工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

1、 2.1 IPC工控機(jī)的組成結(jié)構(gòu) 2.2 IPC總線結(jié)構(gòu) 2.3 IPC工控機(jī)輸入/輸出模板 2.4 單片機(jī) 2.5 可編程控制器（PLC）IPC：工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)（Industrial Personal Computer） 是一種加固的增強(qiáng)型個(gè)人計(jì)算機(jī)，它可以作為一個(gè)工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。 主要用于工業(yè)過程測量、控制、數(shù)據(jù)采集等工作 。以工控機(jī)為核心的測量和控制系統(tǒng)，處理來自工業(yè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)，再根據(jù)控制要求將處理結(jié)果輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，去控制生產(chǎn)過程，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行監(jiān)督和管理。 支持母板的4U高上架式機(jī)箱主要特點(diǎn): 支持300W ATX PFC PS/2電源 前置3個(gè)半高驅(qū)動(dòng)器 前置U

2、SB和PS/2及I/O接口 前置報(bào)警LED 研華研華IPC-610MB-H “U”是一種表示機(jī)架式服務(wù)器外部尺寸的單位，是unit的縮略語，詳細(xì)尺寸由作為業(yè)界團(tuán)體的美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）決定。 之所以要規(guī)定服務(wù)器的尺寸，是為了使服務(wù)器保持適當(dāng)?shù)某叽缫员惴旁阼F質(zhì)或鋁質(zhì)機(jī)架上。機(jī)架上有固定服務(wù)器的螺孔，將它與服務(wù)器的螺孔對(duì)好，用螺絲加以固定。 規(guī)定的尺寸是服務(wù)器的寬（48.26cm19英寸）與高（4.445cm的倍數(shù)）。由于寬為19英寸，所以有時(shí)也將滿足這一規(guī)定的機(jī)架稱為“19英寸機(jī)架”。 厚度以4.445cm為基本單位。1U就是4.445cm，2U則為8.89cm。也就是說所謂“1U的PC服

3、務(wù)器”，就是外形滿足EIA規(guī)格、厚度為4.445cm的產(chǎn)品。設(shè)計(jì)為能放置到19英寸機(jī)柜的產(chǎn)品一般被稱為機(jī)架服務(wù)器。 將服務(wù)器放置到機(jī)架上，并不僅僅有利于日常的維護(hù)及管理，也可能避免意想不到的故障。首先，放置服務(wù)器不占用過多空間。機(jī)架服務(wù)器整齊地排放在機(jī)架中，不會(huì)浪費(fèi)空間。其次，連接線等也能夠整齊地收放到機(jī)架里。電源線和網(wǎng)線等全都能在機(jī)柜中布好線，可以減少堆積在地面上的連接線，從而防止腳踢掉電線等事故的發(fā)生。1ATX電源與AT電源的區(qū)別 1）待機(jī)狀態(tài)不同 ATX電源增加了輔助電源電路，只要市電輸入，無論是否開機(jī)，始終輸出一組+5V SB待機(jī)電壓，供PC機(jī)主板電源監(jiān)控單元、網(wǎng)絡(luò)通信接口、系統(tǒng)時(shí)鐘芯

4、片等使用，為ATX電源啟動(dòng)作準(zhǔn)備。 2）電源啟動(dòng)方式不同 AT電源采用交流電源開關(guān)直接控制電源的通斷，ATX電源則采用點(diǎn)動(dòng)式電源啟閉按鈕，實(shí)質(zhì)是用PS-ON直流控制信號(hào)啟動(dòng)/關(guān)閉電源。具有鍵盤開/關(guān)機(jī)、定時(shí)開/關(guān)機(jī)、Modem喚醒遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)、軟件關(guān)機(jī)等控制功能。 3）輸出電壓不同 AT電源共有四路輸出(5V、12V)，另向主板提供一個(gè)PG電源準(zhǔn)備就緒的信號(hào)。ATX電源PW-0K信號(hào)與PG信號(hào)功能相同，還增加+3.3V、+5V SB供電輸出和PS-ON電源啟閉控制信號(hào)，其中+3.3V向CPU、PCI總線供電。 各檔電壓的輸出電流值大約如下： +5V +12V -5V -12V +3.3V +5V

5、 SB 21A 6A 0.3A 0.8A 14A 0.8A目前計(jì)算機(jī)開關(guān)電源有AT和ATX兩種類型。PFCPFC（Power Factor Correction）即“功率因數(shù)校正”，主要用來表征電子產(chǎn)品對(duì)電能的利用效率。功率因數(shù)越高，說明電能的利用效率越高。通過CCC認(rèn)證的電腦電源，都必須增加PFC電路。 PC電源采用傳統(tǒng)的橋式整流、電容濾波電路會(huì)使AC輸入電流產(chǎn)生嚴(yán)重的波形畸變，向電網(wǎng)注入大量的高次諧波，因此網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)不高，僅有0.6左右，并對(duì)電網(wǎng)和其它電氣設(shè)備造成嚴(yán)重諧波污染與干擾。PFC有兩種，一種是無源PFC（也稱被動(dòng)式PFC），一種是有源PFC（也稱主動(dòng)式PFC）。RACK-41

6、0S 系列系列RACK-400L 系列系列 全鋼機(jī)箱全鋼機(jī)箱 工控機(jī)的全鋼機(jī)箱是按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，抗沖擊、抗振動(dòng)、抗電磁干擾，內(nèi)部可安裝同PC-bus兼容的無源底板。無源底板無源底板 無源底板的插槽由ISA和PCI總線的多個(gè)插槽組成，ISA或PCI插槽的數(shù)量和位置根據(jù)需要有一定選擇，該板為四層結(jié)構(gòu)，中間兩層分別為地層和電源層，這種結(jié)構(gòu)方式可以減弱板上邏輯信號(hào)的相互干擾和降低電源阻抗。底板可插接各種板卡，包括CPU卡、顯示卡、控制卡、I/O卡等。工業(yè)電源工業(yè)電源為AT開關(guān)電源，平均無故障運(yùn)行時(shí)間25000小時(shí)，兩個(gè)電源。 CPU卡卡 工控的CPU卡有多種，根據(jù)尺寸可分為全長卡和半長卡，根據(jù)處理器可分

7、386、486、586、PII、PIII主板，用戶視自己需要任意選配。其主要特點(diǎn)是：工作溫度0-60；有“看門狗”計(jì)時(shí)器；低功耗，最大為5V/2.5A。 防塵與保證運(yùn)行安全的帶鎖門防塵與保證運(yùn)行安全的帶鎖門電源、硬盤及鍵盤的狀態(tài)指示燈電源、硬盤及鍵盤的狀態(tài)指示燈RESET鍵、鍵、KEYBOARD-LOCK鍵鍵帶可拆卸空氣帶可拆卸空氣過濾器的面板過濾器的面板雙冷卻風(fēng)扇建立雙冷卻風(fēng)扇建立空氣正壓力，經(jīng)空氣正壓力，經(jīng)過濾的空氣在機(jī)過濾的空氣在機(jī)箱內(nèi)流通箱內(nèi)流通300W工業(yè)開關(guān)電源工業(yè)開關(guān)電源可拆卸式光驅(qū)、軟可拆卸式光驅(qū)、軟驅(qū)框架驅(qū)框架防震的可調(diào)節(jié)夾鉗防震的可調(diào)節(jié)夾鉗用于安裝特殊連接用于安裝特殊連接器

