串行通信基礎(chǔ)知識(shí)

串行通信基礎(chǔ)知識(shí)串口信號(hào)RS-232RS-422/485串行通信的基本概念串行通信資料是一個(gè)bit一個(gè)bit地送出,且每個(gè)bit表示不是0就是11bit并行通信的基本概念一次發(fā)送和接收多個(gè)Bit,傳輸一次就可以完成一個(gè)Byte的容量。傳輸?shù)男矢?2345678123456781bit1bit1bit1bit1bit1bit1bit1bit串行通信VS

并行通信串行通信并行通信通信距離遠(yuǎn)近搞干擾能力高低傳輸速度慢快成本低高起始位:總是“1”數(shù)據(jù)位:5,6,7,8位校驗(yàn):None,Odd,Even,Space,Mark停止位:1,1.5(數(shù)據(jù)位

=5),2位數(shù)據(jù)幀長度如果N,8,1:數(shù)據(jù)幀長度為

10位如果E,7,2:數(shù)據(jù)幀長度為

10位串行通訊數(shù)據(jù)格式15,6,7,81,1.5,21Unit:bitDataStartParityStopRS232由電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）制訂并發(fā)布工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，RS-232標(biāo)準(zhǔn)在1962年發(fā)布，保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容。RS-232-C接口（又稱EIARS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。

RS-232作用:在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備進(jìn)行通訊。RS-232-C發(fā)展用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的DB-25

連接器對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)加以規(guī)定對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。IBM將RS232簡化成了DB-9

連接器工業(yè)控制的RS-232一般只使用RXD、TXD、GND三條線。

DB25DB9電氣特性、邏輯電平EIA-RS-232C對(duì)電氣特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。在TxD和RxD上：邏輯1=-3V～-15V

邏輯0=+3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號(hào)有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V信號(hào)無效（斷開，OFF狀態(tài)，負(fù)電壓)=-3V～-15VUART并行TTL0V5VRS-232信號(hào)傳輸收發(fā)器D0D7……DataStopParityStartDataStartParityStop0V5VRS-232-12V+12VDataStopParityStartDataStartParityStop-12V+12VTxRxRS-232信號(hào)傳輸及信號(hào)波形

RS-232接口信號(hào)定義：TXD、RXD、RTS、CTS、DTR、DSR、DCD、RI、GND（Female/Male定義相反）最高速率：115200bpsRS-232信號(hào)典型應(yīng)用:PC+交叉電纜

+PC短接DCD信號(hào)和DSR信號(hào)，確保所有應(yīng)用程序工作，比如架裝服務(wù)器的控制臺(tái)端口。RS-232連接類型

ITxDRxDRTSCTSDTRDSRDCDGNDTxDRxDRTSCTSDTRDSRDCDGND接線DTE信號(hào)DTE信號(hào)RS-232連接類型

IIRS-232信號(hào)典型應(yīng)用:PC+直連電纜

+ModemDCE設(shè)備上的DCD信號(hào)一般用作輸出信號(hào)TxDRxDRTSCTSDTRDSRDCDGNDRxDTxDCTSRTSDSRDTRDCDGND接線DTE信號(hào)DCE信號(hào)串口信號(hào)RS-232RS-422/485RS-232VSRS-422RS-232通信距離短RS-232通信速率低提出RS-422定義了一種平衡通信接口，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，它使用二對(duì)雙絞線，將其中一對(duì)定義為A，另一對(duì)定義為BRS-422電氣特性發(fā)送驅(qū)動(dòng)器A、B之間的電壓差正電平在+200mv～+6V，是一個(gè)邏輯狀態(tài)負(fù)電平在-200mv～-6V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)RS-422信號(hào)收、發(fā)端通過平衡雙絞線將Txd+與Rxd+、Rxd-與Txd-對(duì)應(yīng)相連大于+200mV的電平時(shí)輸出正邏輯電平小于-200mV時(shí)輸出負(fù)邏輯電平MOXA定義B為信號(hào)正 A為信號(hào)負(fù)|A-B|>200mvRS-422特性RS-422傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長到1200米（速率低于100kb/s時(shí)），并允許在一條平衡總線上連接最多10個(gè)接收器。RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸方式，被命名為TIA/EIA-422-A標(biāo)準(zhǔn)。平衡傳輸方式長度：1200米速度：10M節(jié)點(diǎn)：2、10(廣播)線纜類型：4線或8線(帶握手信號(hào))+GNDRS-422優(yōu)勢與不足 RS-422優(yōu)勢傳輸距離遠(yuǎn)傳輸速率高不易受到干擾RS-422不足點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式只能單向通訊RS485EIA又于1983年在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標(biāo)準(zhǔn)多點(diǎn)雙向通訊能力增加發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性擴(kuò)展了總線共模范圍命名為TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)由于EIA提出的建議標(biāo)準(zhǔn)都是以“RS”作為前綴，所以在通訊工業(yè)領(lǐng)域，仍然習(xí)慣將上述標(biāo)準(zhǔn)以RS作前綴稱謂。平衡傳輸方式長度：1200米速度：10M節(jié)點(diǎn)：32、256(加中繼器)線纜類型：2線+GND(B+Noise)–(A+Noise)>0.2V高(B+Noise)–(B+Noise)<-0.2V低RS-422/485信號(hào)差分信號(hào)UART并行TTL0V5V收發(fā)器D0D7……DataStopParityStartRS-232DataStopParityStartTxBTxARS485信號(hào)定義4-Wire

