通信原理實驗四

1、 本科實驗報告實驗名稱： RS232與RS422接口實驗 課程名稱：通信原理實驗時間：06.08任課教師：李祥明實驗地點：4-434實驗教師：實驗類型： 原理驗證 綜合設(shè)計 自主創(chuàng)新學(xué)生姓名：高暢學(xué)號/班級：/組 號：34學(xué) 院：信息與電子學(xué)院同組搭檔：敬漢丹專 業(yè)：信息工程（本碩博）成 績： RS422接口實驗一、實驗?zāi)康氖煜S422的基本特性和應(yīng)用二、實驗儀器1、 ZH7001通信原理綜合實驗系統(tǒng) 一臺2、 20MHz雙蹤示波器 一臺三、實驗原理 一個數(shù)據(jù)通信設(shè)備在與外部進(jìn)行信息交換時，一般是通過數(shù)據(jù)接口進(jìn)行。在數(shù)據(jù)接口中主要是傳輸兩類信息：（）數(shù)據(jù)；（）時鐘。有時也只有數(shù)據(jù)信息而沒有時

2、鐘信息，這時時鐘信息將由接收端從接收數(shù)據(jù)流中提取出來。數(shù)據(jù)接口的設(shè)計取決于應(yīng)用場合。復(fù)雜的接口可包括物理層、鏈路層等，簡單的只包括物理層：即物理結(jié)構(gòu)與信號方式的定義（信號的傳輸方式）。在信號傳輸方式方面，目前可選的種類很多：TTL、RS232、RS422、V35、ECL等。信號傳輸方式的選擇與信號的速率、傳輸距離、抗干擾性能等有關(guān)。對于低速、近距離信號的傳輸可采用TTL方式，對于一般略高速率、距離較近時可選用RS232方式。隨著距離的增加、信號速率的提高可采用RS422、V35等信號方式，對于很高的信號速率通常采用ECL信號接口方式。RS422是電氣設(shè)備之間常用的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)之一。采用平衡接口

3、傳輸方式，當(dāng) + o o V V為正時，為數(shù)據(jù)0，當(dāng) + o o V V 為負(fù)時為數(shù)據(jù)1。在通信原理綜合實驗系統(tǒng)中，RS422接口采用接口專用集成芯片SN75172與SN75173。SN75172完成由TTL-RS422的電平轉(zhuǎn)換；SN75173完成由RS422-TTL的電平轉(zhuǎn)換。該功能的電原理框圖如圖8.1.1所示。在該模塊中，測試點的安排如下：1、 TPH01：發(fā)送時鐘2、 TPH02：接收時鐘3、 TPH03：接收數(shù)據(jù)4、 TPH04：RS422譯碼輸出 其余測試點安排在JH02連接頭的外部自環(huán)接頭上。自環(huán)連接頭的制作見圖8.1.2。四、實驗步驟 準(zhǔn)備工作：為便于引入觀測信號，將來自解調(diào)

4、器的數(shù)據(jù)送往RS422端口進(jìn)行測試，測試系統(tǒng)連接參見圖8.1.3所示。首先建立射頻信道自環(huán)；將漢明編碼模塊內(nèi)工作方式選擇跳線開關(guān)SWC01中的漢明編碼使能開關(guān)H_EN短路器拔除，漢明譯碼模塊內(nèi)工作方式選擇跳線開關(guān)KW03中的漢明譯碼使能開關(guān)H_EN短路器拔除，讓漢明編碼/譯碼模塊處于旁通狀態(tài)；通過菜單選擇讓系統(tǒng)運行在BPSK（或FSK）方式。1. 發(fā)送數(shù)據(jù)測試 從漢碼編碼模塊選擇m序列（序列選擇方法見漢明編碼實驗一節(jié)），用示波器同時觀測漢明編碼模塊的發(fā)送數(shù)據(jù)測試點TPC05和同步數(shù)據(jù)接口模塊輸出數(shù)據(jù)測試點TPH03。正常情況此兩點波形碼應(yīng)該一致。否則檢查解調(diào)器眼圖、調(diào)制器眼圖、自環(huán)測試電纜、相

5、關(guān)跳線開關(guān)設(shè)置等。 圖1 TPC05和TPC032. 測試TTLRS422轉(zhuǎn)換特性 插上自環(huán)連接插頭（在老師指導(dǎo)下，用短路器或10針排線連接頭由同學(xué)自己制作），用TPH03數(shù)據(jù)作示波器同步，觀測RS422自環(huán)插頭上的測試點TPH0A、TPH0B波形信號，分析信號特征，記錄測試結(jié)果。 圖2 TPH03和TPH0A 圖3 TPH03和TPH0B分析：通道1為TPH0A,通道2為TPH03，可以觀察到TPH0A與TPH03波形幅值相反，相位相同，且脈沖上沒有抖動。TOH0B與TPH0A波形相同。3. 測試RS422TTL轉(zhuǎn)換特性 插上自環(huán)連接插頭，用示波器同時觀測測試點TPH03和TPH04數(shù)據(jù)波形

6、，測量時用TPH03同步。觀測經(jīng)RS422轉(zhuǎn)換為TTL后的信號波形。 圖4 通道1TPH04,通道2TPH03思考：如果將測試頭上信號線連接成、，測試點TPH03和TPH04數(shù)據(jù)波形將會發(fā)生什么變化？分析：TPH03波形不變，TPH04波形與TPH03波形相同。五、思考題1、闡述RS422接口特性；答：RS-422標(biāo)準(zhǔn)全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。RS-422四線接口由于采用單獨的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一對單獨的雙絞線）。RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（

