《動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（第2版）》課件 第四節(jié) 串行通信接口技術(shù)

動(dòng)車組網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一章列車網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)國(guó)內(nèi)外列車信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)展第二節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)及概念第三節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸方式第四節(jié)串行通信接口技術(shù)第五節(jié)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)）第六節(jié)ARCNET總線工作原理（IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)）一、物理層的功能與特性（一）物理層協(xié)議物理層協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中最低層協(xié)議。它連接兩個(gè)物理設(shè)備，為鏈路層提供透明位流傳輸所必須遵循的規(guī)則，有時(shí)也被稱為物理接口。接口兩邊的設(shè)備，在ISO術(shù)語(yǔ)中被叫做DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）和DCE（數(shù)據(jù)通信設(shè)備），物理層協(xié)議主要提供在DTE和DCE之間接口。第四節(jié)串行通信接口技術(shù)（二）物理層有四個(gè)重要特性：（1）機(jī)械特性：規(guī)定了物理連接時(shí)所使用的可接插連接器的形狀尺寸、連接器中引腳的數(shù)量與排列情況等。（2）電氣特性：規(guī)定了在物理連接器上傳輸二進(jìn)制比特流時(shí)線路上信號(hào)電平的高低、阻抗及阻抗匹配、傳輸速率與距離限制。早期的標(biāo)準(zhǔn)定義了物理連接邊界點(diǎn)上的電氣特性，而較新的標(biāo)準(zhǔn)定義了發(fā)送器和接收器的電氣特性，同時(shí)給出互連電纜的有關(guān)規(guī)定。新的標(biāo)準(zhǔn)更利于發(fā)送和接收電路的集成化工作。（3）功能特性：規(guī)定了物理接口上各條信號(hào)線的功能分配和確切定義。物理接口信號(hào)線一般分為：數(shù)據(jù)線、控制線、定時(shí)線和地線等幾類。（4）規(guī)程特性：定義了利用信號(hào)線進(jìn)行二進(jìn)制比特流傳輸?shù)囊唤M操作過程，包括各信號(hào)線的工作規(guī)則和時(shí)序。一、物理層的功能與特性第四節(jié)串行通信接口技術(shù)1．EIA-232-D的機(jī)械特性二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)1．EIA-232-D的機(jī)械特性二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)2．EIA-232-D的電氣特性在數(shù)據(jù)線上：mark（傳號(hào)）=-5V～-15V，邏輯“1”電平

