05 智能儀器的通信接口設(shè)計1(SC-201612271327--Administrator--2017-05-15-10,18,48)

1、電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社智能儀器智能儀器第五章智能儀器的通信接口設(shè)計第五章智能儀器的通信接口設(shè)計第第5 5章章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計主要內(nèi)容主要內(nèi)容5.1 5.1 并行通信接口并行通信接口5.2 5.2 串行通信接口串行通信接口5.3 5.3 現(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)場總線技術(shù)智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計1. 1. 通用總線通用總線3. 3. 現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線重點2. 2. 串行接口總線串行接口總線 返 回4. 4. 以太網(wǎng)以太網(wǎng)智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計主要有并行通信接口、串行通信

2、接口、現(xiàn)場總線接口和以太網(wǎng)接口等。為方便各種儀器之間的通信，一般采用標(biāo)準(zhǔn)通信接口。 下 頁上 頁主要接口方式返 回在實際的測量和控制過程中，智能儀器和智能儀器之間、智能儀器與計算機之間需要進(jìn)行各種信息的交換和傳輸，這種信息的交換和傳輸通過儀器的通信接口按照一定的協(xié)議實現(xiàn)。 是各儀器之間或儀器與計算機之間進(jìn)行信息交換和傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)裝置 通信接口概述概述智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回注意：本章介紹智能儀器較常用的標(biāo)準(zhǔn)總線，主要有GP-IB通用接口總線、RS232C串行總線、RS422/485串行總線、USB通用串行總線、CAN總線等 。智

3、能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回智能儀器中的公共數(shù)字傳輸通道稱為總線（Bus）總線按連接范圍劃分片間總線（局部總線） 內(nèi)部總線（系統(tǒng)總線） 外部總線（通信總線） 主要用于芯片級的互連 用以實現(xiàn)系統(tǒng)與各種擴展插件板之間的相互連接 主要用于儀器間的互連 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回內(nèi)總線（System Bus） 是系統(tǒng)內(nèi)部各模塊的公共信息通道。 各模塊的設(shè)計可通用化；具有互換性，損壞一部分只須更換該部分即可；只要留有足夠的插口，隨時可擴展系統(tǒng)的功能；改變其中一些模塊可以改變儀器

4、的功能采用內(nèi)總線的優(yōu)點：采用內(nèi)總線的優(yōu)點：智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計目目前前常常用用的的內(nèi)內(nèi)總總線線S-100 S-100 STD STD 是美國公司是美國公司19761976年年提出適應(yīng)于提出適應(yīng)于Intel 8080CPUIntel 8080CPU系列的總系列的總線，共線，共100100條，其中條，其中1616條數(shù)據(jù)線；條數(shù)據(jù)線；2424條地址線；條地址線；1111條控制線；條控制線；8 8條條DMADMA線；線；8 8條狀態(tài)線；條狀態(tài)線；8 8條矢量中斷線；條矢量中斷線；9 9條電條電源線地線；源線地線；1616條其他用途信號線；條其他用途

5、信號線；主要缺陷是布線不太合理、時鐘信主要缺陷是布線不太合理、時鐘信號位于控制信號中間，容易產(chǎn)生干號位于控制信號中間，容易產(chǎn)生干擾、地線少、引腳多、幾何尺寸大、擾、地線少、引腳多、幾何尺寸大、易變形，目前已極少用。易變形，目前已極少用。 是美國是美國Pro-logPro-log公司公司19791979年提出年提出用于工業(yè)控制微型計算機的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總用于工業(yè)控制微型計算機的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線。按工業(yè)現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，具有較好的線。按工業(yè)現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，具有較好的兼容性，電路板采用小板結(jié)構(gòu)，高度模兼容性，電路板采用小板結(jié)構(gòu)，高度模塊化，結(jié)構(gòu)簡單，品種齊全，價格低廉，塊化，結(jié)構(gòu)簡單，品種齊全，價格低廉，性能良好。

6、支持多微處理器系統(tǒng)。共性能良好。支持多微處理器系統(tǒng)。共5656條線，其中條線，其中6 6條邏輯電源線；條邏輯電源線； 8 8條數(shù)據(jù)條數(shù)據(jù)線；線；1616條地址線；條地址線；2222條控制線；條控制線；4 4條輔條輔助電源線。適合于助電源線。適合于8 8位機，位機，8080年代開始年代開始在我國流行，現(xiàn)在應(yīng)用較少在我國流行，現(xiàn)在應(yīng)用較少. .PhilipsPhilips公司于公司于8080年代推出的二線串年代推出的二線串行通信總線廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)內(nèi)部模塊行通信總線廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)內(nèi)部模塊或芯片之間的內(nèi)總線，在單片機系統(tǒng)或芯片之間的內(nèi)總線，在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛中應(yīng)用廣泛下 頁上 頁返 回SPI SP

7、I 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回 片內(nèi)總線一般由芯片制造廠商定義，對外提供的連線均通過芯片的管腳實現(xiàn)，對智能儀器設(shè)計的影響不大。內(nèi)部總線的種類相對較為統(tǒng)一， 總線是其中的典型代表。CI2CI2 外部總線的種類則比較廣泛，由于涉及智能儀器與智能儀器之間，智能儀器和通用計算機之間通信的問題，根據(jù)通信性質(zhì)、通信技術(shù)和通信距離的不同，有多種多樣的總線可供選擇。GP-IB通用并行總線、RS-232C、RS-485和USB (Universal Serial Bus) 等串行總線、CAN現(xiàn)場總線?？偩€在多個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。舉例：舉例：智能儀器智