7、約1219米），最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比，在 100kb/s速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為 1Mb/s。RS-422需要一終接電阻，要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在短距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠(yuǎn)端。 RS232接口實驗一、實驗?zāi)康氖煜S232接口的基本特性和應(yīng)用二、實驗儀器1、 ZH7001通信原理綜合實驗系統(tǒng) 一臺2、 20MHz雙蹤示波器 一臺三、實驗原理 數(shù)據(jù)通信設(shè)備與外部進(jìn)行信息交換時，一般

8、是通過數(shù)據(jù)接口進(jìn)行。在數(shù)據(jù)接口中主要是傳輸兩類信息：（）數(shù)據(jù)；（）時鐘。有時也只有數(shù)據(jù)信息而沒有時鐘信息，這時時鐘信息將由接收端從接收數(shù)據(jù)流中提取出來。數(shù)據(jù)接口的設(shè)計取決于應(yīng)用場合。復(fù)雜的接口包括物理層、鏈路層等，簡單的只包括物理層：即物理結(jié)構(gòu)與信號方式的定義（信號的傳輸方式）。在信號傳輸方式方面，目前可選的種類很多：TTL、RS232、RS422、V35、ECL等。信號傳輸方式的選擇與信號的速率、傳輸距離、抗干擾性能等有關(guān)。對于低速、近距離信號的傳輸采用TTL方式，對于一般較高速率、距離較近時可選用RS232方式。隨著距離的增加、信號速率的提高可采用RS422、V35等信號方式，對于很高的信

9、號速率通常采用ECL信號接口方式。RS232是電氣設(shè)備之間常用的串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)之一。RS232電氣接口具有以下特點：RS232是一種不平衡接口，信號源開路電壓小于25V，負(fù)載阻抗3000到700 0，負(fù)載電容小于2500pF。在接口端電壓低于3V時確定為1，接口電壓高于3V時確定為數(shù)據(jù)0。 RS232電路采用接口專用集成芯片MAX232，其內(nèi)部含兩個獨立的收發(fā)通道。終端A模塊的功能電原理框圖如圖8.2.1所示。在該模塊中，測試點的安排如下：1、 TPF01（TPG01）：RS232接收數(shù)據(jù)（RS232TTL）2、 TPF02（TPG02）：TTL接收數(shù)據(jù)（RS232TTL）3、 TPF03（

10、TPG03）：TTL發(fā)送數(shù)據(jù)（TTLRS232）4、 TPF04（TPG04）：RS232發(fā)送數(shù)據(jù)（TTLRS232）注：括弧內(nèi)為終端B模塊內(nèi)測試點。其余測試點安排在JF01連接頭的外部自環(huán)接頭上。自環(huán)連接頭的制作見圖8.2.2。 準(zhǔn)備工作：為便于引入觀測信號，將來自解調(diào)器的數(shù)據(jù)送往RS232端口進(jìn)行測試，測試系統(tǒng)連接參見圖8.2.3所示。首先建立射頻信道自環(huán)；將漢明編碼模塊內(nèi)工作方式選擇跳線開關(guān)SWC01中的漢明編碼使能開關(guān)H_EN短路器插入，漢明譯碼模塊內(nèi)工作方式選擇跳線開關(guān)KW03中的漢明譯碼使能開關(guān)H_EN短路器插入，讓漢明編碼/譯碼模塊處于旁通狀態(tài)；通過菜單選擇讓系統(tǒng)運行在BPSK方

11、式.1. 發(fā)送數(shù)據(jù)測試。 從漢明編碼模塊選擇m序列（設(shè)置方法參見漢明編碼實驗一節(jié)），用示波器同時觀測漢明編碼模塊的發(fā)送數(shù)據(jù)測試點TPC01和異步數(shù)據(jù)接口模塊B輸出數(shù)據(jù)測試點TPG03。正常情況此兩點波形碼應(yīng)該一致。否則檢查解調(diào)器眼圖、調(diào)制器眼圖、自環(huán)測試電纜、相關(guān)跳線開關(guān)設(shè)置等。觀察到的相應(yīng)輸出碼字。 圖1 通道1 TPC01，通道2 TPG032. 測試TTLRS232轉(zhuǎn)換特性 用TPG03數(shù)據(jù)作示波器同步，觀測RS232接口輸出測試點TPG04波形信號。分析信號特征，記錄測試結(jié)果。 圖2 通道1 TPG04，通道2 TPG033. 測試RS232TTL轉(zhuǎn)換特性 插上自環(huán)連接插頭，用示波器同

12、時觀測TPG04和TPG02數(shù)據(jù)波形，測量時用TPG04同步。觀測經(jīng)RS232轉(zhuǎn)換為TTL后的信號波形，分析測試結(jié)果。 圖3 通道1TPG04，通道2TPG03五、思考題1.闡述RS232接口特性，并比較RS232與RS422。答：在RS-232標(biāo)準(zhǔn)中，字符是以一串行的比特串來一個接一個的串行（serial）方式傳輸，優(yōu)點是傳輸線少，配線簡單，傳送距離可以較遠(yuǎn)。最常用的編碼格式是異步起停（asynchronous start-stop）格式，它使用一個起始比特后面緊跟7或8 個數(shù)據(jù)比特（bit），然后是可選的奇偶校驗比特，最后是一或兩個停止比特。所以發(fā)送一個字符至少需要10比特，帶來的一個好的效果是使全部的傳輸速率，發(fā)送信號的速率以10劃分。一個最平常的代替異步起停方式的是使用高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）。RS-232和RS-422都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，都是由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制訂并發(fā)布的，RS-232在1962年發(fā)布。RS-422由RS-232發(fā)展而來，為改進(jìn)RS-232通信距離短、速率低的缺點，RS-422定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mbps，傳輸距離延長到4000英尺（速率低于100Kbps時），并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-