第五章 總線接口技術

1、第五章第五章 總線接口技術總線接口技術 為什么要用總線接口？ P4集成主板集成主板 COM1COM1、2 2 82558255并口并口 聲卡聲卡 游戲接口游戲接口 USB MOUSEMOUSE 鍵盤鍵盤 PCI總線總線 RAM CPU座座 主板控制芯片主板控制芯片 總線接口的數(shù)據(jù)傳輸方式總線接口的數(shù)據(jù)傳輸方式 n直接傳輸方式直接傳輸方式 n程序查詢方式程序查詢方式 n定時中斷查詢方式定時中斷查詢方式 n中斷傳輸方式中斷傳輸方式 nDMA方式方式 總線接口的功能 n地址譯碼和設備選擇 n定時和協(xié)調，選擇傳輸方式 n提供寄存和緩沖，速度匹配 n提供一定的驅動能力 n進行數(shù)據(jù)格式的轉換，串/并轉換

2、n電平轉換 n總線仲裁 發(fā) 送 器接 收 器 發(fā) 送 器 圖 11-2 串 行 通 信 的 三 種 制 式 發(fā) 送 器 接 收 器 接 收 器 發(fā) 送 器 接 收 器 發(fā) 送 器 接 收 器 (a) 單 工 通 信 (c) 全 雙 工 通 信 (b) 半 雙 工 通 信 甲甲乙乙 乙乙 乙乙 甲甲 甲甲 三種通信制式三種通信制式 圖 1 0 -1 0 串 行 異 步 通 信 的 信 息 幀 格 式 0 /1 0 /1 0 /1 0 /1 0 /1 0 /1 0 /1 0 /10 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 起 始 位 奇 偶 校 驗 位 停 止 位 空 閑 位 0

3、起 始 位 M A R K 1 M A R K第 n 幀 傳 輸 方 向 七 位 數(shù) 據(jù) 111 第 n + 1 幀 異步通信 同步通信 串行同步通信信息幀格式 校驗字符 第 n幀第n+ 1幀 同步字符同步字符數(shù)據(jù)塊 調制和解調 發(fā)發(fā)送送裝裝置置接接收收裝裝置置MODEMMODEM 數(shù)字信號數(shù)字信號 模擬信號 000001111 數(shù)字信號 (a)調幅 (b)調頻 (c)調相 按數(shù)字信號按數(shù)字信號 的值改變載的值改變載 波信號的幅波信號的幅 度度 按數(shù)字信號按數(shù)字信號 的值改變載的值改變載 波信號的頻波信號的頻 率率 按數(shù)字信號按數(shù)字信號 的值改變載的值改變載 波信號的相波信號的相 位位 差錯控

4、制 n自動請求重發(fā)(ARQ) n前向糾錯方式(FEC) n混合糾錯方式(HEC) TTL TTL IN +12V +5V -12V IN OUT M C 1488 M C 1489 TTL OUT RS-232 C 圖10-15 M C1488/M C1489發(fā) 送 /接 收 示 意 圖 TTL輸 入 TTL輸 出RS-232C輸 入 RS-232C輸 出 T1INT1OUT R1OUT R1IN 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 C1+ C1_ V+ C2+ C2_ V_ TUO2T NI2R CCV GND TUO1T NI1R TUO1R NI

5、1T NI2T TUO2R MAX232 MAX232 圖 10-16 MAX232芯 片 引 腳 及 發(fā) 送 /接 收 示 意 圖 連接器的機械特性 符號符號2525針引腳針引腳9 9針引腳針引腳信號流向信號流向功能功能 TxDTxD2 23 3輸出輸出發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) RxDRxD3 32 2輸入輸入接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù) RTSRTS4 47 7輸出輸出請求發(fā)送請求發(fā)送 CTSCTS5 58 8輸入輸入清除發(fā)送清除發(fā)送 DSRDSR6 66 6輸入輸入數(shù)據(jù)裝置準備好數(shù)據(jù)裝置準備好 GNDGND7 75 5信號地信號地 DCDDCD8 81 1輸入輸入數(shù)據(jù)載體檢測數(shù)據(jù)載體檢測 DTRDTR202

6、04 4輸出輸出數(shù)據(jù)終端準備好數(shù)據(jù)終端準備好 RIRI22229 9輸入輸入振鈴指示振鈴指示 常用的常用的RS-232總線接口信號總線接口信號 M C 1 4 8 8 M C 1 4 8 9 M C 8 T 1 3 M C 3 4 8 6 M C 3 4 8 7M C 3 4 8 6 ( a ) R S - 2 3 2 C 單端驅動非差分接收電路 ( b ) R S - 4 2 3 A 單端驅動差分接收電路 ( c ) R S - 4 2 2 A 平衡驅動差分接收電路 圖1 0 - 2 1 R S - 2 3 2 C / R S - 4 2 3 A / R S - 4 2 2 A 接口電路 T