8、或擴(kuò)展電纜的面器或擴(kuò)展電纜的面板板加固型金屬機(jī)箱加固型金屬機(jī)箱14槽槽PC總線底版總線底版電源電源on/off鍵鍵工控機(jī)硬件組成 工控機(jī)的軟件組成IPC工控機(jī)的特點(diǎn) 硬件硬件: :主機(jī)板（主機(jī)板（CPU、內(nèi)存儲(chǔ)器）、系統(tǒng)總線、過程輸入輸出通道、內(nèi)存儲(chǔ)器）、系統(tǒng)總線、過程輸入輸出通道、人機(jī)接口、通信設(shè)備、系統(tǒng)支持板、磁盤系統(tǒng)。人機(jī)接口、通信設(shè)備、系統(tǒng)支持板、磁盤系統(tǒng)。 人-機(jī)接口主機(jī)板系統(tǒng)支持磁盤系統(tǒng)通信接口 模擬量輸入通道AI 模擬量輸出通道AO 數(shù)字量輸入通道DI 數(shù)字量輸出通道DO內(nèi)部總線內(nèi)部總線外部總線外部總線主機(jī)板是工業(yè)控制機(jī)的核心，由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）和I

9、/O接口等部件組成。主機(jī)板的作用是將采集到的實(shí)時(shí)信息按照預(yù)定程序進(jìn)行必要的數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理，及時(shí)選擇控制策略并將結(jié)果輸出到工業(yè)過程 。系統(tǒng)總線可分為內(nèi)部和外部總線。內(nèi)部總線是工控機(jī)內(nèi)部各組成部分之間進(jìn)行信息傳送的公共通道，是一組信號(hào)線的集合。常用有IBM PC總線和STD總線。外部總線是工控機(jī)與其它計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備進(jìn)行信息傳送的公共通道，常用有RS-232C、RS485和IEEE-488通信總線。 人-機(jī)接口人-機(jī)接口包括顯示器、鍵盤、打印機(jī)以及專用操作顯示臺(tái)等。通過人-機(jī)接口設(shè)備，操作員與計(jì)算機(jī)之間可以進(jìn)行信息交換。 通信接口通信接口是工業(yè)控制機(jī)與其它計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備進(jìn)行信息傳送

10、的通道。常用IEEE-488、RS-232C和RS485接口。為方便主機(jī)系統(tǒng)集成，USB總線接口技術(shù)正日益受到重視。 輸入/輸出模板是工控機(jī)和生產(chǎn)過程之間進(jìn)行信號(hào)傳遞和變換的連接通道。包括模擬量輸入通道（AI）、模擬量輸出通道（AO）、數(shù)字量（開關(guān)量）輸入通道（DI）、數(shù)字量（開關(guān)量）輸出通道（DO）。 系統(tǒng)支持主要包括：監(jiān)控定時(shí)器：俗稱“看門狗”（Watchdog）。 電源掉電監(jiān)測：后備存儲(chǔ)器：實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘磁盤系統(tǒng): 半導(dǎo)體虛擬磁盤半導(dǎo)體虛擬磁盤，軟盤,硬盤或USB磁盤 軟件是工業(yè)控制機(jī)的程序系統(tǒng)，可分為系統(tǒng)軟件、支持軟軟件是工業(yè)控制機(jī)的程序系統(tǒng)，可分為系統(tǒng)軟件、支持軟件、應(yīng)用軟件三部分。件

11、、應(yīng)用軟件三部分。系統(tǒng)軟件用來管理IPC的資源，并以簡便的形式向用戶提供服務(wù)，包括：實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)、引導(dǎo)程序、調(diào)度執(zhí)行程序。 也常用MS-DOS、WINDOWS軟件工具軟件是技術(shù)人員從事軟件開發(fā)工作的輔助軟件，包括匯編語言、高級(jí)語言、編譯程序、編輯程序、調(diào)試程序、診斷程序等 應(yīng)用軟件是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員針對(duì)某個(gè)生產(chǎn)過程而編制的控制和管理程序。通常包括過程輸入輸出程序、過程控制程序、人-機(jī)接口程序、打印顯示程序和公共子程序等。 實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)RTOS (Real Time Operation System)。VxWorks 是美國市場占有率第一名的 RTOS。 支持廣泛的工業(yè)

12、標(biāo)準(zhǔn)，如POSIX 1003.1b實(shí)時(shí)擴(kuò)展(可移植操作系統(tǒng)接口 )、ANSI C (浮點(diǎn)支持) 和 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這些標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)多種不同產(chǎn)品間的互用性, 提升了可移植性, 保護(hù)用戶在開發(fā)和培訓(xùn)方面的投資。pSOSystem是國內(nèi)市場占有率第一名的RTOS。一個(gè)完全可擴(kuò)展的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 包含單處理器支持模塊(pSOS+)、 多處理器支持模塊(pSOS+m),文件管理器模塊(pHILE)、 TCP/IP通信包(pNA)、流式通信模塊(OpEN)、圖形界面、JAVA、HTTP等。主要缺點(diǎn)在于其上下文切換時(shí)間長，實(shí)時(shí)性不強(qiáng),采用的集成開發(fā)環(huán)境Sniff+與產(chǎn)品兼容性不好，部分關(guān)鍵功能無

13、法使用。Hopen OS是我國凱思集團(tuán)自主研制開發(fā)的一種運(yùn)行在32位微處理器上，微內(nèi)核（10K），實(shí)時(shí)、多任務(wù)、多線程的嵌入式操作系統(tǒng)，支持多CPU、漢字、圖形網(wǎng)絡(luò)等。驅(qū)動(dòng)開發(fā)容易。Pencil 是國內(nèi)開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多任務(wù)嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是一個(gè)可運(yùn)行在多種 CPU（主要為中檔CPU）的容易使用、高效可靠的 RTOS。輕巧、 高效和易于開發(fā)， 特別是在中、低端CPU的應(yīng)用中有明顯的優(yōu)勢(shì)可靠性高，實(shí)時(shí)性好，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性高，實(shí)時(shí)性好，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，豐富的輸入輸出模板，系統(tǒng)擴(kuò)充性和開豐富的輸入輸出模板，系統(tǒng)擴(kuò)充性和開放性好，系統(tǒng)通信功能強(qiáng)，控制軟件包放性好，系統(tǒng)通信功

14、能強(qiáng)，控制軟件包功能強(qiáng)功能強(qiáng) ，冗余性，冗余性冗余性冗余性:通過多重備份來增加系統(tǒng)的可靠性！如電源:采用雙電源系統(tǒng),當(dāng)一個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí),另一個(gè)電源就承擔(dān)所有的負(fù)載?？偩€概述總線概述總線標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是一種接口信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議總線標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是一種接口信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議 總線定義與分類總線定義與分類: 總線是一組信號(hào)線的集合，它定義了引線的信號(hào)、電總線是一組信號(hào)線的集合，它定義了引線的信號(hào)、電氣、機(jī)械特性，是微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分之間、不同的氣、機(jī)械特性，是微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分之間、不同的計(jì)算機(jī)之間建立信號(hào)聯(lián)系，進(jìn)行信息傳送的通道。計(jì)算機(jī)之間建立信號(hào)聯(lián)系，進(jìn)行信息傳送的通道?？偩€總線: :內(nèi)部總線內(nèi)