8、能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計總線總線 按數(shù)據(jù)傳輸特按數(shù)據(jù)傳輸特點點劃分劃分并行總線并行總線 串行總線串行總線 指多個數(shù)據(jù)位同時傳輸或接收，可分為指多個數(shù)據(jù)位同時傳輸或接收，可分為不同位數(shù)（寬度）的并行總線（如不同位數(shù)（寬度）的并行總線（如8 8位、位、1616位位等），當(dāng)距離較近而且要求傳輸速率較高時等），當(dāng)距離較近而且要求傳輸速率較高時通常采用此總線傳輸方式通常采用此總線傳輸方式 數(shù)據(jù)逐位傳輸，發(fā)送或接收數(shù)據(jù)最多只需兩根導(dǎo)線，其數(shù)據(jù)逐位傳輸，發(fā)送或接收數(shù)據(jù)最多只需兩根導(dǎo)線，其一用于發(fā)送，另一用于接收；串行通信采用不同的工作方式，一用于發(fā)送，另一用于接收；串

9、行通信采用不同的工作方式，還可將發(fā)送和接收二線合一，具有經(jīng)濟實用的特點，當(dāng)設(shè)備還可將發(fā)送和接收二線合一，具有經(jīng)濟實用的特點，當(dāng)設(shè)備距離較遠(yuǎn)時通常采用串行總線方式。距離較遠(yuǎn)時通常采用串行總線方式。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計相同條件下：相同條件下：串行傳輸速度并行傳輸速度串行傳輸速度并行傳輸速度注意：智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回上述的各種外部總線都有很多廠商推出了相應(yīng)的通信接口，有些接口已經(jīng)直接在芯片級予以實現(xiàn)，使用非常方便。 隨著新技術(shù)、新的通信手段的發(fā)展，新的通信接口還會不斷涌現(xiàn)。

10、綜述：智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計l通用接口總線GP-IB（General Purpose Interface Bus） 目前大多數(shù)智能檢測儀器帶有通用接口總線GP-IB 5.1 5.1 并行總線并行總線它最早由美國HP公司研制，稱:HP-IB標(biāo)準(zhǔn)。 1975年IEEE將其改進(jìn)，規(guī)范化為IEEE-488標(biāo)準(zhǔn)，1977年IEC又將其命名為IEC-625國際標(biāo)準(zhǔn)，目前多稱其為:GP-IB。 5.1.1 5.1.1 通用接口總線通用接口總線智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計1、通過一條總線將多臺儀器互聯(lián)，組成自動測

11、試系統(tǒng)。系統(tǒng)中可以連接的儀器不超過15臺，互連總線的長度不超過20米。 適應(yīng)于輕微干擾的試驗室或現(xiàn)場，可用于智能檢測、計算機、導(dǎo)航、通信等領(lǐng)域。 基本特性2 2、數(shù)據(jù)傳送采用位并行、字節(jié)串行的雙向異步傳輸方式，最大傳輸速率不超過1兆字節(jié)/每秒。3 3、總線上傳輸?shù)南⒉捎秘?fù)邏輯，即低電平（、總線上傳輸?shù)南⒉捎秘?fù)邏輯，即低電平（0.8V0.8V）為邏）為邏輯輯“1”1”，高電平（，高電平（2.0V2.0V）為邏輯）為邏輯“0”0”。4 4、采用單字節(jié)地址時可有、采用單字節(jié)地址時可有3131個講地址和個講地址和3131個聽地址；采用雙個聽地址；采用雙字節(jié)地址時可有字節(jié)地址時可有961961個講地

12、址和個講地址和961961個聽地址。個聽地址。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計協(xié)議中用到的術(shù)語 是對系統(tǒng)控制的設(shè)備，能發(fā)出各種命令、地址，也能接收其他儀器發(fā)來的信息。1、控者、講者、聽者l控者 控者能對總線進(jìn)行接口管理，規(guī)定每臺儀器的具體操作。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計一個系統(tǒng)可有多個控者，但每一時刻只能有一個控者起作用。 是產(chǎn)生和向總線發(fā)送儀器消息（即測量數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息）的設(shè)備。 l講者 一個系統(tǒng)中可有兩個以上的講者，但每一時刻只能有一個講者起作用，若有多個講者同時將數(shù)據(jù)放于總線上，會引起數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕?/p>

13、亂。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計是接收總線上傳來的數(shù)據(jù)的設(shè)備， l聽者 一個系統(tǒng)內(nèi)可同時有多個聽者工作，同時接收總線上的數(shù)據(jù)。 控者、講者、聽者是所有傳輸過程中必不可少的三個設(shè)備，在一個系統(tǒng)中控者、講者、聽者的身份可根據(jù)系統(tǒng)的功能和所要完成的任務(wù)而改變。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回2、消息是各臺儀器之間通過接口總線傳輸?shù)母鞣N信息。 儀器之間的通信即為發(fā)送和接收消息的過程。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計消息按使用信號線的條數(shù)可分為單線消息和

14、多線消息。 單線消息：指用一條信號線傳送消息 多線消息：指用兩條以上的信號線傳送消息 多線儀器消息多線接口消息智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 多線儀器消息與儀器特性密切相關(guān)，由設(shè)計者選擇 多線接口消息分為通用命令、尋址命令和地址三大類 通用命令由控者發(fā)出，所有設(shè)備必須聽并且執(zhí)行。 尋址命令由控者發(fā)出，只有被尋址的設(shè)備才能聽。地址分為聽地址、講地址和副地址。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計消息按來源可分為遠(yuǎn)地消息和本地消息。 遠(yuǎn)地消息：指經(jīng)總線傳送的消息，規(guī)定用三個大寫字母表示 本地消息：指由設(shè)備本身產(chǎn)生的只能

15、在設(shè)備內(nèi)部傳遞、不能傳送到總線的消息，用小寫字母表示。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計消息按用途可分為接口消息和儀器消息。 接口消息：用于管理系統(tǒng)接口的消息，只能在相關(guān)設(shè)備的接口部分和總線之間傳遞，被接口功能利用和處理，通過各種命令、地址使接口功能的狀態(tài)發(fā)生變化，不允許傳到儀器功能部分。 儀器消息：與儀器功能有關(guān)的消息，在儀器功能之間傳送，由儀器功能利用和處理，不改變接口功能和狀態(tài)，如測量數(shù)據(jù)等。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回其關(guān)系如圖所示 圖5.1 接口消息和儀器消息智能儀器智能儀器第

