串行通讯接口课件

中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学第第7章串行通讯接口章串行通讯接口主讲老师：张伟民主讲老师：张伟民 第7章串行通讯接口主讲老师：张伟民 1中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学本章概述本章概述串行接口为外部设备提供了能使信息串行逐位传送的输入输串行接口为外部设备提供了能使信息串行逐位传送的输入输出端口，广泛应用于微机与外部设备之间的远距离通信。本章将出端口，广泛应用于微机与外部设备之间的远距离通信。本章将介绍串行接口的基本结构、功能及工作原理，并通过一些串行接介绍串行接口的基本结构、功能及工作原理，并通过一些串行接口的设计实例，介绍串行接口电路的基本设计方法。口的设计实例，介绍串行接口电路的基本设计方法。本章概述 串行接口为外部设备提供了能2中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学教学目标教学目标1.理解全双工方式和半双工方式。理解全双工方式和半双工方式。2.能叙述同步方式和异步方式的区别。能叙述同步方式和异步方式的区别。3.了解串行通讯的接口标准。了解串行通讯的接口标准。4.了解串行通信接口的任务及组成。了解串行通信接口的任务及组成。教学目标1.理解全双工方式和半双工方式。3中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学学习内容学习内容1.串行通信的概念及协议串行通信的概念及协议2.串行接口标准串行接口标准串行通讯的接口标准串行通讯的接口标准重点重点难点难点7.1串行传送的基本概念串行传送的基本概念7.2串行通信的数据格式串行通信的数据格式7.3串行通讯的接口标准串行通讯的接口标准7.4串行通信接口的任务及组成串行通信接口的任务及组成学习内容1.串行通信的概念及协议2.串行接口标准 串行通讯4中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学学习方法学习方法结合并行通信接口的特点来比较学习串行通讯，总结其特点及应用。结合并行通信接口的特点来比较学习串行通讯，总结其特点及应用。学习方法结合并行通信接口的特点来比较学习串行通讯，总结其特点5中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念串行传送的基本概念串行通信的特点：串行通信的特点：只须一对传送线，较并行传送节省传输线，特别是位数多、距只须一对传送线，较并行传送节省传输线，特别是位数多、距离远时，此优点更显著，可借用现有的通讯离远时，此优点更显著，可借用现有的通讯线路。有固定的数据传线路。有固定的数据传输协议。输协议。线上的通信信号一般不是线上的通信信号一般不是TTL电平，因此与电平，因此与CPU通信必需进行通信必需进行电平转换。电平转换。传送信息的速率要求双方约定。传送信息的速率要求双方约定。缺点：传送速度比并行慢，并行需时间缺点：传送速度比并行慢，并行需时间T，则串行为，则串行为NT（位）。（位）。7.1串行传送的基本概念 串行通信的特点6中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续1）计算机计算机计算机或计算机或外设外设发送发送10010010串行送的特点串行送的特点7.1串行传送的基本概念（续1）计算机计算机或外设发送 7中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续2）串行通信中，数据通常是在二个站（点对点）之间进行传送，串行通信中，数据通常是在二个站（点对点）之间进行传送，将数据从一个地方传送到另一个地方，须使将数据从一个地方传送到另一个地方，须使用通信线路，数据在通用通信线路，数据在通信线路的两端，即两工作信线路的两端，即两工作站之间传送，按其通信方式，可将数据传站之间传送，按其通信方式，可将数据传输线路分成输线路分成3种：种：单工单工(SingleDuplex）半双工半双工(HalfDuplex)全双工全双工(FullDuplex)串行数据传送的方向串行数据传送的方向7.1串行传送的基本概念（续2）串行通信中8中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学发送发送接收接收特点：信息只能沿一个方向传送，使用一根传特点：信息只能沿一个方向传送，使用一根传输线。输线。应用：应用：电视发射台电视发射台7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续3）1.