15、部總線( (系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線) )和外部總線和外部總線（通信總線）（通信總線）總線按功能或信號(hào)類型劃分，主要有三類總線：總線按功能或信號(hào)類型劃分，主要有三類總線： 數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線 總線主要有數(shù)據(jù)傳輸、中斷、多主設(shè)備支持、錯(cuò)誤總線主要有數(shù)據(jù)傳輸、中斷、多主設(shè)備支持、錯(cuò)誤處理等功能處理等功能 內(nèi)部總線是指微機(jī)內(nèi)部各功能模塊間進(jìn)行通信內(nèi)部總線是指微機(jī)內(nèi)部各功能模塊間進(jìn)行通信的總線，也稱為系統(tǒng)總線。它是構(gòu)成完整微機(jī)系統(tǒng)的總線，也稱為系統(tǒng)總線。它是構(gòu)成完整微機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部信息樞紐的內(nèi)部信息樞紐.STD總線、ISA總線和PCI總線， 1、總線標(biāo)準(zhǔn)、總線標(biāo)準(zhǔn)STD總線

16、即Standard Bus，是一種規(guī)模最小，面向工業(yè)控制，設(shè)計(jì)周密的8位系統(tǒng)總線。 2、STD總線的性能特點(diǎn)總線的性能特點(diǎn) 1）支持的微型處理器 :STD總線支持8位微處理器。 2）總線的基本組成 :STD總線是一種小型的、面向工業(yè)控制及測量的總線，全部總線只有56根，被劃分為四組，即：邏輯電源總線6根和輔助電源總線4根，雙向數(shù)據(jù)總線8根，地址總16根，控制總線22根。 3）支持多處理器系統(tǒng)支持多處理器系統(tǒng) 可 實(shí)現(xiàn)分布式、主機(jī)式及多主STD總線多處理器系統(tǒng)。 4、總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞?、總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞?STD總線是同步總線，采用同步方式傳輸數(shù)據(jù)。 5、中斷功能、中斷功能 STD總線最

17、初只定義了兩根中斷控制線，系統(tǒng)的中斷功能不強(qiáng)。但在System II STD總線系統(tǒng)中，由于兼容了PCXT，因此中斷功能顯著提高。 6、CMOS化化 7、局部總線擴(kuò)展能力、局部總線擴(kuò)展能力 8、支持網(wǎng)絡(luò)的功能、支持網(wǎng)絡(luò)的功能 9、模板尺寸、模板尺寸 STD模板尺寸為4.5英寸6.5英寸（即11.4cm16.5cm），是總線-模板式測控系統(tǒng)中最小的，因此具有機(jī)械強(qiáng)度高、抗振動(dòng)及抗沖擊能力強(qiáng)的特點(diǎn)。 10、可靠性高、可靠性高 PC機(jī)所使用的各種總線 STD總線產(chǎn)品是一種板卡（包括CPU卡）和無源母板結(jié)構(gòu)。 VME總線，總線，Versamodel Eurocard Motorola公司1981年推出

18、的第一代32位工業(yè)開放標(biāo)準(zhǔn)總線，其主要特點(diǎn)是信號(hào)線模仿Motorola公司生產(chǎn)的68000系列單片機(jī)信號(hào)線，由于其應(yīng)用的廣泛性被IEEE收為標(biāo)準(zhǔn)。 VME總線的插板尺寸：總線的插板尺寸： (mm高*長) 有兩種：一種是3U高，帶一個(gè)總線接口J1，尺寸為100*160 ，另一種是6U高，帶2個(gè)總線接口J1、J2，尺寸為233*160。 VME總線組成：總線組成： 接口J1、J2一般都有96針，每一接口都是3排，按A、B、C排列，每排32針，J1一般用于直接與VME總線相連，J2的中間列用于擴(kuò)展地址總線或數(shù)據(jù)總線，另外兩列可由用戶定義及I/O、磁盤驅(qū)動(dòng)及其他外設(shè)等，（因此VME總線已對(duì)未來應(yīng)用擴(kuò)展

19、預(yù)留了信號(hào)針，這也是將來可以靈活升級(jí)的原因。 32通道繼電器板，6U VME總線系統(tǒng)總線系統(tǒng) cpu板 vme 總線總線 6Uhp 15*6u vme總線總線插槽網(wǎng)絡(luò)通訊板，3u vme總線系統(tǒng)總線系統(tǒng) XT總線總線： 20世紀(jì)80年代初期，IBM在推出自己的微機(jī)系統(tǒng)IBM PC/XT時(shí)，就定義了一種總線結(jié)構(gòu)，稱為XT總線。這是8位數(shù)據(jù)寬度的總線。隨著IBM采用80286 CPU，推出IBM PC/AT微機(jī)系統(tǒng)，又定義了與XT總線兼容的16位的AT總線。 ISA總線總線(Industrial Standard Architecture) 即AT總線，它是在8位的XT總線基礎(chǔ)上擴(kuò)展而成的16位的

20、總線體系結(jié)構(gòu)。 ISA總線插槽總線插槽 ISA總線插槽有一長一短兩個(gè)插口，長插口有62個(gè)引腳，以A31A1和B31B1表示，分別列于插槽的兩面；短插口有36個(gè)引腳，以C18C1和D18D1表示，也分別列于插槽的兩面。ISA總線插槽如圖所示。 PC上的上的ISA總線插槽總線插槽 后來，在大多數(shù)Pentium系列的PC機(jī)主板上仍保留34個(gè)ISA總線擴(kuò)充槽，即可以插入8位ISA卡，又可以插入16位ISA卡。D18D1C18C1B31B1A31A1ISA總線插槽總線插槽綠色為輸入引腳，綠色為輸入引腳，紅色輸出引腳，紅色輸出引腳，藍(lán)色藍(lán)色I(xiàn)/O引腳引腳 A1 -I/O CH CK B1 Ground A

21、2 SD7 B2 Reset Drive A3 SD6 B3 +5Vdc A4 SD5 B4 IRQ9 A5 SD4 B5 -5Vdc A6 SD3 B6 DRQ2 A7 SD2 B7 -12Vdc A8 SD1 B8 0 WS A9 SD0 B9 +12Vdc A10 -I/O CH RDY B10 Ground A11 AEN B11 -SMEMW A12 SA19 B12 -SMEMR A13 SA18 B13 -IOW A14 SA17 B14 -IOR A15 SA16 B15 -DACK3 A16 SA15 B16 DRQ3 A17 SA14 B17 -DACK1 A18 SA13

22、 B18 DRQ1 A19 SA12 B19 -Refesh A20 SA11 B20 CLK A21 SA10 B21 IRQ7 A22 SA9 B22 IRQ6 A23 SA8 B23 IRQ5 A24 SA7 B24 IRQ4 A25 SA6 B25 IRQ3 A26 SA5 B26 -DACK2 A27 SA4 B27 T/C A28 SA3 B28 BALE A29 SA2 B29 +5Vdc A30 SA1 B30 OSC A31 SA0 B31 Ground 引腳號(hào)引腳號(hào) 信號(hào)名信號(hào)名引腳號(hào)引腳號(hào) 信號(hào)名信號(hào)名引腳號(hào)引腳號(hào) 信號(hào)名信號(hào)名引腳號(hào)引腳號(hào) 信號(hào)名信號(hào)名綠色為輸入引腳，綠