16、五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回儀器功能與接口功能 儀器功能是把收到的控制信息變成儀器的實際動作 ，如調(diào)節(jié)頻率、調(diào)節(jié)信號的電平等，與常規(guī)儀器設(shè)備的功能相同。不同的測量儀器其儀器功能相差很多。 自動測試系統(tǒng)的任一儀器設(shè)備分儀器和接口兩部分 接口功能是完成系統(tǒng)中各儀器設(shè)備之間正確通信、確保系統(tǒng)正常工作的能力。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計GPIB標(biāo)準(zhǔn)接口的總線結(jié)構(gòu) GP-IB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)包括接口接口和總線總線兩部分 接口部分接口部分由各種邏輯電路組成，與各儀器裝置安裝在一起，用于對傳輸?shù)男畔l(fā)送、接收、編碼和譯

17、碼 總線部分總線部分是一條無源的24芯電纜，用于傳輸各種消息，接口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5.2所示 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計圖5.2 GP-IB標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回 24條線又包含8條數(shù)據(jù)線、3條掛鉤聯(lián)絡(luò)線及5條接口管理線共16條信號線，其余為地線及屏蔽線。各信號線定義如下： 8 8條雙向數(shù)據(jù)線：條雙向數(shù)據(jù)線： DIO1DIO8，傳遞數(shù)據(jù)、命令及地址。 3 3條數(shù)據(jù)掛鉤聯(lián)絡(luò)線條數(shù)據(jù)掛鉤聯(lián)絡(luò)線： 控制數(shù)據(jù)總線的時序，保證數(shù)據(jù)總線能正確傳輸信息。智能儀器智能儀器第五章第五

18、章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回 DAVDAV（Data ValidData Valid）數(shù)據(jù)有效線，）數(shù)據(jù)有效線，低電平表示有效，當(dāng)數(shù)據(jù)低電平表示有效，當(dāng)數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)有效數(shù)據(jù)時，講者置其為低電平，示意聽者從數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)有效數(shù)據(jù)時，講者置其為低電平，示意聽者從數(shù)據(jù)線上接收數(shù)據(jù)。線上接收數(shù)據(jù)。 NRFDNRFD（Not Ready For DataNot Ready For Data）數(shù)據(jù)未就緒線，）數(shù)據(jù)未就緒線，被指定的聽被指定的聽者中只要有一個未準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，者中只要有一個未準(zhǔn)備好接

19、收數(shù)據(jù)，NRFDNRFD就為低，示意講就為低，示意講者暫不要發(fā)出信息。者暫不要發(fā)出信息。 NDACNDAC（Not Data AcceptedNot Data Accepted）數(shù)據(jù)未收到線，）數(shù)據(jù)未收到線，被指定的聽者被指定的聽者中只要有一個聽者未從數(shù)據(jù)總線上收到數(shù)據(jù)時為低，示意中只要有一個聽者未從數(shù)據(jù)總線上收到數(shù)據(jù)時為低，示意講者保持?jǐn)?shù)據(jù)線上的信息。講者保持?jǐn)?shù)據(jù)線上的信息。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 三線掛鉤原理 在GPIB系統(tǒng)中，每傳遞一個字節(jié)的數(shù)據(jù)信息，源方（講者與控者）與受方（聽者）之間都要進(jìn)行一次三線掛鉤過程。假定地址已發(fā)送，聽者和

20、講者均已受命。三線掛鉤過程如下假定地址已發(fā)送，聽者和講者均已受命。三線掛鉤過程如下：智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 三線聯(lián)絡(luò)的基本過程如圖三線聯(lián)絡(luò)的基本過程如圖5-35-3所示，圖中帶圈的數(shù)字表示所示，圖中帶圈的數(shù)字表示聯(lián)絡(luò)的時間順序。下面說明三線聯(lián)絡(luò)的過程。聯(lián)絡(luò)的時間順序。下面說明三線聯(lián)絡(luò)的過程。 原始狀態(tài)：原始狀態(tài)：講者置講者置DAVDAV線為高，聽者置線為高，聽者置NRFDNRFD和和NDACNDAC線線為低，然后講者檢測為低，然后講者檢測NRFDNRFD和和NDACNDAC，如均為低（不允許均為，如均為低（不允許均為高）高）; ; 準(zhǔn)備狀態(tài)：

21、準(zhǔn)備狀態(tài)：講者要把發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)送到講者要把發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)送到DIO1DIO1DIO8DIO8上上。當(dāng)確認(rèn)各聽者都已做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，即。當(dāng)確認(rèn)各聽者都已做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，即NRFDNRFD線為高線為高，且數(shù)據(jù)總線，且數(shù)據(jù)總線DIODIO上的數(shù)據(jù)穩(wěn)定之后，講者使上的數(shù)據(jù)穩(wěn)定之后，講者使DAVDAV線變低，線變低，告知聽者在告知聽者在DIODIO線上有有效數(shù)據(jù)。線上有有效數(shù)據(jù)。三線聯(lián)絡(luò)的基本過程三線聯(lián)絡(luò)的基本過程智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 接受數(shù)據(jù)：接受數(shù)據(jù)：作為對作為對DAVDAV變低的回答，最快的聽者把變低的回答，最快的聽者把NRFDNRF

22、D線線拉低，表示它因當(dāng)前的字節(jié)而變忙，即開始接收數(shù)據(jù)。最拉低，表示它因當(dāng)前的字節(jié)而變忙，即開始接收數(shù)據(jù)。最早接收完數(shù)據(jù)的聽者欲使早接收完數(shù)據(jù)的聽者欲使NDACNDAC線變高線變高( (如圖中虛線所示如圖中虛線所示) )，但，但因其他聽者尚未接收完，故因其他聽者尚未接收完，故NDACNDAC線仍保持為低，只有當(dāng)所有線仍保持為低，只有當(dāng)所有的聽者接收到此字節(jié)后，的聽者接收到此字節(jié)后，NDACNDAC線變高。在講者確認(rèn)線變高。在講者確認(rèn)NDACNDAC線線為高后，升高為高后，升高DAVDAV線，并撤掉總線上的數(shù)據(jù)。線，并撤掉總線上的數(shù)據(jù)。 聽者確認(rèn)聽者確認(rèn)DAVDAV線為高之后，置線為高之后，置ND