TxDA(-)TxDB(+)RxDB(+)RxDA(-)GND2-Wire

DataB(+)DataA(-)GND2線與4線傳輸接線：

4線全雙工優(yōu)勢1.抗干擾能力強(qiáng)2.傳輸距離長

(可達(dá)

1.2公里)3.支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和多站通訊方式RS-422信號(hào)

信號(hào)接線

信號(hào)TxA

RxATxB

RxBRxA

TxARxB

TxBGND

GND120Ω120ΩRS-422拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

I點(diǎn)對(duì)點(diǎn)MoxaCI-134Tx+(B)Tx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Tx+(B)Tx-(A)PLCRS-485信號(hào)RS-422的增強(qiáng)方式與

RS-422兼容接線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)2線半雙工，菊鏈?zhǔn)竭B接4線全雙工，菊鏈?zhǔn)竭B接RS-4224-線

RS-4852-線

RS-485傳輸類型全雙工全雙工半雙工連接類型點(diǎn)對(duì)點(diǎn)多站多站數(shù)據(jù)流控?zé)oRTS控制或

ADDC控制RTS控制或

ADDC控制可連接設(shè)備數(shù)32節(jié)點(diǎn)32節(jié)點(diǎn)32節(jié)點(diǎn)RS-422vs.RS-485RS-485拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

I點(diǎn)對(duì)點(diǎn)MoxaCI-134PLCData+(B)Data-(A)Data+(B)Data-(A)120Ω120Ω終端電阻RS-485拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

II2線半雙工MoxaCI-134Data+(B)Data-(A)120Ω120ΩPLC#1PLC#2PLC#3PLC#31……Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data-(A)最大1.2公里，32節(jié)點(diǎn)RS-485拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

II2線半雙工特點(diǎn)1.距離可達(dá)

1.2公里2.抗干擾能力強(qiáng)3.低接線成本4.同一總線可連接

32個(gè)節(jié)點(diǎn)，使用中繼器最多可達(dá)256個(gè)節(jié)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1.低成本缺點(diǎn)1.用戶自定義軟件協(xié)議2.軟件開發(fā)相對(duì)復(fù)雜3.軟件處理碰撞RS-485拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

III4線全雙工Tx+(B)Tx-(A)Rx+(B)Rx-(A)120Ω120ΩPLC#1PLC#2PLC#3PLC#31……DE-211Note:1.Tx-(A)2.Tx+(B)3.Rx-(A)4.Rx+(B)1234最大1.2公里，32節(jié)點(diǎn)RS-485拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

III4線全雙工特點(diǎn)1.距離可達(dá)

1.2公里2.抗干擾能力強(qiáng)3.同一總線可連接

32個(gè)節(jié)點(diǎn)，使用中繼器最多可達(dá)256個(gè)節(jié)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1.無碰撞發(fā)生2.易于編程缺點(diǎn)1.接線成本比

2線制RS-485高RS-422&RS-485接線RS-422可支持10個(gè)節(jié)點(diǎn)，RS-485可支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)拓?fù)湟话悴捎每偩€型結(jié)構(gòu),不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):１、采用雙絞線作總線,將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來如下的連接方式:

a,b,c

為錯(cuò)誤連接;d,e,f為正確連接方式.２、注意總線阻抗匹配,否則就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射RS-485數(shù)據(jù)流方向控制什么是數(shù)據(jù)流方向控制

?在一個(gè)時(shí)間只允許一個(gè)設(shè)備發(fā)送

如果流控信號(hào)時(shí)序不對(duì)，整個(gè)RS-485網(wǎng)絡(luò)將不能正常工作流控的方式1.傳統(tǒng)的RTS控制內(nèi)部電路使用

RTS信號(hào)來決定發(fā)送和接收無數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，RTS信號(hào)處于清除狀態(tài)，此時(shí)收發(fā)器處于監(jiān)聽模式