23、色為輸入引腳，紅色輸出引腳，紅色輸出引腳，藍(lán)色藍(lán)色I(xiàn)/O引腳引腳 RESET、BCLK：復(fù)位及總線基本時(shí)鐘，BLCK=8MHz。SA19-SA0：存儲(chǔ)器及I/O空間20位地址，帶鎖存。LA23-LA17：存儲(chǔ)器及I/O空間20位地址，不帶鎖存。BALE：總線地址鎖存，外部鎖存器的選通。AEN：地址允許，表明CPU讓出總線，DMA開始。SMEMR#、SMEMW#：8位ISA存儲(chǔ)器讀寫控制。8位位ISA總線主要信號(hào)說明總線主要信號(hào)說明C1 SBHE D1 -MEM CS16 C2 LA23 D2 -I/O CD16 C3 LA22 D3 IRQ10 C4 LA21 D4 IRQ11 C5 LA20

24、 D5 IRQ12 C6 LA19 D6 IRQ15 C7 LA18 D7 IRQ14 C8 LA17 D8 -DACK0 C9 -MEMR D9 DRQ0 C10 -MEMW D10 -DACK5 C11 SD8 D11 DRQ5 C12 SD9 D12 -DACK6 C13 SD10 D13 DRQ6 C14 SD11 D14 -DACK7 C15 SD12 D15 DRQ7 C16 SD13 D16 +5Vdc C17 SD14 D17 -Master C18 SD15 D18 Ground 引腳號(hào)引腳號(hào) 信號(hào)名信號(hào)名引腳號(hào)引腳號(hào) 信號(hào)名信號(hào)名綠色為輸入引腳，綠色為輸入引腳，紅色輸出引腳

25、，紅色輸出引腳，藍(lán)色藍(lán)色I(xiàn)/O引腳引腳 綠色為輸入引腳，綠色為輸入引腳，紅色輸出引腳，紅色輸出引腳，藍(lán)色藍(lán)色I(xiàn)/O引腳引腳 MEMR#、MEMW#：16位ISA存儲(chǔ)器讀寫控制。SD15-SD0：數(shù)據(jù)總線，訪問8位ISA卡時(shí)高8位自動(dòng)傳送到SD7-SD0。SBHE#：高字節(jié)允許，打開SD15-SD8數(shù)據(jù)通路。MEMCS16#、IOCS16#：ISA卡發(fā)出此信號(hào)確認(rèn)可以進(jìn)行16位傳送。I/OCHRDY：ISA卡準(zhǔn)備好，可控制插入等待周期。NOWS#：不需等待狀態(tài)，快速ISA發(fā)出不需插入等待。I/OCHCK#：ISA卡奇偶校驗(yàn)錯(cuò)。IRQ15、IRQ14、IRQ12-IRQ9、IRQ7-IRQ3：中斷

26、請(qǐng)求。DRQ7-DRQ5 、DRQ3-DRQ0： ISA卡DMA請(qǐng)求。DACK7#-DACK5#、DACK3#-DACK0#：DMA請(qǐng)求響應(yīng)MASTER#：ISA主模塊確立信號(hào)，ISA發(fā)出此信號(hào)，與主機(jī)內(nèi)DMAC配合使ISA卡成為主模塊，全部控制總線。 8位位ISA總線主要信號(hào)說明總線主要信號(hào)說明長插口長插口短插口短插口A1B1C18D18pci/isa總線底板總線底板 ISA總線的主要性能指標(biāo)如下總線的主要性能指標(biāo)如下: I/O地址空間0100H03FFH 24位地址線可直接尋址的內(nèi)容為MB 8/16位數(shù)據(jù)線 62+36引腳 最大傳輸率MB/S ISA總線的優(yōu)勢(shì)總線的優(yōu)勢(shì): ISA總線結(jié)構(gòu)的

27、模塊種類最多，性能穩(wěn)定，技術(shù)成熟，價(jià)格便宜； ISA總線性能基本上能滿足多數(shù)測控領(lǐng)域需求； 具備了用ISA總線模塊來構(gòu)成系統(tǒng)的能力，也就基本上具備了用其他總線模塊來構(gòu)成系統(tǒng)的能力。ISA總線的發(fā)展總線的發(fā)展: 1989年，COMPAQ公司聯(lián)合HP、AST等9家公司，在ISA總線基礎(chǔ)上推出適于32位微處理器的系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)EISA（Extended Channel Architecture)； EISA與ISA兼容，成為一種與MCA（Miro ChannelArchiteture)抗衡的總線標(biāo)準(zhǔn)。 隨著微處理器速度及性能的改進(jìn)與更新，作為微型計(jì)算機(jī)重要組成部件的總線也被迫作相應(yīng)的改進(jìn)和更新。否則，

28、低速的總線將成為系統(tǒng)性能的瓶頸。 同時(shí)，存在另一個(gè)不容忽視的事實(shí)，即隨著微處理器的更新?lián)Q代，一個(gè)個(gè)曾頗具影響的總線標(biāo)準(zhǔn)也相繼黯然失色了，與其配套制造的一大批接口設(shè)備(板卡、適配器及連接器等)也漸漸被束之高閣。 這就迫使人們思考一個(gè)問題，即能否制定和開發(fā)一種性能優(yōu)越且能保持相對(duì)穩(wěn)定的總線結(jié)構(gòu)和技術(shù)規(guī)范來擺脫傳統(tǒng)總線技術(shù)發(fā)展的這種困境呢? PCI總線總線(Peripheral Component Interconnect，外圍部件互連總線)于1991年由Intel公司首先提出，并由PCI SIG(Special Interest Group)來發(fā)展和推廣。 PCI SIG是一個(gè)包括Intel、IB

29、M、Compaq、Apple和DEC等100多家公司在內(nèi)的組織集團(tuán)。1992年6月推出了PCI 1.0版，1995年6月又推出了支持64位數(shù)據(jù)通路、66MHz工作頻率的PCI 2.1版。 由于PCI總線先進(jìn)的結(jié)構(gòu)特性及其優(yōu)異的性能，使之成為現(xiàn)代微機(jī)系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)中的佼佼者，并被多數(shù)現(xiàn)代高性能微機(jī)系統(tǒng)所廣泛采用。 是介于CPU芯片總線與系統(tǒng)總線之間的一級(jí)總線，傳輸率得以大大提高，最大133MB/s(266MB/s)。 采用數(shù)據(jù)線和地址線復(fù)用結(jié)構(gòu)，減少了總線引腳數(shù) 總線支持無限猝發(fā)讀寫方式和并行工作方式 總線寬度為32位（5V），可升級(jí)為64位（3.3V） PCI總線與CPU異步工作：PCI總線的工

30、作頻率固定為33MHz，與CPU的工作頻率無關(guān)，使PCI總線不受處理器的限制 提供了即插即用功能，允許PCI局部總線擴(kuò)展卡和元件進(jìn)行自動(dòng)配置PCIPCI局部總線的結(jié)構(gòu)示意圖局部總線的結(jié)構(gòu)示意圖03C/BE C/BEFRAMETRDYIRDYSTOPDEVSELIDSELPARPERRSERRREQGNTCLKRST3263AD AD47C/BE C/BEPAR64REQ64ACK64LOCKINTAINTBINTCINTDSBOSDONETDITDOTCKTMSTRSTPC總線031AD AD地 址 和地 址 和數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線接口控制接口控制信號(hào)信號(hào)中斷信號(hào)中斷信號(hào)64位總線位總線擴(kuò)展信號(hào)擴(kuò)展信