23、ACNDAC為低，至此完成了傳為低，至此完成了傳送一個字節(jié)數(shù)據(jù)的三線聯(lián)絡(luò)過程。送一個字節(jié)數(shù)據(jù)的三線聯(lián)絡(luò)過程。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計三線聯(lián)絡(luò)的基本原則三線聯(lián)絡(luò)的基本原則 對于講者：對于講者：只有當(dāng)接收者即受者都做好了接收消息的只有當(dāng)接收者即受者都做好了接收消息的準(zhǔn)備，才能宣布送到數(shù)據(jù)線上的消息是有效的；準(zhǔn)備，才能宣布送到數(shù)據(jù)線上的消息是有效的； 只有所有只有所有受者都接收完以后，才能撤銷數(shù)據(jù)線上的消息。受者都接收完以后，才能撤銷數(shù)據(jù)線上的消息。 對于聽者：對于聽者：只有確知數(shù)據(jù)線上的消息是自己應(yīng)該接收的，只有確知數(shù)據(jù)線上的消息是自己應(yīng)該接收的，

24、并且在源者宣布數(shù)據(jù)有效時才能接收。并且在源者宣布數(shù)據(jù)有效時才能接收。 三線聯(lián)絡(luò)實際上就是利用三線聯(lián)絡(luò)實際上就是利用DAVDAV、NRFDNRFD、NDACNDAC三根線的互三根線的互鎖聯(lián)絡(luò)操作來保證信息在總線上的準(zhǔn)確、可靠、無誤的傳遞。鎖聯(lián)絡(luò)操作來保證信息在總線上的準(zhǔn)確、可靠、無誤的傳遞。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 5條接口管理線：控制總線接口的狀態(tài)。 ATN（Attention）注意線，由控者使用，指明數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)類型，ATN為低電平，表示數(shù)據(jù)線D1D8上的信息是控者發(fā)出的接口消息，ATN為高電平，表示D1D8為講者發(fā)出的儀器消息。 IFC（

25、Interface Clear）接口清除線，由控者使用，IFC為低電平時，接口系統(tǒng)復(fù)位。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 REN（Remote Enable）遠(yuǎn)程控制線，由控者使用，REN為低電平，表示儀器處于遠(yuǎn)程工作狀態(tài)，面板手工操作停用；REN為高電平表示儀器處于本地工作方式。 SRQ（Service Request）服務(wù)請求線，所有設(shè)備均可發(fā)出，SRQ為低電平時表示向控者申請服務(wù)。 EOI（End Or Identify）結(jié)束或識別線，EOI與ATN配合使用，在EOI為高、ATN為低時表示講者已傳完一組數(shù)據(jù)；在EOI為高、ATN為高時，表示控者要

26、進(jìn)行識別操作，要求設(shè)備將其狀態(tài)放在數(shù)據(jù)線上。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回GP-IB標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了十種功能： 1 1）控者功能（）控者功能（Controller FunctionController Function） 簡稱控（C）功能，產(chǎn)生對系統(tǒng)的管理消息，發(fā)布各種通用命令，指定數(shù)據(jù)傳輸過程中的講者和聽者，進(jìn)行串行或并行點名，接受其他儀器的服務(wù)請求和狀態(tài)數(shù)據(jù)。 2 2）講者功能（）講者功能（Talker FunctionTalker Function） 簡稱講（T）功能，由控者指定某儀器為講者時，它才具有講功能，將測量數(shù)據(jù)或狀態(tài)信息等

27、通過接口發(fā)送給其他儀器。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計3 3）聽者功能（）聽者功能（Listener FunctionListener Function） 簡稱聽（L）功能，所有儀器都必須設(shè)置聽功能。當(dāng)儀器被指定為聽者時具有聽功能，此時從總線接收控者的程控命令和講者的測量數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)。 在自動測控系統(tǒng)中，為了進(jìn)行有效的信息傳遞，一般 “控者”、“講者”和“聽者”三種基本功能是系統(tǒng)中必不可少的。此外，為了使系統(tǒng)傳送的信息準(zhǔn)確、可靠，協(xié)議中采用三線技術(shù)，設(shè)置了源掛鉤功能和受者掛鉤功能。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接

28、口設(shè)計下 頁上 頁返 回4 4）源掛鉤功能（）源掛鉤功能（Source Handshake FunctionSource Handshake Function） 簡稱SH功能。講者和控者必須配置源掛鉤功能，為講者和控者功能服務(wù)，用于在數(shù)據(jù)傳輸過程中源方向受方進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。5 5）受者掛鉤功能）受者掛鉤功能 （Accepter Handshake FunctionAccepter Handshake Function） 簡稱AH功能。主要為聽者服務(wù)，用于數(shù)據(jù)傳輸過程中受方向源方進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回其他五種具有管理能力的

29、接口功能。其他五種具有管理能力的接口功能。6 6）服務(wù)請求功能（）服務(wù)請求功能（Service Request FunctionService Request Function） 簡稱SR功能，指系統(tǒng)中某設(shè)備向控者提出服務(wù)請求的功能。當(dāng)儀器在運行時遇到請求向總線輸出測量數(shù)據(jù)或出現(xiàn)故障需請求控者處理時，向控者發(fā)出服務(wù)請求的信息。 7 7）并行點名功能（）并行點名功能（Parallel Poll FunctionParallel Poll Function） 簡稱PP功能，是控者為快速查詢請求服務(wù)儀器而設(shè)置的點名功能。只有配備有PP功能的儀器才能對控者的并行點名功能作出響應(yīng)。智能儀器智能儀器第五章