单工单工(SingleDuplex）发送接收特点：信息只能沿一个方向传送，使用一根传 电视发射台9中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学发送器发送器接收器接收器发送器发送器接收器接收器A站站B站站图图9.2半双工方式示意图半双工方式示意图7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续4）2.半双工（半双工（HalfDuplex）使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但不能同时。使用同一根传输线，既可发送数据又可接收数据，但不能同时。如图如图9.2所示：所示：发送器接收器发送器接收器A站B站图9.2 半双工方式示10中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学特点：特点：通信双方各有一个收通信双方各有一个收/发切换电子开关，双方均发切换电子开关，双方均可进可进行数据的接收和发送。行数据的接收和发送。只需要一根传输线。只需要一根传输线。因有切换，会产生时间延迟因有切换，会产生时间延迟应用：打印机串口，单向传送设备，发送器应用：打印机串口，单向传送设备，发送器接收器接收器7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续5）特点：7.1串行传送的基本概念（续5）11中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学发送发送接收接收图图9.3调制电话线调制电话线特点：特点：每一端都有发送器和接收器每一端都有发送器和接收器有二条传送线有二条传送线应用：交互式应用，远程监测控制应用：交互式应用，远程监测控制7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续6）3.全双工（全双工（FullDuplex）发送接收图9.3 调制电话线 特点：每一端都有发送12中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续7）计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通信时，线计算机的通信是要求传送数字信号，而在进行远程数据通信时，线路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为音频模拟信号的设路往往是借用现有的公用电话网，但是，电话网是为音频模拟信号的设计的。一般为计的。一般为3003003400Hz3400Hz，不适合于数据信号。，不适合于数据信号。MODEMMODEM模拟信号模拟信号数字信号数字信号数字信号数字信号CRT101010101010信号的调制和解调信号的调制和解调7.1串行传送的基本概念（续7）计算机的通信是要求13中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学因此需要对二进制信号进行调制，以适合在电话网上传输因此需要对二进制信号进行调制，以适合在电话网上传输相应的音频信号，在接收时，需要进行解调，还原成数字信号。相应的音频信号，在接收时，需要进行解调，还原成数字信号。1.发送采用调制器（发送采用调制器（Modulator）把数字信号转换为模拟信号，）把数字信号转换为模拟信号，送到通信链路上。送到通信链路上。2.接收器再通过解调器（接收器再通过解调器（Demodulator）把模拟信号转换为）把模拟信号转换为数字信号。数字信号。7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续8）因此需要对二进制信号进行调制，以适合在电话14中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续9）调制器的类型：调频和调相调制器的类型：调频和调相1）振幅键控（）振幅键控（ASK）2）频移键控（）频移键控（FSK）3）相移键控（）相移键控（PSK）7.1串行传送的基本概念（续9）调制器的类型：调频和调相15中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学输出输出（FSK)S1S21频率频率1频率频率2PATA频移键控调制原理图频移键控调制原理图7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续10）输出（16中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续11）信息的检错与纠错信息的检错与纠错由于干扰而引起误由于干扰而引起误码是难免的，这直接影响通信系统的可靠码是难免的，这直接影响通信系统的可靠性，对通信中的检性，对通信中的检/纠错能力是衡量一个通信系统的重要内容。