第4章通用串口端口數(shù)據(jù)通信

1、河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等專科學(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第第4 4章章 通用串行端口數(shù)據(jù)通信通用串行端口數(shù)據(jù)通信河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等專科學(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.1 RS232接口接口4.2 RS422/485接口接口4.3 USB技術(shù)技術(shù)第第4 4章章 通用串行端口數(shù)據(jù)通信通用串行端口數(shù)據(jù)通信河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)uRS-232DRS-232D 接口接口4.1 4.1 RS232RS232接口接口 R

2、S-232 RS-232串行通信接口，是計算機系統(tǒng)中最常見的標(biāo)準(zhǔn)接口，串行通信接口，是計算機系統(tǒng)中最常見的標(biāo)準(zhǔn)接口，最常用的方法：最常用的方法： PCPC機與機與MODEMMODEM PC PC機與鼠標(biāo)之間機與鼠標(biāo)之間 不僅如此，利用不僅如此，利用RS-232CRS-232C接口還可以連接多種設(shè)備，它是連接口還可以連接多種設(shè)備，它是連接數(shù)據(jù)通信設(shè)備（接數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCEDCE）與數(shù)據(jù)終端設(shè)備（）與數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTEDTE）之間的串行通信）之間的串行通信標(biāo)準(zhǔn)總線。標(biāo)準(zhǔn)總線。 EIA-232D EIA-232D 接口接口美國電子工業(yè)協(xié)會美國電子工業(yè)協(xié)會EIAEIA制訂的制訂的物理接口標(biāo)準(zhǔn)物理接

3、口標(biāo)準(zhǔn)，也是目前數(shù)據(jù)通信中應(yīng)用最廣泛的一種標(biāo)準(zhǔn)。前身是也是目前數(shù)據(jù)通信中應(yīng)用最廣泛的一種標(biāo)準(zhǔn)。前身是RS-232-CRS-232-C物物理接口標(biāo)準(zhǔn)。理接口標(biāo)準(zhǔn)。河南機電高等專科學(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)機械特性機械特性 DB25DB25連接器連接器 DB9DB9連接器連接器4.1 4.1 RS232RS232接口接口河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.1 4.1 RS232RS232接口接口電氣特性電氣特性 EIA-232-DEIA-232-D電氣特性采用負(fù)

4、邏輯。電氣特性采用負(fù)邏輯。 5 515V15V，表示邏輯，表示邏輯“1”1”； 5 515V15V，表示邏輯，表示邏輯“0”0”。EIA-232-DEIA-232-D的邏輯電平與的邏輯電平與TTLTTL電平不兼容，必須進行電平轉(zhuǎn)換。電平不兼容，必須進行電平轉(zhuǎn)換。 非平衡電氣連接方式非平衡電氣連接方式河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.1 4.1 RS232RS232接口接口電氣特性電氣特性 發(fā)送發(fā)送端端接收接收端端噪聲干擾噪聲干擾河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技

5、術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.1 4.1 RS232RS232接口接口接口特性接口特性 河南機電高等專科學(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.1 4.1 RS232RS232接口接口 近距離通信近距離通信 最簡接線（最簡接線（3 3線制）線制） 標(biāo)準(zhǔn)接線標(biāo)準(zhǔn)接線 （7 7線制）線制）最簡接線：最簡接線：無硬件握手方式無硬件握手方式河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.1 4.1 RS232RS232接口接口 近距離通信近距離通信 標(biāo)準(zhǔn)接線：標(biāo)準(zhǔn)接線：全握手方式全握手方式河南機電高

6、等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.2 4.2 RS422/485RS422/485接口接口1 1RS-423ARS-423A接口接口 RS-423ARS-423A接口是為克服接口是為克服RS-232CRS-232C接口抗干擾能力接口抗干擾能力差而設(shè)計，差而設(shè)計，RS-423ARS-423A接口采用了單端發(fā)送、雙端接收接口采用了單端發(fā)送、雙端接收的傳送方式，如圖所示。的傳送方式，如圖所示。 河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等專科學(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.2 4.2 RS422/485R