30、第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計8 8）遠(yuǎn)控）遠(yuǎn)控/ /本控功能（本控功能（Remote/Local FunctionRemote/Local Function） 簡稱R/L功能。遠(yuǎn)控指儀器接收總線發(fā)來的程控命令，本控指儀器接收面板按鍵的人工操作命令?？卣呖赏ㄟ^總線使配有R/L功能的儀器在遠(yuǎn)控或本控功能之間選擇其一。 9 9）儀器觸發(fā)功能（）儀器觸發(fā)功能（Device Trigger FunctionDevice Trigger Function） 簡稱DT功能，使儀器可從總線接收觸發(fā)消息，進(jìn)行觸發(fā)操作。1010）儀器清除功能（）儀器清除功能（Device Clear Fu

31、nctionDevice Clear Function） 簡稱DC功能。系統(tǒng)控者通過總線使配備有該功能的儀器同時或有選擇的被清除，恢復(fù)到初始狀態(tài)。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 儀器消息與儀器的特性密切相關(guān)，難以作出統(tǒng)一的規(guī)定，通常由設(shè)計者自己選擇，只要求其編碼格式能被有關(guān)儀器所識別。接口消息則應(yīng)作出統(tǒng)一規(guī)定，以確保接口的通用性。單線接口消息通過一條信號線傳遞，因而無須編碼。多線接口消息通過DIO線來傳遞消息，因而需要統(tǒng)一編碼。多線接口消息采用7位編碼，如表5-1所示，主要分為通令、指令、地址、副令（副地址）四類。 接口消息及其編碼 智能儀器智能儀器

32、第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計表5-1 多線接口信息分類表智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計注：注： 作為作為MLAMLA而被接收，而被接收，MLAMLA為我的聽地址；為我的聽地址； 作為作為MTAMTA或或OTAOTA而被接收，而被接收，MTAMTA為我的講地址，為我的講地址，OTAOTA為其他講地址；為其他講地址； 作為作為MSAMSA或或OSAOSA而被接收，而被接收，MSAMSA為我的副地址，為我的副地址，OSAOSA為其他副地址。為其他副地址。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計

33、（1） 通令(Universal Commands) 通令是由控者發(fā)出的命令，一切設(shè)備都必須聽，并遵照執(zhí)行。通令的特點是所有設(shè)備接到通令后，必須接收并使該設(shè)備完成一次接口操作。單線消息的通令有ATN、IFC及REN等3個，多線消息的通令有以下幾個。 LLO(Local Lockout)LLO(Local Lockout)： 本地封鎖，此命令與單線消息REN聯(lián)合使用，可使設(shè)備面板上遠(yuǎn)地本地開關(guān)失去作用。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計DCL(Device clear)： 設(shè)備清除，該命令使具有DC功能的設(shè)備回到某一預(yù)定的狀態(tài)。SPE(Serial Pol

34、l Enable)： 串行查詢可能，此命令使具有服務(wù)請求(SRQ=1)功能的各設(shè)備置于串行查詢模式狀態(tài)下，用于響應(yīng)控者進(jìn)行的串行查詢。SPD(Serial Poll Disable)： 串行查詢不可能，此命令用于解除設(shè)備講功能的串行查詢模式，常用作一個串行查詢序列結(jié)束標(biāo)志。PPU(Parallel Poll Unconfigure)： 并行查詢不組態(tài)，此命令使設(shè)備的PP功能取消原先的編組狀態(tài)而回到空閑態(tài)。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計（2） 址令(Addressed Commands) 址令也是控者發(fā)出的命令，使被尋址的講者、聽者設(shè)備進(jìn)入某一狀態(tài)，也

35、有人稱之為指令。具體的指令有： GTL(Go To Local)： 進(jìn)入本地，此命令使被尋址為聽者的設(shè)備從遠(yuǎn)地狀態(tài)返回到本地狀態(tài)。 SDC(Selective Device Clear)： 選擇設(shè)備清除，此命令使被尋址為聽者的設(shè)備返回到預(yù)定的初始狀態(tài)。 PPC(Parallel Poll Configure)： 并行查詢組態(tài)，設(shè)備收到此命令后，能繼續(xù)接收并行查詢可能命令PPE，使設(shè)備做出響應(yīng)并行點名的編組。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計GET(Group Execute Trigger)： 群執(zhí)行觸發(fā)，此命令使一個或多個被尋址為聽者的設(shè)備同時處于某一

36、作用狀態(tài)(或同時執(zhí)行某一事先規(guī)定的操作)。TCT(Take Control)： 接受控制，此命令使控者把控制權(quán)轉(zhuǎn)讓給已被尋址為講者的另一設(shè)備。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計（3） 地址和副令(Secondary Commands)/ 副地址(Secondary Address) 地址分為聽地址和講地址。副令/副地址是對主令/主地址的補充。具體的副令有： PPD(Parallel Poll Disable)： 并行查詢不可能，此命令是對主令PPC的補充，使已被遠(yuǎn)控編組的設(shè)備取消其編組并回到原始狀態(tài)。 PPE(Parallel Poll Enable)：

37、 并行查詢可能，此命令也是對主令PPC的補充，使已被PPC命令允許其編組的設(shè)備按照PPE的特定編碼進(jìn)行編組。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回GP-IBGP-IB接口工作過程接口工作過程 多個設(shè)備通過GP-IB接口相連組成一個自動測試系統(tǒng)時，一般控者為帶計算機的設(shè)備，控者規(guī)定講者和聽者。在控者的控制下，執(zhí)行用戶預(yù)先編好的程序，在數(shù)據(jù)線上通過接口消息協(xié)調(diào)各儀器的接口操作，從而完成儀器信息的傳送。 下圖是測量某放大器的幅頻特性及打印測量結(jié)果的原理圖。計算機（控者）令信號發(fā)生器（聽者）產(chǎn)生幅值固定頻率可在一定范圍內(nèi)變化的正弦信號，由頻率計測出