31、號(hào)接口控制接口控制支持高速支持高速緩存信號(hào)緩存信號(hào)JTAG邊界邊界掃描信號(hào)掃描信號(hào)系統(tǒng)系統(tǒng)仲裁仲裁出錯(cuò)報(bào)告出錯(cuò)報(bào)告必需的必需的可選的可選的PCI總線總線引腳引腳 連接到連接到PCI總線上的設(shè)備分為兩類：主控總線上的設(shè)備分為兩類：主控設(shè)備（設(shè)備（Master），目標(biāo)設(shè)備（），目標(biāo)設(shè)備（Target）。）。PCI支持多主控設(shè)備，主控設(shè)備可以控制支持多主控設(shè)備，主控設(shè)備可以控制總線、驅(qū)動(dòng)地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào)；總線、驅(qū)動(dòng)地址、數(shù)據(jù)及控制信號(hào)；目標(biāo)設(shè)備不能啟動(dòng)總線操作，只能依賴于目標(biāo)設(shè)備不能啟動(dòng)總線操作，只能依賴于主控設(shè)備向它進(jìn)行傳遞或從中讀取數(shù)據(jù)主控設(shè)備向它進(jìn)行傳遞或從中讀取數(shù)據(jù) PCI總線的數(shù)據(jù)寬度

32、為32位或64位，地址總線為32位(可擴(kuò)展至64位)。另外，它的地址線和數(shù)據(jù)線是多路復(fù)用的，以節(jié)省引腳并減小連接器的尺寸。這些多路復(fù)用的引腳信號(hào)標(biāo)識(shí)為AD0AD63。 PCI總線有5V和3V兩種插槽類型，每種插槽的全部引腳號(hào)均為194(A1/B1A94/B94)，32位卡只用位卡只用162號(hào)，號(hào)，64位卡則占用全部位卡則占用全部194號(hào)引腳。號(hào)引腳。 其中，標(biāo)為res的引腳為保留未用(reserved)的引腳；標(biāo)為code的引腳是防止將插卡插錯(cuò)而設(shè)置的接口標(biāo)記，也稱連接器鑰匙(connector key)。: :總線指令和字節(jié)允許信號(hào)的復(fù)用線?？偩€指令和字節(jié)允許信號(hào)的復(fù)用線。 PAR : :為

33、為AD310和所指示的有效數(shù)據(jù)的校和所指示的有效數(shù)據(jù)的校驗(yàn)位。驗(yàn)位。 30C/BEAD310 :地址、數(shù)據(jù)信號(hào)復(fù)用線。地址、數(shù)據(jù)信號(hào)復(fù)用線。1. 地址和數(shù)據(jù)信號(hào)地址和數(shù)據(jù)信號(hào):：周期幀信號(hào)。：周期幀信號(hào)。 ：主設(shè)備就緒。（：主設(shè)備就緒。（Initiator Ready） ：目標(biāo)設(shè)備就緒（：目標(biāo)設(shè)備就緒（Target ReadyTarget Ready） ：停止信號(hào)。低電平有效：停止信號(hào)。低電平有效 IDSEL ：初始化時(shí)的設(shè)備選擇信號(hào)。：初始化時(shí)的設(shè)備選擇信號(hào)。 ：設(shè)備選擇信號(hào)。：設(shè)備選擇信號(hào)。 ：總線鎖定信號(hào)：總線鎖定信號(hào) IRDYFRAMETRDYSTOPDEVSELLOCK 2.接口控制

34、信號(hào)接口控制信號(hào)3.3.仲裁信號(hào)仲裁信號(hào)4.4.錯(cuò)誤反饋信號(hào)錯(cuò)誤反饋信號(hào) 5.5.中斷請(qǐng)求信號(hào)中斷請(qǐng)求信號(hào) 6.6.高速緩存支持高速緩存支持 7.7.系統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)信號(hào) 8.8. 64位擴(kuò)展的信號(hào)線位擴(kuò)展的信號(hào)線總線請(qǐng)求信號(hào)。 總線響應(yīng)信號(hào) REQGNT奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤 , 系統(tǒng)錯(cuò)誤 PERRSERRINTAINTBINTCINTD偵聽回寫信號(hào) ,偵聽結(jié)束信號(hào) SBOSDONE系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)線 CLK ,復(fù)位信號(hào) RST 基本傳輸方式基本傳輸方式 PCI總線的數(shù)據(jù)傳輸采用猝發(fā)方式總線的數(shù)據(jù)傳輸采用猝發(fā)方式（brust），支持對(duì)存儲(chǔ)器和），支持對(duì)存儲(chǔ)器和I/O地址空間地址空間的猝發(fā)傳輸，以保證總線始終滿

35、載的數(shù)的猝發(fā)傳輸，以保證總線始終滿載的數(shù)據(jù)傳輸據(jù)傳輸 基本傳輸規(guī)則基本傳輸規(guī)則PCI總線的基本傳輸機(jī)制是猝發(fā)式傳送，利用橋可以實(shí)現(xiàn)總線間的猝發(fā)式傳送。寫操作時(shí)，橋把上層總線的寫周期先緩存起來，以后的時(shí)間再在下層總線上生成寫周期，即延遲寫。讀操作時(shí)，橋可早于上層總線，直接在下層總線上進(jìn)行預(yù)讀。無論延遲寫和預(yù)讀，橋的作用可使所有的存取都按CPU的需要出現(xiàn)在總線上。 由上可見，以橋連接實(shí)現(xiàn)的PCI總線結(jié)構(gòu)具有很好的擴(kuò)充性和兼容性，允許多條總線并行工作。它與處理器無關(guān)，不論HOST總線上是單CPU還是多CPU，也不論CPU是什么型號(hào)，只要有相應(yīng)的HOST橋芯片(組)，就可與PCI總線相連。傳輸機(jī)制傳輸

36、機(jī)制 基本傳輸規(guī)則基本傳輸規(guī)則總線周期類型總線周期類型 PCI總線周期由當(dāng)前被授權(quán)的主設(shè)備發(fā)起。PCI支持任何主設(shè)備和從設(shè)備之間點(diǎn)到點(diǎn)的對(duì)等訪問，也支持某些主設(shè)備的廣播讀寫。 PCI總線周期類型由主設(shè)備在C/BE30線上送出的4位總線命令代碼指明，被目標(biāo)設(shè)備譯碼確認(rèn)，然后主從雙方協(xié)調(diào)配合完成指定的總線周期操作。4位代碼組合可指定16種總線命令，但實(shí)際給出12種。 基本傳輸規(guī)則基本傳輸規(guī)則 PCI總線采用集中式仲裁方式，每個(gè)PCI主設(shè)備都有獨(dú)立的REQ#(總線請(qǐng)求)和GNT#(總線授權(quán))兩條信號(hào)線與中央仲裁器相連。由中央仲裁器根據(jù)一定的算法對(duì)各主設(shè)備的申請(qǐng)進(jìn)行仲裁，決定把總線使用權(quán)授予誰。但PC

37、I標(biāo)準(zhǔn)并沒有規(guī)定仲裁算法。 中央仲裁器不僅采樣每個(gè)設(shè)備的REQ#信號(hào)線，而且采樣公共的FRAME#和IRDY#信號(hào)線。因此仲裁器清楚當(dāng)前總線的使用狀態(tài)：是處于空閑狀態(tài)還是一個(gè)有效的總線周期。IEEE-P996是PC和PC/AT工業(yè)總線規(guī)范，1992年IEEE開始著手為PC和PC/AT總線制定一個(gè)精簡的IEEEP996標(biāo)準(zhǔn)（草稿），PC104作為基本文件被采納，叫做IEEE P996.1兼容PC嵌入式模塊標(biāo)準(zhǔn)。 PC104是一種專門為嵌入式控制嵌入式控制而定義的工業(yè)控制總線，實(shí)質(zhì)上是一種緊湊型的IEEE-P996，其信號(hào)定義和PC/AT基本一致，但電氣和機(jī)械規(guī)范卻完全不同，是一種優(yōu)化的、小型、堆