纠错能力是衡量一个通信系统的重要内容。如何发现传输中的错误检错如何发现传输中的错误检错发现错误之后，如何消除错误纠错发现错误之后，如何消除错误纠错常用检错方法：常用检错方法：1、奇偶校验、奇偶校验2、方阵码、方阵码3、CRC循环冗余循环冗余7.1串行传送的基本概念（续11）信息的检错与纠错 17中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续12）（1）串行传输速率）串行传输速率n串行传输速率也称波特率（串行传输速率也称波特率（BaudRate）n每秒传输的二进制位数每秒传输的二进制位数bpsn字字符符中中每每个个二二进进制制位位持持续续的的时时间间长长度度都都一一样样，为为数数据据传传输输速速率率的的倒数倒数n过过去去，串串行行异异步步通通信信的的数数据据传传输输速速率率限限制制在在50bps到到9600bps之之间间。现在，可以达到现在，可以达到115200bps或更高或更高波特率与收发时钟波特率与收发时钟7.1串行传送的基本概念（续12）（1）串行传输速率串行传18中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续13）字符速率：每秒钟传输的字符数。字符速率：每秒钟传输的字符数。波特率：指单位时间内传送二进制数据的位数。单位为：波特率：指单位时间内传送二进制数据的位数。单位为：b/s例例:异步传输过程异步传输过程设每个字符对应设每个字符对应1个起始位、个起始位、7个信息位、个信息位、1个奇偶校验位和个奇偶校验位和1个个停止位，如果波特率为停止位，如果波特率为1200bps，那么，每秒钟能传输的最大字符数，那么，每秒钟能传输的最大字符数为为1200/10120个。个。字符速率与波特率两者的关系字符速率与波特率两者的关系7.1串行传送的基本概念（续13）字符速率：每秒钟传输的字19中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续14）例例2:2:同步传输同步传输 用用1200bps1200bps的的波波特特率率工工作作，用用4 4个个同同步步字字符符作作为为信信息息帧帧头头部部，但但不不用用奇奇偶偶校校验验，那那么么，传传输输100100个个字字符符所所用用的的时时间间为为7(100+4)/12007(100+4)/12000.6067s0.6067s，这这就就是是说说，每每秒秒钟钟能能传传输输的的字字符符数数可可达达到到100/0.6067100/0.6067165165个。个。可可见见，在在同同样样的的传传输输率率下下，同同步步传传输输时时实实际际字字符符传传输输率率要要比比异异步传输时高。步传输时高。7.1串行传送的基本概念（续14）例2:同步传输20中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续15）发送发送/接收时钟频率与波特率之间的关系为：接收时钟频率与波特率之间的关系为：发送发送/接收时钟频率接收时钟频率=n 发送发送/接收波特率接收波特率其中其中n称为波特因子，一般称为波特因子，一般n=1，16，32，64例：要求传输速率为例：要求传输速率为1200bps当选择当选择n=16时，表明一位数字信号中有时，表明一位数字信号中有16个时钟脉冲，故发送个时钟脉冲，故发送/接收时钟频率为：接收时钟频率为：1200 16=19.2kHz（2）发送发送/接收时钟接收时钟7.1串行传送的基本概念（续15）发送/接收时钟频率与波特21中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续16）在串行通信中，有两种最基本的通信方式：在串行通信中，有两种最基本的通信方式：同步通信（同步通信（SynchronousDataCommunication）异步通信（异步通信（AsynchronousDataCommunication）串行通信的两种基本方式串行通信的两种基本方式7.1串行传送的基本概念（续16）在串行通信中，有两种最基22中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学通信协议：通信协议：是指通信双方的一种约定，是指通信双方的一种约定，为使数据通信能够顺利进行，而为使数据通信能够顺利进行，而在通信双方间就如何交换信息而建立的一些规定和过程，称为数据在通信双方间就如何交换信息而建立的一些规定和过程，称为数据通信控制规程或称传输控制规程，在计算机网络中称为协定。通信控制规程或称传输控制规程，在计算机网络中称为协定。数据通信控制规程包括对数据格式、同步方式，传送速度、传数据通信控制规程包括对数据格式、同步方式，传送速度、传送步骤、检纠错方式等问题作出统一规定。送步骤、检纠错方式等问题作出统一规定。