7、S422/485接口接口2 2RS-422ARS-422A接口接口 RS-422ARS-422A接口采用雙端發(fā)送雙端接受的傳送方式。接口采用雙端發(fā)送雙端接受的傳送方式。 河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等專科學(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.2 4.2 RS422/485RS422/485接口接口3 3RS-485RS-485接口接口 RS-485RS-485接口也是采用雙端發(fā)送雙端接受的傳送方接口也是采用雙端發(fā)送雙端接受的傳送方式。它與式。它與RS-422ARS-422A接口是兼容的，是接口是兼容的，是RS-422ARS-422A的簡化，的簡化，但是它的

8、線路中可以有多個發(fā)送器，每個發(fā)送器可以但是它的線路中可以有多個發(fā)送器，每個發(fā)送器可以驅(qū)動多個負(fù)載設(shè)備，在傳送的兩端都要配備平衡電阻。驅(qū)動多個負(fù)載設(shè)備，在傳送的兩端都要配備平衡電阻。利用利用RSRS485485接口，可以在傳輸中實現(xiàn)多個發(fā)送器和接口，可以在傳輸中實現(xiàn)多個發(fā)送器和多個接收器共用一條線路（多個接收器共用一條線路（1 1對），組成一個對），組成一個485485網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)，但只能實現(xiàn)半雙工的雙向通信，這足以滿足大多數(shù)工但只能實現(xiàn)半雙工的雙向通信，這足以滿足大多數(shù)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的要求。業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的要求。河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

9、技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) EIA-485與與EIA-232 4.2 4.2 RS422/485RS422/485接口接口 EIA-232 EIA-232最大傳輸距離最大傳輸距離15m15m，最大傳輸速率，最大傳輸速率19.2Kbps19.2Kbps，最多，最多2 2個節(jié)點。個節(jié)點。 EIA-485EIA-485最大傳輸距離最大傳輸距離1200m1200m，最大傳輸速率，最大傳輸速率10Mbps10Mbps，最多，最多3232個節(jié)點。個節(jié)點。 EIA-485EIA-485更適合工業(yè)通訊。更適合工業(yè)通訊。河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)

10、技術(shù) EIA-485電氣特性電氣特性 4.2 4.2 RS422/485RS422/485接口接口 EIA-485-DEIA-485-D電氣特性采用正邏輯。電氣特性采用正邏輯。 2 26V6V，表示邏輯，表示邏輯“1”1” 2 26V6V，表示邏輯，表示邏輯“0”0”。 接口信號電平比接口信號電平比EIA-232-DEIA-232-D降低了，不易損壞接口電路的芯片，降低了，不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與且該電平與TTLTTL電平兼容，可方便與電平兼容，可方便與TTL TTL 電路連接。電路連接。 平衡差分電路，能夠抑制噪聲。平衡差分電路，能夠抑制噪聲。河南機電高等專科學(xué)校羅克韋爾自動化實

11、驗室河南機電高等專科學(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.2 4.2 RS422/485RS422/485接口接口 EIA-485電氣特性電氣特性 RS485RS485的信號發(fā)送端會先分解成正負(fù)的兩條線路；當(dāng)?shù)竭_(dá)接收端的信號發(fā)送端會先分解成正負(fù)的兩條線路；當(dāng)?shù)竭_(dá)接收端后，再將信號相減還原成原來的信號。后，再將信號相減還原成原來的信號。 這種方式可以有效的抑制噪聲，適用于工業(yè)數(shù)據(jù)通訊。這種方式可以有效的抑制噪聲，適用于工業(yè)數(shù)據(jù)通訊。 發(fā)送端信號：發(fā)送端信號： DT=(D+)DT=(D+)(D-)(D-) DT DT：發(fā)送端原始信號；：發(fā)送端原始信號； D+D+、D-D-：差分后信