7、xD 使能 RxD RxD 使能 TxD (a) RS-485連接電路 TxDRxD 使能 使能 RxD TxD (b) RS-422連接電路 圖10-22 RS-485與RS-422總線的數(shù)據(jù)傳送方式 圖 10-24 單片機系統(tǒng)中的RS-485接口電路 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 RD WR PSEN ALE/P TXD RXD AT89C52 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 EA/VP XTAL1 XTAL2 R

8、ESET INT0 T0 T1 INT1 RO DE DI A B VCC GND RE R D 1 2 3 4 8 7 6 5 MAX487E RS-232C、RS-422A、RS485比較 接接 口口 性性 能能 RS- -232CRS- -422ARS- -485 操作方式操作方式 單端單端差動方式差動方式差動方式差動方式 最大距離最大距離/ /m 15(24kb/s)1200(100kb/s)1200(100kb/s) 最大速率最大速率 200kb/s10Mb/s10Mb/s 最大驅動器數(shù)目最大驅動器數(shù)目 1132 最大接收器數(shù)目最大接收器數(shù)目 11032 接收靈敏度接收靈敏度 3V2

9、00mV200mV 驅動器輸出阻抗驅動器輸出阻抗 30060k120k 接收器負載阻抗接收器負載阻抗 37 7k4k12k 負載阻抗負載阻抗 37 7k10060 對共用點電壓范圍對共用點電壓范圍/ / V 2525-0.25+6+6-71212 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 S2S1EPPENL2L1B2B1 00 同步方式同步方式 01 異步方式（異步方式（X1） 10 異步方式（異步方式（X16） 11 異步方式（異步方式（X64） 00 字符長度為字符長度為5位位 01 字符長度為字符長度為6位位 10 字符長度為字符長度為7位位 11 字符長度為字符長度為8位位 1

10、 帶奇偶校驗帶奇偶校驗 0 不帶奇偶校驗不帶奇偶校驗 1 偶校驗偶校驗 0 奇校驗奇校驗 異步異步00 無效無效 01 1位停止位位停止位 10 1.5位停止位位停止位 11 2位停止位位停止位 同步同步11 1個同步字符，外同步，個同步字符，外同步，SYNDET為輸入為輸入 10 1個同步字符，內同步，個同步字符，內同步，SYNDET為輸出為輸出 01 2個同步字符，外同步，個同步字符，外同步，SYNDET為輸入為輸入 00 2個同步字符，內同步，個同步字符，內同步，SYNDET為輸出為輸出 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 EHIRRTSERSBRKRXEDTRTXEN 1

11、進入搜索方式 進入搜索方式 1 內部復位 內部復位 1 允許發(fā)送允許發(fā)送 1 數(shù)據(jù)終端準備好數(shù)據(jù)終端準備好 1 允許接收允許接收 1 發(fā)送中止字符發(fā)送中止字符 0 正常工作正常工作 1 清除錯誤標志清除錯誤標志 1 請求發(fā)送請求發(fā)送 8251A的操作命令控制字的操作命令控制字 I2C 現(xiàn)場總線將分散的有通信能力的測量控制設現(xiàn)場總線將分散的有通信能力的測量控制設 備作為網(wǎng)絡節(jié)點，連接成能相互溝通信息，備作為網(wǎng)絡節(jié)點，連接成能相互溝通信息， 共同完成自控任務的控制網(wǎng)絡共同完成自控任務的控制網(wǎng)絡 現(xiàn)場總線系統(tǒng)是企業(yè)的底層網(wǎng)絡現(xiàn)場總線系統(tǒng)是企業(yè)的底層網(wǎng)絡 Infranetintranet-intern

12、etInfranetintranet-internet 局域網(wǎng) NT 服務器 Internet 監(jiān)控工作站 其它工作站 現(xiàn)場總線接口 差壓變送器 調節(jié)閥 差壓變送器差壓變送器溫度變送器 企業(yè)管理層 （數(shù)據(jù)網(wǎng)絡） 過程監(jiān)控層 （數(shù)據(jù)網(wǎng)絡） 現(xiàn)場控制層 （控制網(wǎng)絡） 現(xiàn)場總線網(wǎng)段 網(wǎng)絡集成式控制系統(tǒng) 1999 User Training 2 1999 Fieldbus Foundation 減少了接線與安裝減少了接線與安裝 傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的4-20 mA儀表接線方式儀表接線方式, 對每一設備，均需配置一個本安柵，一對接線對每一設備，均需配置一個本安柵，一對接線 4-20 mA ISISISIS 多臺設備可以共用一個本安柵，一對接線多臺設備可以共用一個本安柵，一對接線 IS Fieldbus CANCAN 速率： 5kbps (10km) 1Mbps(40 m) 節(jié)點數(shù) 110個 報文發(fā)送方式： 點對點 一點對多點 全局廣播 多主機，優(yōu)先級 CRC ,自動關閉 等功能 第三代第三代LonWorksLonWorks技術應用系統(tǒng)技術應用系統(tǒng) （智能樓宇、連鎖店）（智能樓宇、連鎖店） 速率： 78kbps (2700m) 1.25Mbps(130 m)