7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续17）串行通信的规程串行通信的规程通信协议：7.1串行传送的基本概念（续17）串行通信的规程23中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续18）ISO的的HDLC（HighLevelDatalinkControl）高）高级数据链路控制规程。级数据链路控制规程。DEC公司公司DDCMP（DigitalDataCommunicationMessageprotocol）。）。面向比特的同步通信规程最有代表性的是：面向比特的同步通信规程最有代表性的是：IBM的的SDLC（SynchronousDataLinkControl），），同步数据链路控制规程。同步数据链路控制规程。ANSI的的ADCCP（AdvancedDataCommunicationControlProcedure）。）。7.1串行传送的基本概念（续18）IS24中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续19）异异步步通通信信以以一一个个字字符符为为传传输输单单位位，用用起起始始位位表表示示字字符符的的开开始始，用停止位表示字符结束。用停止位表示字符结束。（1）异步通信及其协议）异步通信及其协议7.1串行传送的基本概念（续19）异步通信25中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续20）n串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送。串行通信时的数据、控制和状态信息都使用同一根信号线传送。n收收发发双双方方必必须须遵遵守守共共同同的的通通信信协协议议（通通信信规规程程），才才能能解解决决传传送送速速率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等问题。率、信息格式、位同步、字符同步、数据校验等问题。n串串行行异异步步通通信信以以字字符符为为单单位位进进行行传传输输，其其通通信信协协议议是是起起止止式式异异步步通通信协议。信协议。7.1串行传送的基本概念（续20）串行通信时的数据、控制和26中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续21）a.以一个字符为单位传送。以一个字符为单位传送。b.传送时对每个被传送字符有一定的格式要求传送时对每个被传送字符有一定的格式要求(如如:起始位起始位,终止终止位等位等)。c.被传送字符的每一位位宽恒定，各位之间无间隔。而各字符之被传送字符的每一位位宽恒定，各位之间无间隔。而各字符之间的时间间隔可任意改变。（间隔时间用空闲位填充）。间的时间间隔可任意改变。（间隔时间用空闲位填充）。d.是一种不规则的随机传送，常常用于不规则产生数据的设备中是一种不规则的随机传送，常常用于不规则产生数据的设备中或者不规则的远程通信中。或者不规则的远程通信中。e.联络信号附加于被传送的字符中。联络信号附加于被传送的字符中。（1）异步通信特点（总结）异步通信特点（总结）7.1串行传送的基本概念（续21）a.以一27中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学“异步异步”主要体现在通信过程中字符与字符之间没有严格的主要体现在通信过程中字符与字符之间没有严格的定时要求，通信双方是定时要求，通信双方是通过收通过收/发双方事先约定的收发双方事先约定的收/发波特率和字符发波特率和字符格式、且在收格式、且在收/发时钟信号作用下，实现被传送字符的位同步的。发时钟信号作用下，实现被传送字符的位同步的。7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续22）注意：注意：因每个因每个ASCLL码字符只占码字符只占7位，其余位，其余3位为辅助位。所以实际信位为辅助位。所以实际信息传速率是低于传输波特率的。息传速率是低于传输波特率的。为了提高数据传送速率，就要考虑去掉被传送字符中的辅助位，为了提高数据传送速率，就要考虑去掉被传送字符中的辅助位，于是有了同步传送方式。于是有了同步传送方式。“异步”主要体现在通信过程中字符与字符之28中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续23）同步通信是以数据块（字符块）为单位传送的，每个数据块经同步通信是以数据块（字符块）为单位传送的，每个数据块经过格式化之后，形成一帧数据，作为一个整体进行发送与接收，因过格式化之后，形成一帧数据，作为一个整体进行发送与接收，因此，传送一旦开始，要求每帧数据内部的每一位都要同步此，传送一旦开始，要求每帧数据内部的每一位都要同步。