12、號。：差分后信號。 如果無噪聲干擾，接收端信號：如果無噪聲干擾，接收端信號： DRDR(D+)(D+)(D-) = DT(D-) = DT 河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.2 4.2 RS422/485RS422/485接口接口 EIA-485電氣特性電氣特性 如果存在噪聲干擾，傳輸線上信號電壓分別成為如果存在噪聲干擾，傳輸線上信號電壓分別成為 (D(D) )NoiseNoise和和(D-)(D-)NoiseNoise； 如果接收端接收此信號，并計算電壓差：如果接收端接收此信號，并計算電壓差： DRDR(D(D)+N

13、oise-(D-)+Noise-(D-)NoiseNoise(D+)-(D-)(D+)-(D-)DTDT 與發(fā)送端信號相同與發(fā)送端信號相同河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等專科學(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.2 4.2 RS422/485RS422/485接口接口 EIA-485的網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)連接 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?半雙工通信時，采用總線形或樹形拓?fù)洹０腚p工通信時，采用總線形或樹形拓?fù)洹?EIA-485EIA-485規(guī)定，每個網(wǎng)段最多連接規(guī)定，每個網(wǎng)段最多連接3232個負(fù)載。如果超過個負(fù)載。如果超過3232個，需個，需要添加中繼器。要添加中繼器。主從介

14、質(zhì)訪問控制方式主從介質(zhì)訪問控制方式 網(wǎng)段的一個節(jié)點被指定為主節(jié)點，其他節(jié)點為從節(jié)點。由網(wǎng)段的一個節(jié)點被指定為主節(jié)點，其他節(jié)點為從節(jié)點。由主節(jié)點負(fù)責(zé)控制網(wǎng)段上所有的通信連接。從節(jié)點不能主動發(fā)起主節(jié)點負(fù)責(zé)控制網(wǎng)段上所有的通信連接。從節(jié)點不能主動發(fā)起通信。為保證每個從節(jié)點都有機會傳送數(shù)據(jù)，主節(jié)點需要對從通信。為保證每個從節(jié)點都有機會傳送數(shù)據(jù)，主節(jié)點需要對從節(jié)點依次逐一輪詢。主節(jié)點不停地傳送報文給從節(jié)點，并等待節(jié)點依次逐一輪詢。主節(jié)點不停地傳送報文給從節(jié)點，并等待從節(jié)點的應(yīng)答報文。從節(jié)點的應(yīng)答報文。河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等專科學(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技

15、術(shù)4.2 4.2 RS422/485RS422/485接口接口 主從通信示例主從通信示例 Controller Drive1Sensor Drive3Drive2Data AcquisitionALLEN-BRADLEY789456123.0- F1F6F2F7F3F8F4F9F5F10P Pa an ne el lV Vi ie ew w 5 55 50 0vHMIAnalog I/O 河南機電高等專科學(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.3 4.3 USBUSB技術(shù)技術(shù)1 1USBUSB接口技術(shù)簡介接口技術(shù)簡介 USBUSB是英文是英

16、文Universal Serial BUSUniversal Serial BUS的縮寫，中文含的縮寫，中文含義是義是“通用串行總線通用串行總線”。 從從19941994年發(fā)表年發(fā)表USBUSB版本以后，版本以后，USBUSB版本經(jīng)歷了多年版本經(jīng)歷了多年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展為的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展為3.03.0版本，成為當(dāng)前電腦中的標(biāo)版本，成為當(dāng)前電腦中的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)擴展接口擴展接口。當(dāng)前。當(dāng)前主板主板中主要采用中主要采用USB1.1USB1.1和和USB2.0USB2.0，各各USBUSB版本間能很好的兼容。版本間能很好的兼容。USBUSB用一個用一個4 4針插頭針插頭（USB3.0USB3.0標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)為

17、9 9針）作為標(biāo)準(zhǔn)插頭，采用針）作為標(biāo)準(zhǔn)插頭，采用菊花鏈菊花鏈形形式可以把所有的式可以把所有的外設(shè)外設(shè)連接起來，最多可以連接連接起來，最多可以連接127127個個外部設(shè)備，并且不會損失帶寬。外部設(shè)備，并且不會損失帶寬。 USBUSB是一個外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范電腦與外部設(shè)是一個外部總線標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范電腦與外部設(shè)備的連接和通訊。備的連接和通訊。USBUSB接口支持設(shè)備的即插即用和熱接口支持設(shè)備的即插即用和熱插拔功能。插拔功能。河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等專科學(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.3 4.3 USBUSB技術(shù)技術(shù)1 1USBUSB接口技術(shù)簡介