38、信號的頻率，由數(shù)字電壓表測出放大器的輸出幅值，測量多次并將測量結(jié)果送給計算機，計算出幅頻特性后送給打印機打印。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回 GP-IB總線應(yīng)用舉例智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計1）控制器通過C功能發(fā)出REN消息，使系統(tǒng)中所有儀器處于控者控制之下。2）控制器通過C功能發(fā)出IFC消息，使系統(tǒng)中所有儀器都處于初始狀態(tài)。3）控制器發(fā)出信號發(fā)生器的聽地址，信號發(fā)生器接收地址后成為聽者。工作過程如下：4）控制器通過T功能向信號發(fā)生器發(fā)出程控命令，使信號發(fā)生器輸出幅值固定的某一頻率范

39、圍內(nèi)的正弦信號。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計5）控制器發(fā)出UNL，取消信號發(fā)生器的聽受命狀態(tài)。6）控制器發(fā)出頻率計的聽地址，頻率計成為聽者后測量輸入信號的頻率。7）控制器發(fā)頻率計的講地址，取消頻率計的聽受命狀態(tài)，控制器使自己變?yōu)槁犝?，接收由頻率計發(fā)來的頻率測量值。8）控制器發(fā)數(shù)字電壓表的聽地址，數(shù)字電壓表成為聽者后測量輸出信號的幅值。9）控制器發(fā)數(shù)字電壓表的講地址，取消數(shù)字電壓表的聽受命狀態(tài)，控制器使自己變?yōu)槁犝?，接收由?shù)字電壓表發(fā)來的幅值測量值。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 上述測量過程可完成一組測量

40、值，不斷重復(fù)（3）（9）可得到多組測量值。之后控制器計算完幅頻特性后，發(fā)打印機的聽地址，控制器作為講者把數(shù)據(jù)送給打印機，并命令打印機打出幅頻特性。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回GP-IBGP-IB接口芯片接口芯片 為了使儀器能夠掛接在GP-IB總線上，需要為其設(shè)計GP-IB接口電路，采用專用接口芯片為設(shè)計帶來很大方便。 有多家公司生產(chǎn)GP-IB專用接口芯片，其中NI（National Instruments）公司的TNT4882，有100引腳，包含ISA總線接口和完全的GP-IB接口，只需外接40MHz時鐘即可使用。 智能儀器智能儀

41、器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回Intel公司生產(chǎn)的8291A接口芯片可實現(xiàn)除“控功能”外的其他9種功能，無須CPU管理可實現(xiàn)3線掛鉤時序。 智能儀器的CPU通過訪問8291A內(nèi)部的寄存器組，可方便的完成接口功能設(shè)置和數(shù)據(jù)傳送。 8292是實現(xiàn)控者功能的接口芯片，與8291A配合使用能完成通信過程。可將8292與8291A芯片做成GP-IB接口卡，直接插入智能儀器插槽中。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回另外，為配合8291A和8292芯片使用，增加總線上可以掛接設(shè)備的數(shù)目，有實現(xiàn)總線收發(fā)

42、器功能的8293接口芯片，當(dāng)需要向總線發(fā)送信息時可提高總線的驅(qū)動能力；當(dāng)需要從總線接收信息時，可減輕對負(fù)載的效應(yīng)。這些集成芯片的使用為接口電路的設(shè)計帶來巨大方便。近年來，串行通信速度不斷提高，而且連接簡單、成本低、傳輸距離遠(yuǎn)，目前有的串行接口已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了GP-IB的通信速度。GP-IB通信受到串行通信的巨大挑戰(zhàn)。 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社智能儀器智能儀器第五章智能儀器的通信接口設(shè)計第五章智能儀器的通信接口設(shè)計8291A具有用硬件實現(xiàn)除控者之外的其余全部9種標(biāo)準(zhǔn)接口功能；具有自動三線掛鉤聯(lián)絡(luò)、自動管理接口尋址等能力，大大簡化了接口管理軟件的設(shè)計。 由8個8位寫寄存器和8個8位讀寄存器組成，

43、這些寄存器相互之間以及與接口功能和譯碼部件之間通過內(nèi)部總線進(jìn)行聯(lián)系。對8291A的程控就是通過對這些寄存器組進(jìn)行讀寫操作來完成的。例如，當(dāng)8291被尋址為講者時，就先將數(shù)據(jù)送到輸出寄存器，然后。再進(jìn)行掛鉤操作，把數(shù)據(jù)送到接口母線上，以便控者進(jìn)行讀取。 一、 8291A接口芯片電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社智能儀器智能儀器第五章智能儀器的通信接口設(shè)計第五章智能儀器的通信接口設(shè)計面向微處理器總線的信號端：面向微處理器總線的信號端：D0D7：雙向數(shù)據(jù)總線，RS0RS2：片內(nèi)寄存器的選擇碼輸入端，CS：片選輸入端，RD，WR ：讀、寫選通輸入端，INT：中斷請求輸出端，TRIG： 觸發(fā)輸出端，CLOCK

44、： 時鐘信號輸入端，RESET： 復(fù)位信號輸入端，DREQ，DACK ：DMA操作請求輸出端、響應(yīng)信號輸入端等.面向面向GPGPIBIB標(biāo)準(zhǔn)接口總線的信號端：標(biāo)準(zhǔn)接口總線的信號端：DIO1 DIO8 ：8位標(biāo)準(zhǔn)接口數(shù)據(jù)總線輸入輸出端，DAV ，NRFD ，NDAC ：掛鉤控制總線信號的輸入輸出端，ATN，IFC，REN，SRQ，EOI： 為控制管理總線的輸入輸出端以及雙向端口。上述信號端借助于收發(fā)器，便能與標(biāo)準(zhǔn)接口系統(tǒng)有效地交換信息。電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社智能儀器智能儀器第五章智能儀器的通信接口設(shè)計第五章智能儀器的通信接口設(shè)計8292接口芯片僅有控者功能，并且它必須與8291聯(lián)合使用。當(dāng)