SYN字符字符1SYN字符字符2数据数据具体格式如下：具体格式如下：“同步同步“通信过程中，要求字符与字符之间以及字符内部的通信过程中，要求字符与字符之间以及字符内部的位与位之间都必须同步。为达到这一目的，要求收、发双方必须使位与位之间都必须同步。为达到这一目的，要求收、发双方必须使用同一时钟对被传输信息定位。用同一时钟对被传输信息定位。（2）同步通信及其协议）同步通信及其协议7.1串行传送的基本概念（续23）同步通信是以29中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.1串行传送的基本概念（续串行传送的基本概念（续24）特点：特点：以数据流为单位进行传送，每个数据流（即每帧）中有成百上以数据流为单位进行传送，每个数据流（即每帧）中有成百上千个字符。千个字符。以同步字符作为传送的开始，同步字符可由用户确定。以同步字符作为传送的开始，同步字符可由用户确定。每位占用时间相等。每位占用时间相等。数据流之间不允许有空隙，当线路空闲或无数据可发时，发送数据流之间不允许有空隙，当线路空闲或无数据可发时，发送同步字符。同步字符。收收/发时钟频率发时钟频率=收收/发波特率。发波特率。7.1串行传送的基本概念（续24）特点：30中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.2异步通信的数据格式异步通信的数据格式（一）面向字符的同步通信数据格式（一）面向字符的同步通信数据格式1.功能：功能：是一次传送由若干个字符组成的数据块，并且规定了是一次传送由若干个字符组成的数据块，并且规定了10个特个特殊字符作为这个数据块的开头与结束标志殊字符作为这个数据块的开头与结束标志,以及整个传输过程的以及整个传输过程的控制信息控制信息,即控制字。即控制字。SYNSYNSOH标题标题STX数据块数据块ETB/ETX 块校验块校验2.数据格式（一帧）数据格式（一帧）3.特定字符的定义特定字符的定义见书见书P2137.2异步通信的数据格式（一）面向字符的同步通信数据格式 31中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.2异步通信的数据格式（续异步通信的数据格式（续1）4.特点：特点：一次传送是一个数据块，传输效率提高了；一次传送是一个数据块，传输效率提高了；采用了一些传输控制字，增加了通信控制能力和校验能力；采用了一些传输控制字，增加了通信控制能力和校验能力；存在问题：由于数据字符与特定字符可能代码相同，发生误解存在问题：由于数据字符与特定字符可能代码相同，发生误解.数据透明数据透明:协议具有将特定字符作为普通数据处理的能力，即数据协议具有将特定字符作为普通数据处理的能力，即数据透明。透明。数据透明的实现数据透明的实现:协议中协议中设置了转义字符设置了转义字符DLE,将特定字符作为普将特定字符作为普通数据处理时通数据处理时,在它的前面加在它的前面加DLE;当当DLE出现在数据中时出现在数据中时,同样要在其同样要在其前面加前面加DLE。7.2异步通信的数据格式（续1）4.特点：32中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.2异步通信的数据格式（续异步通信的数据格式（续2）1.特点：特点：1）所传输的一帧（）所传输的一帧（frame）数据（或称数据包）可以是任意）数据（或称数据包）可以是任意二进制位。二进制位。2）通过约定的位组合模式（标志字节）来标志帧的开始和结）通过约定的位组合模式（标志字节）来标志帧的开始和结束。束。3）一帧之内不允许出现数据间隔一帧之内不允许出现数据间隔,帧与帧之间可用连续的标帧与帧之间可用连续的标志字符或是高电平填充。志字符或是高电平填充。（二）面向比特的同步通信数据格式（二）面向比特的同步通信数据格式（P.214）7.2异步通信的数据格式（续2）1.特点：（二）面向比特的33中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.2异步通信的数据格式（续异步通信的数据格式（续3）结束标志结束标志校验场校验场信息场信息场控制场控制场地址场地址场开始标志开始标志01111110FC1CA011111108位位8位位8位位16位位8位位0位位2.HDLC格式：格式：各各“位组合模式位组合模式”具体含义如下：具体含义如下：7.2异步通信的数据格式（续3）结束标志校验场信息场控制场34中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学（1）标志场：）标志场：SDLC/HDLC规定所有信息传输必须以一个标志字节开始，且以规定所有信息传输必须以一个标志字节开始，且以同一个字节结束，这个字节为同一个字节结束，这个字节为01111110，二个标志字节之间构成一个，二个标志字节之间构成一个完整的信息单位，称为一帧（完整的信息单位，称为一帧（frame）。）