38、棧式結(jié)構(gòu)的嵌入式控制系統(tǒng)優(yōu)化的、小型、堆棧式結(jié)構(gòu)的嵌入式控制系統(tǒng)。 PC104PC104與普通與普通PCPC總線控制系統(tǒng)的主要不同是：總線控制系統(tǒng)的主要不同是：1、 小尺寸結(jié)構(gòu)：小尺寸結(jié)構(gòu)：標(biāo)準(zhǔn)模塊的機(jī)械尺寸是3.6X3.8英寸，即96X90mm2、 堆棧式連接：堆棧式連接：去掉總線背板和插板滑道，總線以“針”和“孔”形式層疊連接，即PC104總線模塊之間總線的連接是通過上層的針和下層的孔相互咬和相連，這種層疊封裝有極好的抗震性。3、 輕松總線驅(qū)動(dòng)輕松總線驅(qū)動(dòng)：減少元件數(shù)量和電源消耗，4mA總線驅(qū)動(dòng)即可使模塊正常工作，每個(gè)模塊1-2瓦能耗。PC/104有兩個(gè)版本有兩個(gè)版本: 8位的位的PC10

39、4 和和16位的位的PC104PLUS PC104：8位,和ISA相對(duì)應(yīng)共有64個(gè)總線管腳，單列雙排插針和插孔，P1：64針，P2：40針，合計(jì)104個(gè)總線信號(hào)，PC104因此得名。 當(dāng)8位模塊和16位模塊連接時(shí)，16位模塊必須在8位模塊的下面。P2 總線連結(jié)在8-位元模塊中是可選的，這樣讓這些模塊無論何處都可在堆棧中使用 PC104PLUS ：是專為PCI總線設(shè)計(jì)的，可以連接高速外接設(shè)備。PC104PLUS 在硬件上通過一個(gè)3X40即120孔插座，PC104PLUS包括了PCI規(guī)范2.1版要求的所有信號(hào)。為了向下兼容，PC104PLUS保持了PC104的所有特性。PC104PLUS規(guī)范包含了

40、兩種總線標(biāo)準(zhǔn)：ISA和PCI，可以雙總線并存。 管腳定義與ISA、PCI的規(guī)范完全兼容，所以公司在產(chǎn)品內(nèi)部用 PC/104模塊時(shí)，也可以應(yīng)自己的需要設(shè)計(jì)生產(chǎn)更多的專業(yè)應(yīng)用PC/104模塊種類。嵌入式PC對(duì)目前的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)體系產(chǎn)生了積極的影響，而且將在許多應(yīng)用領(lǐng)域形成主流格局。 外部總線是指用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間或外部總線是指用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與其它智能外設(shè)之間的通信線路。計(jì)算機(jī)與其它智能外設(shè)之間的通信線路。 常用的外部總線有常用的外部總線有IEEE-488并行總線、并行總線、RS-232C串行總線和串行總線和RS485通信總線通信總線 IEEE-488 總線是并行總線接口標(biāo)準(zhǔn)。

41、用來連接系統(tǒng)，如微計(jì)算機(jī)、數(shù)字電壓表、數(shù)碼顯示器等設(shè)備及其他儀器儀表均可用IEEE-488總線裝配起來。 它按照位并行、字節(jié)串行雙向異步方式傳輸信號(hào)，連接方式為總線方式，儀器設(shè)備直接并聯(lián)于總線上而不需中介單元， 但總線上最多可連接15臺(tái)設(shè)備。最大傳輸距離為20米，信號(hào)傳輸速度一般為500KB/s，最大傳輸速度為1MB/s。24芯的無源電纜：16條信號(hào)線和8條地線 。16根信號(hào)線可分成3組 ：8根雙向數(shù)據(jù)總線、3根數(shù)據(jù)字節(jié)傳送控制總線、5根接口管理總線，均為低電平有效 IEEE-488(IB)的總線是由一條24芯的無源電纜組成的。 所掛設(shè)備分為三種功能： “講者”即發(fā)話器， “聽者”即收聽器，

42、“控者”即控制器。 系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖示：設(shè)備 A控者聽者講者計(jì)算機(jī)設(shè)備 B聽者講者電壓表設(shè)備 C聽者打印機(jī)數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)控制線接口管理線設(shè)備 A控者聽者講者計(jì)算機(jī)設(shè)備 A控者聽者講者計(jì)算機(jī)設(shè)備 B聽者講者電壓表設(shè)備 B聽者講者電壓表設(shè)備 C聽者打印機(jī)設(shè)備 C聽者打印機(jī)數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)控制線接口管理線不允許兩個(gè)或兩個(gè)以上“講者”同時(shí)工作。 1）8條雙向數(shù)據(jù)總線(DIO1DIO8)， 用來傳送8位數(shù)據(jù)，7位地址與命令。總線中設(shè)有地址總線和專門控制總線。 3) 三條數(shù)據(jù)傳送線，提供數(shù)據(jù)總線上信息交換的時(shí)序。 它們是DAV(數(shù)據(jù)有效)、NRFD (“聽者”未準(zhǔn)備好)和NDAC(“聽者”沒接到數(shù)據(jù))。2) 8條邏

43、輯地線及屏蔽線， 其中有6條與信號(hào)線對(duì)應(yīng)構(gòu)成雙絞線對(duì)。4）5條接口控制總線用來控制接口的功能， 可以用一條線進(jìn)行控制， 也可以用多條線編組控制。 ATNATN為“注意”，由控者發(fā)出。=0時(shí)，數(shù)據(jù)總線含有18位的數(shù)據(jù)，“講者”與“聽者”將使用數(shù)據(jù)總線。=1時(shí)，數(shù)據(jù)總線含有7位命令或7位地址。IFCIFC為“接口清除”，由控者發(fā)出。=0時(shí)，總線系統(tǒng)初始化，恢復(fù)到原始狀態(tài)，所有“聽者”不被訪問，所有“講者”停止發(fā)送。SRQ為“服務(wù)請(qǐng)求”， 各裝備的SRQ線是“線或”在一起的， 任何一個(gè)設(shè)備均可使SRQ=0，向控者提出服務(wù)請(qǐng)求，控者接到SRQ便查詢發(fā)出者。RENREN為“遠(yuǎn)程啟動(dòng)”，=1，且收到聽地址

44、時(shí)，便成為遠(yuǎn)程操作狀態(tài)。=0，則為本地操作狀態(tài)。ROIROI為“結(jié)束或識(shí)別”，與ATN一起用于并行查詢或用于指示數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。 并行查詢就是8根DIO分配給8個(gè)所要查看的設(shè)備， 同時(shí)查看8個(gè)設(shè)備的狀態(tài)。 當(dāng)ATN=0、ROI=1時(shí)表示數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。 當(dāng)ATN=1、 ROI=1時(shí)， 通知各設(shè)備并行查詢開始。IEEE-488(IB)標(biāo)準(zhǔn)的其他特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)的其他特點(diǎn) (1) 具有TTL電平，采用負(fù)邏輯。即低電平0.8 V， 邏輯為“1”； 高電平2 V, 邏輯為“0”。 (2) 采用3線式信號(hào)交換(又稱3線掛鉤)的異步確認(rèn)方式控制數(shù)據(jù)傳輸， 故允許連接快慢不同的設(shè)備一起工作。(3) 理論上最大電纜長度為