45、兩者一起使用時，可以組合成具有全部十種接口功能的標(biāo)準(zhǔn)接口電路。8292實質(zhì)上是一片8041單片機，片內(nèi)ROM固化了一段專門的程序，使內(nèi)部RAM作為專用寄存器組使用，IO端口用來提供總線的各種控制信號及輔助信號，以便與8291A有機地溝通起來，完成控者的功能。 82928292：40腳雙列直插封裝，引腳安排如圖與微處理器相接的信號端主要有：D0D7，CS，RD ，WR，RESET， A0等與GPIB總線相接的信號端有：DAV（雙向握手信號，IFC（接口清除信號輸出端），TCI，SPI，OBFI， IBFI， SRQ，SRQ等電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社智能儀器智能儀器第五章智能儀器的通信接口設(shè)計

46、第五章智能儀器的通信接口設(shè)計為保證接入系統(tǒng)中每個儀器的接口對總線所具有的驅(qū)動能力都能符合特定的要求，接口芯片必須經(jīng)總線收發(fā)器。8293總線收發(fā)器是專門為配合8291A，8292接口芯片而設(shè)計的。 三、 8293總線收發(fā)器 8293內(nèi)部包括9路收發(fā)通道和適應(yīng)不同工作模式的附加電路， 每路的收發(fā)方向可由TR來控制。接收時采用施密特電路以增強抗干擾能力，發(fā)送時選用OC方式或三態(tài)方式。8293可預(yù)置成四種模式之一。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計8293的工作模式 用OPTA,OPTB這兩個腳的邏輯電平的組合，設(shè)置8293的工作模式，選擇方式如下表：OPTBO

47、PTA模模 式式00模式模式0，講者，講者/聽者接口控制線聽者接口控制線01模式模式1，講者，講者/聽者接口數(shù)據(jù)線聽者接口數(shù)據(jù)線10模式模式2，講者，講者/聽者聽者/控者接口控制線控者接口控制線11模式模式3，講者，講者/聽者聽者/控者接口數(shù)據(jù)線控者接口數(shù)據(jù)線智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計講者/聽者接口框圖 OPTA OPTB OPTA OPTB 8293 8293 MODE0 MODE1 Vcc 18 12 9 9 7 GPIB 總線 8291 19 到 微 處 理 器 DIO1 DIO8 DAV EOI ATN NDAC NRFD SRQ REN

48、 IFC 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計講者/聽者/控者接口框圖 OPTA OPTB OPTA OPTB Vcc Vcc 12 6 1 11 8291 8292 8293 8293 MODE3 MODE2 9 7 19 16 到 微 處 理 器 GPIB 總線 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社智能儀器智能儀器第五章智能儀器的通信接口設(shè)計第五章智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 /EOI /ATN T/R1 T/R2 /NDAC /NRFD /SRQ /REN /IFC EOI ATN NDAC

49、 NRFD SRQ REN IFC OPTA OPTB RS0 RS2 /CS /RD /WR INT CLK RSET DREQ /DACK TRIG D0 D7 /DIO1 /DIO8 /DAV T/R1 /ATN /EOI T/R2 /NDAC /NRFD /SRQ /REN /IFC /DIO1 /DIO8 /DAV T/R1 /ATN /EOI DAV OPTA OPTB DIO1 DIO8 Vcc GND GND GND 21 22 19 15 13 12 27 26 19 15 18 17 16 13 12 27 26 25 23 10 5 24 1 4 3 3 4 1 2 10

50、 9 8 6 5 28 35 36 1 26 39 2 38 37 27 25 24 12 19 21 22 23 8 9 10 11 3 4 6 7 5 8291 8293 8293 GPIB 到 微 處 理 器 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計l串行通信串行通信 通信雙方的數(shù)據(jù)沿一根或兩根線實現(xiàn)二進(jìn)制序列的通信雙方的數(shù)據(jù)沿一根或兩根線實現(xiàn)二進(jìn)制序列的傳輸。傳輸。 5.2 5.2 串行通信接口串行通信接口 在串行通信中，將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分解成二進(jìn)制位，用一條信號線將多個二進(jìn)制數(shù)據(jù)位

51、按一定的順序逐位由發(fā)送端傳到接收端，連線數(shù)量少，成本低，而且只要增加調(diào)制解調(diào)器(MODEM)，利用現(xiàn)有的通信信道（如電話線）可實現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回 串行通信中，數(shù)據(jù)和聯(lián)絡(luò)信號使用同一根信號線傳送，為了可靠傳送數(shù)據(jù)，收發(fā)雙方必須事先約定發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的速率、傳輸數(shù)據(jù)的格式、收發(fā)出錯時的處理方式等。 根據(jù)數(shù)據(jù)的傳送方向和發(fā)送/接收是否能同時進(jìn)行，將數(shù)據(jù)的傳送方式分為單工方式、半雙工方式和全雙工方式。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回1 1）單工方式（）單工

52、方式（SimplexSimplex） 通信雙方一方固定為發(fā)送方、另一方固定為接收方，數(shù)據(jù)只能由發(fā)送方傳送到接收方。如圖（a）所示，只能由A端發(fā)送到B端。2 2）半雙工方式（）半雙工方式（Half-DuplexHalf-Duplex） 通信雙方都具有發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的能力，發(fā)送或接收數(shù)據(jù)分時使用同一條傳輸線，發(fā)送和接收不能在同一個時刻進(jìn)行。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計3 3）全雙工方式（）全雙工方式（Full-DuplexFull-Duplex） 通信雙方收發(fā)使用不同的傳輸線，在同一時刻，收發(fā)雙方既可發(fā)送又可接收。如圖（c）所示，A（或B）可同時發(fā)送和