space（空號(hào)）=+5v～+15v，邏輯“0”電平在控制線上：On（通）=+5V～+15V，邏輯“0”電平，

Off（斷）=-5V～-15V，邏輯“1”電平。二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)2．EIA-232-D的電氣特性二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)3．EIA-232-D的功能特性二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)3．EIA-232-D的功能特性（1）傳送信息信號(hào)·發(fā)送數(shù)據(jù)TxD（TransmittingData）由發(fā)送終端（DTE）向接收端（DCE）發(fā)送的信息，按串行數(shù)據(jù)格式，及先低位后高位的順序發(fā)出。正信號(hào)是一個(gè)空號(hào)（Space）（二進(jìn)制0），負(fù)信號(hào)是一個(gè)傳號(hào)（mark）（二進(jìn)制1）。當(dāng)沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，DTE應(yīng)將此條線置為傳號(hào)狀態(tài)，包括字符或文字之間的間隔也是這樣?！そ邮軘?shù)據(jù)RxD（ReceiveData）用來(lái)接收DTE發(fā)送端（或調(diào)制解調(diào)器）輸出的數(shù)據(jù)，當(dāng)收不到載波信號(hào)時(shí)（管腳8為負(fù)），這為線會(huì)迫使信號(hào)進(jìn)入傳號(hào)狀態(tài)。二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)3．EIA-232-D的功能特性（2）聯(lián)絡(luò)信號(hào)這類信號(hào)共有6個(gè)：·請(qǐng)求傳送信號(hào)RTS（RequestTosend）這是DTE向DCE發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，當(dāng)RTS=1時(shí)，表示DTE請(qǐng)求向DCE發(fā)送數(shù)據(jù)?！で宄l(fā)送CTS（cleartosend）這是DCE向DTE發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。當(dāng)CTS=1時(shí)，表示本地DCE響應(yīng)DTE向DCE發(fā)出的RTS信號(hào)，且本地DCE準(zhǔn)備向遠(yuǎn)程DCE發(fā)送數(shù)據(jù)?！?shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒DSR（DatasetReady）這是DCE向DTE發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。DSR將指出本地DCE的工作狀態(tài)。當(dāng)DSR=1時(shí)，表示DCE沒有處于測(cè)試通話狀態(tài)，這時(shí)DCE可以與遠(yuǎn)程DCE建立通道。二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)（2）聯(lián)絡(luò)信號(hào)·數(shù)據(jù)終端就緒信號(hào)DTR（DataTerminalReady）這是DTE向DCE發(fā)送的聯(lián)絡(luò)信號(hào)，DTR=1時(shí)，表示DTE處于就緒狀態(tài)，本地DCE和遠(yuǎn)程DCE之間建立通信通道，而DTR=0時(shí)，將迫使DCE終止通信工作?！?shù)據(jù)載波檢測(cè)信號(hào)DCD（DatacarrierDetect）這是DCE向DTE發(fā)出的狀態(tài)信息，當(dāng)DCD=1時(shí)，表示本地DCE接到遠(yuǎn)程DCE發(fā)來(lái)的載波信號(hào)?！ふ疋徶甘拘盘?hào)RI（Ring1ndication）這是DCE向DTE發(fā)出的狀態(tài)信息。RI=1時(shí)，表示本地DCE收到遠(yuǎn)程DCE振鈴信號(hào)。二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)3．EIA-232-D的功能特性4．EIA-232-D的規(guī)程特性①物理連接建立②數(shù)據(jù)傳輸③物理連接釋放二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)5．RS-232-C的應(yīng)用（1）使用MODEM連接第四節(jié)串行通信接口技術(shù)二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)（2）直接連接第四節(jié)串行通信接口技術(shù)5．RS-232-C的應(yīng)用二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)（3）三線連接法第四節(jié)串行通信接口技術(shù)5．RS-232-C的應(yīng)用二、RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232-C雖然使用很廣，但由于推出時(shí)間比較早，所以在現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中已暴露出明顯的缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：（ⅰ）傳送速率不夠快。RS-232-C規(guī)定最高速率為20000bps，雖然這種傳送速率與異步通信可以很好地匹配（通常異步通信限制為19200bps，或更少），但對(duì)某些同步系統(tǒng)，其傳送速率卻不能得到滿足。（ⅱ）傳送距離不夠遠(yuǎn)。根據(jù)RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)，各裝置之間電纜長(zhǎng)度不超過15m，即使在較好的信號(hào)通信中，電纜長(zhǎng)度也不超過60m。因此，不能滿足現(xiàn)代工業(yè)控制的要求。（ⅲ）RS-232-C未明確規(guī)定連接器，因而出現(xiàn)了互不兼容的25芯連接器。（ⅳ）接口使用非平衡發(fā)送器和接收器，兩個(gè)傳輸方向只有一個(gè)信號(hào)地，所以電器性能不佳。（ⅴ）接口處各信號(hào)間容易產(chǎn)生串?dāng)_。1.RS-423-A/RS-422-A三、RS-485/RS422接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)1.RS-423-A/RS-422-A第四節(jié)串行通信接口技術(shù)三、RS-485/RS422接口標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)點(diǎn):(1)當(dāng)干擾信號(hào)作為共模信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，接收器則接收差分輸入電壓。只要接收端具有足夠的抗共干擾模電壓工作范圍，它就能識(shí)別這兩種信號(hào)而正確接收傳送信號(hào)。(2)RS-423-A/RS-422-A的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是允許傳送線上連接多個(gè)接收器。雖然在RS-232-C系統(tǒng)中可以使用多個(gè)接收器循環(huán)工作，但它每一時(shí)刻只允許一個(gè)接收器工作，RS-423-A/RS-422-A可允許10個(gè)以上接收器同時(shí)工作。

1.RS-423-A/RS-422-A第四節(jié)串行通信接口技術(shù)三、RS-485/RS422接口標(biāo)準(zhǔn)2.RS-485實(shí)際就是RS-422總線的變型，二者不同之處在于：（?。㏑S-422為全雙工，而RS-485為半雙工；（ⅱ）RS-422采用兩對(duì)平衡差分信號(hào)線，RS-485只需其中的一對(duì)。RS-485更適合于多站互連，一個(gè)發(fā)送驅(qū)動(dòng)器最多可連接32個(gè)負(fù)載設(shè)備。負(fù)載設(shè)備可以是被動(dòng)發(fā)送器、接收器和收發(fā)器。電路結(jié)構(gòu)是在平衡連接電纜兩端有終端電阻，在平衡電纜上掛發(fā)送器、接收器或組合收發(fā)器。第四節(jié)串行通信接口技術(shù)三、RS-485/RS422接口標(biāo)準(zhǔn)2.RS-485第四節(jié)串行通信接口技術(shù)三、RS-485/RS422接口標(biāo)準(zhǔn)（三）物理接口RS485/RS422標(biāo)準(zhǔn)2.RS-485第四節(jié)串行通信接口技術(shù)三、RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)四、20mA電流環(huán)接口標(biāo)準(zhǔn)第四節(jié)串行通信接口技術(shù)四、