當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)設(shè)置RTS信號(hào)，

同時(shí)斷開監(jiān)聽模式當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送完成之后清除RTS信號(hào)，轉(zhuǎn)回監(jiān)聽模式

RTS狀態(tài)由用戶軟件控制ADDC(自動(dòng)數(shù)據(jù)流控)ADDC?2線RS-485通過硬件準(zhǔn)確的切換數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)ADDC?是我們的專利技術(shù)1.沒按鍵時(shí),處于監(jiān)聽狀態(tài);

(數(shù)據(jù)接收狀態(tài))3.確認(rèn)當(dāng)前頻率空閑,按鍵講話對(duì)方可以聽到;

(線中上沒有數(shù)據(jù),切換狀態(tài)到數(shù)據(jù)發(fā)送)2.判斷當(dāng)前頻率是否有信號(hào)?

(檢查線路上是否有數(shù)據(jù))4.話講完后,松開按鍵,回到監(jiān)聽狀態(tài);(數(shù)據(jù)接收狀態(tài))ABADDC(自動(dòng)數(shù)據(jù)流控)當(dāng)使用2線RS485時(shí),最重要的就是要確認(rèn)數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài).由于RS485-2W界面的一些限制,只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)(在一根2線RS485總線上)可以在任何時(shí)候傳輸信號(hào).這個(gè)要傳輸數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)必須把數(shù)據(jù)發(fā)送打開,在數(shù)據(jù)發(fā)送完之后關(guān)閉.有兩種方法可以切換數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài).一種是通過軟件人為用RTS信號(hào)控制,另一種是用ADDCADDC可以通過硬件準(zhǔn)確地切換數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài),有效地把用軟件控制的復(fù)雜時(shí)序控制簡單化.ADDCvsNoADDCADDCNoADDC操作方式硬件判斷線路上是否有數(shù)據(jù)軟件處理數(shù)據(jù)流向CPU點(diǎn)用率不占用占用軟件復(fù)雜度無高通信效能高低接口RS-232RS-422RS-485最大距離(標(biāo)準(zhǔn))15M@9600bps1.2公里@9600bps1.2公里@9600bps最大距離(Moxa實(shí)驗(yàn)室測量結(jié)果)100M@38400bps50M@57600bps20M@115200bps*C168H,28AWGUL24641.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*CP-114I,28AWGUL2464,直通電纜，

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式

1.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*DE-211,AWG28直通電纜,多站方式，32節(jié)點(diǎn)傳輸距離距離

–EIA標(biāo)準(zhǔn)/實(shí)測性能

RS-232&RS-422&RS-485比較類型RS-232RS-422RS-4854線RS-4852線信號(hào)類型單端差分差分差分通訊方式全雙工全雙工全雙工半雙工距離15M@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps信號(hào)定義TxD,RxD,RTS,CTS,DTR,DSR,DCD,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDDataA,DataB,GND接線成本高

(8線)中等(5線)中等(5線)低(3線)連接設(shè)備數(shù)兩臺(tái)兩臺(tái)或十臺(tái)32臺(tái)32臺(tái)抗干擾能力弱強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)故障診斷容易難難難電氣參數(shù)表

光電隔離保護(hù)用光的方式把信號(hào)隔離開發(fā)光器件感光器件DataData光信號(hào)光電隔離元件PCBBoard光電隔離保護(hù)-IsolationProtection原理由于電線兩端的地電壓不同，長距離連接的通訊設(shè)備會(huì)因電壓不匹配而造成損壞．隔離保護(hù)會(huì)在線的兩端使用光電隔離元件來保護(hù)兩端的設(shè)備不被損壞．SurgeProtectionvs.Isolation

Surge:瞬間異常電壓引起的損壞

Isolation:兩端共地不良,EMI及紋波干擾引起的損壞.光電隔離的作用消除兩端設(shè)備間因地電壓差造成的放電RS-4852線GND電平為0VPC的GND電平為60V光電隔離1000m光電隔離的作用隔離干擾信號(hào)RS-4852線光電隔離大功率電機(jī)強(qiáng)電MOXA光電隔離器什么是USBUSB(Universal

SerialBus)通用串行總線USBIF(USBImplementersForum)負(fù)責(zé)USB標(biāo)準(zhǔn)制訂,其成員包括:蘋果電腦,惠普,NEC,Microsoft

和Intel.USB1.1&USB2.0USB1.1修正了USB1.0出現(xiàn)的問題,USB1.1是USB開始普及的最早版本;USB2.0在USB1.1的基礎(chǔ)上提高了速度;USB