53、接收。如圖（b）所示，A端和B端共用一條傳輸線，在某一時刻，數(shù)據(jù)只能由A傳送到B或由B傳送到A，但A（或B）在一個時刻不能既發(fā)送又接收。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計串行通信傳輸方式串行通信傳輸方式智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 根據(jù)同步方式（時鐘控制方式）的不同，串行數(shù)據(jù)通信分為同步串行通信同步串行通信和異步串行通信異步串行通信兩種方式。1）同步串行通信（Synchronous Data Communication） 串行數(shù)據(jù)在發(fā)送端和接收端使用同步時鐘，使發(fā)送和接收保持同步。 智能儀器智能儀器第五章第五

54、章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 如圖所示，收、發(fā)設(shè)備使用公共時鐘，不可有誤差。 通常在近距離（幾百米至幾千米）傳輸時，可在傳輸線中增加一根時鐘信號線，用同一時鐘發(fā)生器驅(qū)動收發(fā)設(shè)備； 傳輸距離更遠(yuǎn)時，時鐘信息包含在信息塊中，通過調(diào)制解調(diào)器從數(shù)據(jù)流中提取同步信號，用鎖相技術(shù)得到與發(fā)送時鐘頻率相同的接收時鐘信號。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計同步通信方式同步通信方式智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 同步通信將數(shù)據(jù)順序連接起來，控制信息也以字符形式表示，以數(shù)據(jù)塊為傳送單位。 數(shù)據(jù)塊開始有一個或兩個同

55、步字符（SYN），如圖所示，中間是需要傳送的數(shù)據(jù)，最后為一個或兩個校驗字符。接收方接收到數(shù)據(jù)后用校驗字符對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，以判斷傳輸是否正確。 這樣構(gòu)成的一組數(shù)據(jù)塊稱為一幀信息，一幀信息的字符個數(shù)可包含成百上千個字符，具體可由用戶設(shè)置。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回 同步通信數(shù)據(jù)塊內(nèi)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間不需要插入同步字符，沒有間隙，因而傳輸速度較快，但要求有準(zhǔn)確的時鐘來實現(xiàn)收發(fā)雙方的嚴(yán)格同步，對硬件要求較高，適用于傳送成批數(shù)據(jù)。一般用于高速通信方式。在低速通信時采用異步方式。同步通信數(shù)據(jù)傳輸格式優(yōu)缺點：智能儀器智能儀器第五章第五章

56、 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回2）異步串行通信 （Asynchronous Data Communication） 收發(fā)雙方使用獨立的時鐘，如圖所示，在信息傳輸過程中不必與數(shù)據(jù)一起發(fā)送同步脈沖。 異步串行通信方式智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回異步通信數(shù)據(jù)傳輸格式 通信雙方以字符為通信單位，每個字符由1個起始位（約定為邏輯0電平）、58個數(shù)據(jù)位（先傳送低位后傳送高位）、1個校驗位（用于校驗傳送的數(shù)據(jù)是否正確）、1位（1.5位或2位）停止位（邏輯1電平）組成，如圖所示。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智

57、能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 因此，一個字符可由10位、10.5位或11位組成，這樣的一組字符稱為一幀，字符一幀一幀的傳送。 每幀數(shù)據(jù)的傳送依靠起始位來同步，發(fā)送方發(fā)送完一個字符的停止位后，可立即發(fā)送下一個字符的起始位，繼續(xù)發(fā)送下一個字符；也可發(fā)送空閑位（邏輯1電平），表示不發(fā)送數(shù)據(jù)，通信雙方不進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 當(dāng)需要發(fā)送字符時，再用起始位進(jìn)行同步。通信中，為保證傳輸正確，線路上傳輸?shù)乃形恍盘柖急３忠恢碌男盘柍掷m(xù)時間，收發(fā)雙方必須保持相同的傳輸速率。串行通信方式對硬件要求較低，實現(xiàn)起來比較簡單、靈活。但傳

58、送速率較同步通信低。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計下 頁上 頁返 回5.2.1 RS-232C5.2.1 RS-232C串行總線標(biāo)準(zhǔn)串行總線標(biāo)準(zhǔn) lRS-232C 是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA（Electronic Industries Association）1973年公布的一種串行數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)。 RS是推薦標(biāo)準(zhǔn)（Recommended Standard）的縮寫，232是識別代號，C是標(biāo)準(zhǔn)的版本號。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE （Data Terminal Equipment

59、）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（Data Communication Equipment）之間的接口信號特性；提供了一個利用公用電話網(wǎng)絡(luò)作為傳輸媒介、通過調(diào)制解調(diào)器將遠(yuǎn)程設(shè)備連接起來的技術(shù)規(guī)定。 兩個遠(yuǎn)程設(shè)備利用RS-232C進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡湫瓦B接電路如圖5.15所示。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計圖5.15 RS-232C在電路中的位置 在通信設(shè)備的一端，調(diào)制解調(diào)器將一系列用“1”、“0”表示高、低電壓的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的能與電話網(wǎng)相容的模擬頻率信號；在通信設(shè)備的另一端，另一個調(diào)制解調(diào)器將模擬頻率信號變回一系列用“1”、“0”表示高、低電平的數(shù)字信號。

60、一般計算機、外設(shè)、顯示終端等為DTE，而調(diào)制解調(diào)器等為DCE。 智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計1、RS-232C的電氣特性(1) 邏輯電平 RS-232C采用負(fù)邏輯電平，發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端輸出的邏輯“0” 表示正電平（+515V），輸出的邏輯“1”表示負(fù)電平（-5V-15V）。 接收數(shù)據(jù)時，接收端接收的+3V+15V高電平表示邏輯“0”，-3V-15V低電平表示邏輯“1”。 RS-232C的噪聲容限是2V(因發(fā)送電平和接收電平的差為2V)，共模抑制能力較差。智能儀器智能儀器第五章第五章 智能儀器的通信接口設(shè)計智能儀器的通信接口設(shè)計 可見，電路可以有效