45、15 m時(shí)，數(shù)據(jù)最高傳送速度為1 MB/s。采用集電極開路型邏輯驅(qū)動(dòng)器時(shí)為0.25 MB/s。(4) 總線最多可連接15個(gè)設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)的連接電纜最大長度為20 m。儀器間電纜最長為4 m，但可通過緩沖器和調(diào)制解調(diào)器使之幾乎無限延長。利用一種擴(kuò)展器可將IEEE-488(IB)轉(zhuǎn)換到其他光數(shù)據(jù)通訊線或RS-232C上。 (5) IEEE-488(IB)的配置方案一般采用帶形或星形IEEE-488(IB)標(biāo)準(zhǔn)的接口標(biāo)準(zhǔn)的接口 RS - 232C是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，是在）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，是在微機(jī)接口應(yīng)用中常用的一種串行通信

46、總線標(biāo)微機(jī)接口應(yīng)用中常用的一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)，全稱為準(zhǔn)，全稱為EIARS232C標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)（Electoronic Industrial Associate Recommended Standard 232C） RS232C標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線共標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線共25根，其中只定義根，其中只定義了了22根。這根。這22根信號(hào)線又分為主、輔兩個(gè)信道，大根信號(hào)線又分為主、輔兩個(gè)信道，大多數(shù)微機(jī)串行通信系統(tǒng)中都只使用主信道的信號(hào)線。多數(shù)微機(jī)串行通信系統(tǒng)中都只使用主信道的信號(hào)線。在通信中，即便是只使用主信道，也并非主信道的在通信中，即便是只使用主信道，也并非主信道的所有信號(hào)都要連接，一般情況下只需使用其中的所有信

47、號(hào)都要連接，一般情況下只需使用其中的9根信號(hào)線。這就是為什么我們?cè)谖C(jī)的機(jī)箱上看到根信號(hào)線。這就是為什么我們?cè)谖C(jī)的機(jī)箱上看到的串行通信接口（如的串行通信接口（如COM1、COM2）只有）只有9根的根的原因。原因。 信號(hào)含義信號(hào)含義腳號(hào)腳號(hào) 信號(hào)名信號(hào)名縮寫縮寫 方向與功能說明方向與功能說明 3發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) TxD DTEDCE終端發(fā)送串行數(shù)據(jù)終端發(fā)送串行數(shù)據(jù) 2接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù) RxD DTEDCE終端接收串行數(shù)據(jù)終端接收串行數(shù)據(jù) 7請(qǐng)求發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送 RTS DTEDCE終端請(qǐng)求通信設(shè)備切換到發(fā)送方向終端請(qǐng)求通信設(shè)備切換到發(fā)送方向 8清除發(fā)送清除發(fā)送 CTS DTEDCE設(shè)備已切換到發(fā)送

48、方向設(shè)備已切換到發(fā)送方向 6數(shù)傳機(jī)就緒數(shù)傳機(jī)就緒 DSR DTEDCE通信設(shè)備就緒，設(shè)備可用通信設(shè)備就緒，設(shè)備可用 5信號(hào)地信號(hào)地 SG 無方向信號(hào)地，所有信號(hào)公共地?zé)o方向信號(hào)地，所有信號(hào)公共地 1數(shù)據(jù)載體檢出數(shù)據(jù)載體檢出 DCD DTEDCE通信設(shè)備正在接收通信鏈路的信號(hào)通信設(shè)備正在接收通信鏈路的信號(hào) 4數(shù)據(jù)終端就緒數(shù)據(jù)終端就緒 DTR DTEDCE終端設(shè)備就緒，設(shè)備可用終端設(shè)備就緒，設(shè)備可用 9振鈴指示器振鈴指示器 RI DTEDCE通信設(shè)備通知終端，通信鏈路有振鈴?fù)ㄐ旁O(shè)備通知終端，通信鏈路有振鈴電氣特性電氣特性 狀態(tài)狀態(tài)-15VV1-5V+5VV1+15V邏輯狀態(tài)邏輯狀態(tài)10信號(hào)條件信號(hào)

49、條件(數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)線上)傳號(hào)（傳號(hào)（MARK）空號(hào)（空號(hào)（SPACE ）功能（控制線上）功能（控制線上）OFFONn232C接口采用接口采用EIA電平電平n高電平為高電平為3V15V邏輯邏輯“0”n低電平為低電平為3V15V邏輯邏輯“1”n實(shí)際常用實(shí)際常用12V或或15Vn標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)TTL電平電平n高電平：高電平：2V5V 邏輯邏輯“1”n低電平：低電平：0V0.8V 邏輯邏輯“0”相互轉(zhuǎn)換相互轉(zhuǎn)換(3) (3) RS-232C電平與電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換電路電平的轉(zhuǎn)換電路 RS-232C的的機(jī)械特性機(jī)械特性規(guī)定：計(jì)算機(jī)機(jī)的規(guī)定：計(jì)算機(jī)機(jī)的RS-232C接口通向外部的連接器是一種標(biāo)準(zhǔn)的接口通向外

50、部的連接器是一種標(biāo)準(zhǔn)的“D”型插針型插針 DB25 和和DB9引腳引腳 （4）RS-232C的機(jī)械特性的機(jī)械特性通常的應(yīng)用系統(tǒng)中，往往是通常的應(yīng)用系統(tǒng)中，往往是CPU和和I/O設(shè)備之間傳送設(shè)備之間傳送信息，兩者都是信息，兩者都是DTE，比如，比如IPC和色溫計(jì)，和色溫計(jì)，PC和單和單片機(jī)之間的通信，雙方都能發(fā)送和接收，它們的連片機(jī)之間的通信，雙方都能發(fā)送和接收，它們的連接只需要使用三根線即可，即接只需要使用三根線即可，即RXD,TXD和和GND，連，連接方式見圖接方式見圖: (1)傳輸距離：傳輸距離： RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定碼元畸變小于4%，傳輸電纜長度為15m，在實(shí)際中，可按碼元畸變10-2

51、0%的范圍工作的，最大傳輸距離有50米左右。(2)傳輸速率：傳輸速率：最大為達(dá)到115200bps甚至更高，標(biāo)準(zhǔn)串口能夠提供的傳輸速度主要有以下波特率：1200bps、2400bps、4800bps、9600bps、19200bsp、38400bps、57600bps、115200bps等。(3)抗干擾：抗干擾：屬于非平衡電壓型傳輸電路，不使用差分信號(hào)傳輸，因此不具備抗共模干擾的能力。(4)距離與速度：距離與速度：一般在儀器儀表或工業(yè)控制場合，9600bps是最常見的傳輸速度，傳輸距離較近時(shí)，使用最高傳輸速度也是可以的。傳輸距距離和傳輸速度成反比，適當(dāng)降低傳輸速度，可延長RS-232的傳輸距離

52、，提高穩(wěn)定性。 RS-232C的通訊距離和速度的通訊距離和速度 在數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及分布式工業(yè)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常需要使用串行通信來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。RS-232是最早的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，在短距離(15M)，較低波特率串行通信當(dāng)中廣泛應(yīng)用。為克服RS-232不足，EIA于1983 年制定了 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為 TIA/EIA-485-A 標(biāo)準(zhǔn)。 RS-232不足:不平衡傳輸方式，即單端通訊。 共模抑制能力差 傳輸距離最大約為15M 最高速率為20KBPS 只能支持點(diǎn)對(duì)

