工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 第4章 通用串口端口數(shù)據(jù)通信

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)場總線）主講教師：ddf

第4章通用串行端口數(shù)據(jù)通信4.1RS232接口4.2RS422/485接口4.3USB技術(shù)本章主要內(nèi)容第4章通用串行端口數(shù)據(jù)通信RS-232D

接口4.1RS232接口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，最常用的方法：

PC機與MODEMPC機與鼠標(biāo)之間不僅如此，利用RS-232C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（DCE）與數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）之間的串行通信標(biāo)準(zhǔn)總線。

EIA-232D接口美國電子工業(yè)協(xié)會EIA制訂的物理接口標(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RS-232-C物理接口標(biāo)準(zhǔn)。機械特性

DB25連接器DB9連接器4.1RS232接口4.1RS232接口電氣特性

EIA-232-D電氣特性采用負(fù)邏輯。－5～－15V，表示邏輯“1”；＋5～＋15V，表示邏輯“0”。EIA-232-D的邏輯電平與TTL電平不兼容，必須進行電平轉(zhuǎn)換。

非平衡電氣連接方式4.1RS232接口電氣特性

發(fā)送端接收端噪聲干擾4.1RS232接口接口特性

4.1RS232接口

近距離通信

最簡接線（3線制）標(biāo)準(zhǔn)接線（7線制）最簡接線：無硬件握手方式4.1RS232接口

近距離通信

標(biāo)準(zhǔn)接線：全握手方式4.2RS422/485接口1．RS-423A接口

RS-423A接口是為克服RS-232C接口抗干擾能力差而設(shè)計，RS-423A接口采用了單端發(fā)送、雙端接收的傳送方式，如圖所示。

4.2RS422/485接口2．RS-422A接口

RS-422A接口采用雙端發(fā)送雙端接受的傳送方式。

4.2RS422/485接口3．RS-485接口

RS-485接口也是采用雙端發(fā)送雙端接受的傳送方式。它與RS-422A接口是兼容的，是RS-422A的簡化，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。利用RS－485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（1對），組成一個485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)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的要求。

EIA-485與EIA-232

4.2RS422/485接口EIA-232最大傳輸距離15m，最大傳輸速率19.2Kbps，最多2個節(jié)點。

EIA-485最大傳輸距離1200m，最大傳輸速率10Mbps，最多32個節(jié)點。

EIA-485更適合工業(yè)通訊。

EIA-485電氣特性

4.2RS422/485接口EIA-485-D電氣特性采用正邏輯。＋2～＋6V，表示邏輯“1”

－2～－6V，表示邏輯“0”。接口信號電平比EIA-232-D降低了，不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。

平衡差分電路，能夠抑制噪聲。4.2RS422/485接口

EIA-485電氣特性

RS485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。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：

DT=(D+)－(D-)

DT：發(fā)送端原始信號；

D+、D-：差分后信號。如果無噪聲干擾，接收端信號：

DR＝(D+)－(D-)=DT

4.2RS422/485接口

EIA-485電氣特性

如果存在噪聲干擾，傳輸線上信號電壓分別成為

(D＋)＋Noise和(D-)＋Noise；如果接收端接收此信號，并計算電壓差：

DR＝[(D＋)+Noise]-[(D-)＋Noise]＝(D+)-(D-)＝DT與發(fā)送端信號相同4.2RS422/485接口

EIA-485的網(wǎng)絡(luò)連接

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

半雙工通信時，采用總線形或樹形拓?fù)洹?/p>

EIA-485規(guī)定，每個網(wǎng)段最多連接32個負(fù)載。如果超過32個，需要添加中繼器。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。4.2RS422/485接口

主從通信示例

ControllerDrive1SensorDrive3Drive2DataAcquisitionHMIAnalogI/O4.3USB技術(shù)1．USB接口技術(shù)簡介

USB是英文UniversalSerialBUS的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。從1994年發(fā)表USB版本以后，USB版本經(jīng)歷了多年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展為3.0版本，成為當(dāng)前電腦中的標(biāo)準(zhǔn)擴展接口。當(dāng)前主板中主要采用USB1.1和USB2.0，各USB版本間能很好的兼容。USB用一個4針插頭（USB3.0標(biāo)準(zhǔn)為9針）作為標(biāo)準(zhǔn)插頭，采用菊花鏈形式可以把所有的外設(shè)連接起來，最多可以連接127個外部設(shè)備，并且不會損失帶寬。

USB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。USB接口支持設(shè)備的即插即用和熱插拔功能。4.3USB技術(shù)1．USB接口技術(shù)簡介USB需要主機硬件、操作系統(tǒng)和外設(shè)三個方面的支持才能工作。當(dāng)前的主板一般都采用支持USB功能的控制芯片組，主板上也安裝有USB插座，而且除了背板的插座之外，主板上還預(yù)留有USB插針，可以通過連線接到機箱前面作為前置USB接口以方便使用，而且USB接口還可以通過Hub擴展出更多的接口。USB具有傳輸速度快，使用方便，支持熱插拔，連接靈活，獨立供電等優(yōu)點，可以連接鼠標(biāo)、鍵盤、打印機、掃描儀、攝像頭、閃存盤、MP3機、手機、數(shù)碼相機、移動硬盤、外置光軟驅(qū)、USB網(wǎng)卡、ADSLModem、CableModem等，幾乎所有的外部設(shè)備。USB自從1996年推出后，已成功替代串口和并口，并成為當(dāng)今個人電腦和大量智能設(shè)備的必配的接口之一。

4.3USB技術(shù)2．USB的版本第一代：USB1.0/1.1的最大傳輸速率為12Mbps。1996年推出。第二代：USB2.0的最大傳輸速率高達(dá)480Mbps。USB1.0/1.1與USB2.0的接口是相互兼容的。第三代：USB3.0最大傳輸速率5Gbps,向下兼容USB1.0/1.1/2.03．USB的應(yīng)用

USB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Intel、NEC、Compaq、DEC、IBM、Microsoft、NorthernTelecom聯(lián)系制定的。一個USB接口理論上可以支持127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)很少有超過10個的，因此這個數(shù)字是足夠我們使用的。

4.3USB技術(shù)4.USB接口速度：USB2.0有高速、全速和低速三種工作速度，高速是480Mbit/s，全速是12Mbit/s，低速是1.5Mbit/s。全速和低速是為兼容USB1.1和USB1.0而設(shè)計的，因此選購USB產(chǎn)品時不能只聽商家宣傳USB2.0,還要搞清楚是高速、全速還是低速設(shè)備。U