.2 串行通信的基本方式
线 缆 的 双 绞 要 求 及 抗 干 扰 原 理
RS-485的信号在传送出去之前会先分解成正负对称的两条线路（即我们 常说的A、B信号线），当到达接收端后，再将信号相减还原成原来的信号。 如果将原来的信号标注为(DT)，而被分解后的信号分别标注为 (D+)和(D-)， 则原始信号与分解后的信号在由传输端传送出去时的运算关系如下： (DT)=(D+) - (D-)
5.2 RS-232C串行通信接口 RS-232C 对电器特性、逻辑电平和各种信号线 功能都作了规定。 在TxD和RxD上：逻辑1(MARK) =-3V～-15V 逻辑0(SPACE)=+3～＋15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：
信号有效（接通，ON状态，正电压）= +3V～+15V
RS-485 的信号在传送出去之前会先分解成正负对称的两条线路（即我们常说 的A、B信号线），当到达接收端后，再将信号相减还原成原来的信号。发送驱动 器A、B之间的正电平在 +2～+6V，是一个逻辑状态；负电平在 -2～-6V，是另一个 逻辑状态；另有一个信号地C，在RS-485中还有一“使能”端。“使能”端是用于 控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处 于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。 接收器也与发送端相对的电平逻辑规定，收、发端通过平衡双绞线将 AA与BB 对应相连，当在接收端AB之间(DT)＝(D+) - (D-)有大于+200mV的电平时，输出正 逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通 常在200mV至6V之间。
同样地，接收端在接收到信号后，也按上式的关系将信号还原成原来的样 子。如果此线路受到干扰时，在两条传输线上的信号会分别成为（ D+ ） +Noise 和（ D- ） +Noise, 如果接收端接收此信号，它必须按照一定的方式 将其合成，合成的方程式如下： (DT)=[(D+ Noise)] - [(D-)+ Noise]＝(D+) - (D-)
（a）同步通信
（b）异步通信
5.1.3 串行通信协议
异步通信协议规定每个字符以位串行方式传输， 每个串行数据由起始位、数据位、奇偶校验位和停 止位组成。串行传输数据格式如下图所示，具体定 义如下：
在异步通信中，接收和发送双方必须保持相 同的传输速率。传输速率即波特率，它是以每秒 传输的二进制位数来度量的，单位为比特/秒 (b/s) 。规定的波特率有 50 、 75 、 110 、 150 、 300 、 600、1200、2400、4800、9600、19200、38400等。 在异步串行通信中，通信双方必须持相同的 传输波特率，并以每个字符数据的起始位来进行 同步，同时“数据格式”即起始位、数据位、奇 偶位和停止位的约定，在同一次传输过程中也要 保持一致，这样才能保证成功地进行数据传输。
传输线驱动器MC1488内部逻辑图
接收器MC1489内部逻辑图
单电源供电的双 RS23收发器ICL232
5.3 RS-485
为弥补 RS-232 之不足及改进 RS-232 通信距离短、速率低 的缺点，提出了RS-422通信标准， RS-422定义了一种平衡通 信接口，将传输速率提高到 10Mb/s ，传输距离延长到 4000 英 尺（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最 多个接收器。 RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平 衡传输规范。
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接收数据
发送数据 数据终端准备
RXD
TXD DTR
5
6 7
信号地
数据设备准备好 请求发送
GND
DSR RTS
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信号地
数据准备好 请求发送
GND
DSR RTS
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清除发送
振铃指示
CTS
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清除发送
振铃指示
CTS
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实际应用
A
B
1
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最简连接
简单连接
完全连接
电平转换芯片介绍 传输线驱动器MC1488和接收器MC1489