53、點(diǎn)通信。 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式(Differential Driver Mode) ，也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線，將其中一線定義為 A，另一線定義為 B，如圖所示。 發(fā)送發(fā)送/接收接收 傳輸傳輸 發(fā)送發(fā)送/接收接收定義定義 邏輯邏輯1（正邏輯電平）：（正邏輯電平）：BA 的狀態(tài)的狀態(tài) 邏輯邏輯 0（負(fù)邏輯電平）：（負(fù)邏輯電平）：AB 的狀態(tài)的狀態(tài) A、B 之間壓差之間壓差不小于不小于 200mV最大傳輸距離約為 1219 米(20kbps)最大傳輸速率為 10Mbps。 通常采用平衡雙絞線作為傳輸媒體。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比組網(wǎng)采用直線拓樸結(jié)構(gòu)，需要安裝

54、2 個(gè)終端匹配電阻，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗（一般取值為 120）在短距離、或低速率傳輸時(shí)可不終端匹配RS-232C RS-484轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 RS-485 的網(wǎng)絡(luò)拓樸的網(wǎng)絡(luò)拓樸 RS-485 支持 32 個(gè)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)建時(shí)，應(yīng)注意：總之，應(yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線?？傊瑧?yīng)該提供一條單一、連續(xù)的信號(hào)通道作為總線。 1用一條雙絞線電纜作總線，將各節(jié)點(diǎn)串接起來，從總線到節(jié)點(diǎn)的引出線長度應(yīng)盡量短，以使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的影響最低。2應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性。阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。如：總線不同區(qū)段

55、采用不同電纜，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線。 DRTTLTTLDRTTLTTL RTTLDRDTTLRTTLDRDTTL 接口接口RS-232CRS-485 工作模式工作模式單端發(fā)，單端收單端發(fā)，單端收雙端發(fā)，雙端收雙端發(fā)，雙端收連接臺(tái)數(shù)連接臺(tái)數(shù)1臺(tái)驅(qū)動(dòng)器臺(tái)驅(qū)動(dòng)器1臺(tái)接收器臺(tái)接收器32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器臺(tái)驅(qū)動(dòng)器32臺(tái)接收器臺(tái)接收器傳輸距離與速傳輸距離與速率率15m，20kbps12m，10Mbps120m，1Mbps1200m，100kbps驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)器輸出（最大電壓值）（最大電壓值）25V-7V+12V驅(qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)器輸出（信號(hào)電平）（信號(hào)電平）5V（帶負(fù)

56、載）（帶負(fù)載）15V（未帶負(fù)載）（未帶負(fù)載）1.5V（帶負(fù)載）（帶負(fù)載）5V（未帶負(fù)載）（未帶負(fù)載）驅(qū)動(dòng)器負(fù)載阻驅(qū)動(dòng)器負(fù)載阻抗抗37k54示意圖4.通用串行總線通用串行總線USB(Universal Serial Bus ) USB是由是由Compaq、Digital Equipment、Intel、Microsoft、IBM、NEC及及Northern Telecom等等7家公司聯(lián)家公司聯(lián)合開發(fā)的一種流行的外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)，是用于擴(kuò)充合開發(fā)的一種流行的外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)，是用于擴(kuò)充PC體系體系結(jié)構(gòu)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 1996年年2月公布了月公布了USB 1.0版本，傳輸速率有低速版本，傳輸速

57、率有低速1.5Mbps和高速和高速12Mbps兩種模式。兩種模式。 2000年年4月發(fā)布月發(fā)布USB 2.0，兼容所有，兼容所有USB 1.0外部設(shè)備外部設(shè)備及電纜線等，傳輸速率達(dá)及電纜線等，傳輸速率達(dá)480Mbps。 2008年年11月月17日，日，USB 3.0正式發(fā)布，達(dá)到每秒正式發(fā)布，達(dá)到每秒4.8Gb傳輸速度。傳輸速度。 (1) USB的性能特點(diǎn)的性能特點(diǎn) 傳輸速度快傳輸速度快USB 1.0 提供了兩種速度：低速提供了兩種速度：低速1.5Mbps全速全速12MbpsUSB 2.0的數(shù)據(jù)傳輸速度可以高達(dá)的數(shù)據(jù)傳輸速度可以高達(dá)480MbpsUSB 3.0達(dá)到每秒達(dá)到每秒4.8Gb傳輸速度

58、。傳輸速度。連接簡單快捷連接簡單快捷可以進(jìn)行可以進(jìn)行熱插拔熱插拔。即設(shè)備連到。即設(shè)備連到USB時(shí)，不必打開機(jī)箱，時(shí)，不必打開機(jī)箱，也不必關(guān)閉主機(jī)電源也不必關(guān)閉主機(jī)電源 通用連接器通用連接器用一種通用的連接器可以連接多用一種通用的連接器可以連接多種類型的外設(shè)，其外型為種類型的外設(shè)，其外型為4針插頭針插頭無須外接電源無須外接電源 USB能提供能提供+5V/500mA的電源，供低功耗的電源，供低功耗USB設(shè)備如設(shè)備如USB鍵盤、鍵盤、USB鼠標(biāo)、優(yōu)盤等；但高功耗鼠標(biāo)、優(yōu)盤等；但高功耗USB設(shè)備設(shè)備,如掃如掃描儀等仍需自帶電源；描儀等仍需自帶電源；USB還采用還采用APM（Advanced Power

59、 Management）技術(shù)，可以有效地節(jié)省電源功耗）技術(shù)，可以有效地節(jié)省電源功耗擴(kuò)充外設(shè)能力強(qiáng)擴(kuò)充外設(shè)能力強(qiáng) USB采用星形層式結(jié)構(gòu)和采用星形層式結(jié)構(gòu)和Hub技術(shù)，允許一個(gè)技術(shù)，允許一個(gè)USB主控主控機(jī)可以機(jī)可以連接多達(dá)連接多達(dá)127個(gè)外設(shè)個(gè)外設(shè)，用戶不用擔(dān)心要連接的設(shè)備，用戶不用擔(dān)心要連接的設(shè)備數(shù)目會(huì)受到限制。兩個(gè)外設(shè)間的數(shù)目會(huì)受到限制。兩個(gè)外設(shè)間的距離可達(dá)距離可達(dá)5米米，擴(kuò)充方便。，擴(kuò)充方便。(2)(2)接口信號(hào)線接口信號(hào)線 低速標(biāo)志(3) (3) 電氣特性電氣特性 D+D+、D-D-線電氣特性：線電氣特性： 無驅(qū)動(dòng)：無驅(qū)動(dòng)：高速高速VD+ 2.7V, VD-0.8V, 低速反之；低速反

60、之； 有驅(qū)動(dòng)：有驅(qū)動(dòng)：高速高速VD+ 2.0V, VD-2.0V, 低速反之低速反之收發(fā)器：收發(fā)器：對(duì)地電源對(duì)地電源電壓為電壓為4.755.25V，設(shè)備吸入，設(shè)備吸入的最大電流值為的最大電流值為500mA ，D+、 D-上不加電壓上不加電壓USBUSB設(shè)備：設(shè)備：高速在高速在D+上加上加3.03.6V電壓電壓, 低速反之低速反之端口未插入設(shè)備(4) USB(4) USB系統(tǒng)的硬件組成系統(tǒng)的硬件組成 USB主控制器主控制器/根集線器根集線器 USB集線器集線器(USB Hub) USB設(shè)備設(shè)備 (5) USB(5) USB系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) (6) 管腳定義管腳定義PinNameDescr