18、接口技術(shù)簡介USBUSB需要需要主機硬件主機硬件、操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)和和外設(shè)外設(shè)三個方面的支持才能工作。當(dāng)前的三個方面的支持才能工作。當(dāng)前的主板主板一般都采用支持一般都采用支持USBUSB功能的功能的控制芯片組控制芯片組，主板上也安裝有，主板上也安裝有USBUSB插座插座，而且除，而且除了背板的插座之外，主板上還預(yù)留有了背板的插座之外，主板上還預(yù)留有USBUSB插針，可以通過連線接到機箱前面插針，可以通過連線接到機箱前面作為作為前置前置USBUSB接口接口以方便使用，而且以方便使用，而且USBUSB接口還可以接口還可以通過通過HubHub擴展擴展出更多的接出更多的接口?？凇SBUSB具有具有傳

19、輸速度快，使用方便，支持熱插拔，連接靈活，獨立供電傳輸速度快，使用方便，支持熱插拔，連接靈活，獨立供電等優(yōu)點，等優(yōu)點，可以連接鼠標(biāo)、鍵盤、打印機、掃描儀、攝像頭、閃存盤、可以連接鼠標(biāo)、鍵盤、打印機、掃描儀、攝像頭、閃存盤、MP3MP3機、手機、機、手機、數(shù)碼相機、移動硬盤、外置光軟驅(qū)、數(shù)碼相機、移動硬盤、外置光軟驅(qū)、USBUSB網(wǎng)卡、網(wǎng)卡、ADSL ModemADSL Modem、Cable ModemCable Modem等，幾乎所有的外部設(shè)備。等，幾乎所有的外部設(shè)備。USBUSB自從自從19961996年推出后，已成功替代串口和并口，年推出后，已成功替代串口和并口，并成為當(dāng)今個人電腦和大量

20、智能設(shè)備的必配的接口之一。并成為當(dāng)今個人電腦和大量智能設(shè)備的必配的接口之一。 河南機電高等專科學(xué)校羅克韋爾自動化實驗室河南機電高等?？茖W(xué)校羅克韋爾自動化實驗室 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)4.3 4.3 USBUSB技術(shù)技術(shù)2 2USBUSB的版本的版本 第一代：第一代：USB 1.0/1.1USB 1.0/1.1的最大傳輸速率為的最大傳輸速率為12Mbps12Mbps。19961996年推出。年推出。 第二代：第二代：USB 2.0USB 2.0的最大傳輸速率高達(dá)的最大傳輸速率高達(dá)480Mbps480Mbps。USB 1.0/1.1USB 1.0/1.1與與USB 2.0USB 2.0的接口是相

21、互兼容的。的接口是相互兼容的。 第三代：第三代：USB 3.0 USB 3.0 最大傳輸速率最大傳輸速率5Gbps, 5Gbps, 向下兼容向下兼容USB1.0/1.1/2.0USB1.0/1.1/2.03 3USBUSB的應(yīng)用的應(yīng)用 USBUSB是一個使計算機周邊設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)化、單一化的接口，是一個使計算機周邊設(shè)備連接標(biāo)準(zhǔn)化、單一化的接口，其規(guī)格是由其規(guī)格是由IntelIntel、NECNEC、CompaqCompaq、DECDEC、IBMIBM、MicrosoftMicrosoft、Northern TelecomNorthern Telecom聯(lián)系制定的。聯(lián)系制定的。 一個一個USBUSB接口理論上可以支持接口理論上可以支持127127個裝置，但是目前還無法達(dá)個裝置，但是目前還無法達(dá)到這個數(shù)字。其實，對于一臺計算機，所接的周邊外設(shè)很少有超到這個數(shù)字。其實，對于一臺計算機，所接的周邊外設(shè)很少有超過過1010個的，因此這個數(shù)字是足夠我們使用的。個的，因此這個數(shù)字是足夠我們使用