。（2）地址场：（）地址场：（AddressField）A场用来规定与之通信的次站的地址。场用来规定与之通信的次站的地址。A场的宽度：场的宽度：8（SDLC规定）规定）任意长度（任意长度（HDLC规定）规定）7.2异步通信的数据格式（续异步通信的数据格式（续4）（1）标志场：7.2异步通信的数据格式（续4）35中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学（3）控制场（）控制场（ControlField）用来规定若干命令。（用来规定若干命令。（8位：位：SDLC16位：位：HDLC）（4）信息场（）信息场（InformationField）包含有要传送的数据，当此场为包含有要传送的数据，当此场为0时，则这一帧主要是控制命令。时，则这一帧主要是控制命令。7.2异步通信的数据格式（续异步通信的数据格式（续5）（3）控制场（Control Field）7.2异步通信的36中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学3.实际应用时的两个技术问题实际应用时的两个技术问题（1）“0”位插入位插入/删除技术删除技术存在问题的提出：存在问题的提出：HDLC协议规定协议规定,以以01111110为标志字符，但信息场中为标志字符，但信息场中也可能出现同样模式的字符也可能出现同样模式的字符,为了把它们区别开，采用了为了把它们区别开，采用了“0”位插入和删除位插入和删除技术。技术。方法：发送信息时遇到连续方法：发送信息时遇到连续5个个“1”就自动插入一个就自动插入一个“0”。如：如：原始原始插入后插入后删除后删除后01111110011111010011111101111111111111011111111111（2）SDLC/HDLC异常结束异常结束若在发送过程中出现错误，则用异常结束符（若在发送过程中出现错误，则用异常结束符（A60H）结束。）结束。7.2异步通信的数据格式（续异步通信的数据格式（续6）3.实际应用时的两个技术问题7.2异步通信的数据格式（续637中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.3串行接口标准串行接口标准数据通信的整个过程可视作是通过一系列串行接口和传输信道将信数据通信的整个过程可视作是通过一系列串行接口和传输信道将信息传送到目的地的过程。息传送到目的地的过程。为使现这一过程的规范化及准确无误，有了许多接口的为使现这一过程的规范化及准确无误，有了许多接口的“标准标准”和和接口信号的接口信号的“推荐做法推荐做法。接口标准主要有：接口标准主要有：RS232、RS422、RS485、X21、X25它们都是根据不同的推荐标准而设计出来的接口标准。它们都是根据不同的推荐标准而设计出来的接口标准。7.3串行接口标准数据通信的整个过程可视作是通过一系列38中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学各接口标准均包含各接口标准均包含4个方面内容：个方面内容：接口的机械性能接口的机械性能接口间的电气特性接口间的电气特性接口各信号的功能接口各信号的功能具体应用时接口信号的连接具体应用时接口信号的连接7.3串行接口标准（续串行接口标准（续1）串行接口标准串行接口标准 各接口标准均包含4个方面内容：7.3串行接口标准（续1）39中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学一、一、EIA-RS-232接口标准接口标准RS-232标准是美国标准是美国EIA（电子工业联合会）与（电子工业联合会）与BELL等公司一起开等公司一起开发的，发的，1969年公布的通信协议，适合的数传率：年公布的通信协议，适合的数传率：020KbpsRS232的确切定义是：的确切定义是：“数据数据DTE终端设备与数据通信设备采用终端设备与数据通信设备采用串行二进制数据交换的接口。串行二进制数据交换的接口。”RS232标准接口的电气特性定义了有关电压、电流一些特殊的电标准接口的电气特性定义了有关电压、电流一些特殊的电气信号以及接口间的信号类型等标准。气信号以及接口间的信号类型等标准。7.3串行接口标准（续串行接口标准（续2）一、EIA-RS-232接口标准 RS23240中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.3串行接口标准（续串行接口标准（续3）电气特电气特逻辑信号电平：逻辑信号电平：（负逻辑！）在（负逻辑！）在TXD和和RXD线上传送的信号。线上传送的信号。“1”（MARK）：）：3V15V“0”（SPACE）：）：+3V+15V两者在两者在TXD和和RXD线上传送。线上传送。1.电气特性电气特性与与TTL逻辑电平不一样，可用逻辑电平不一样，可用TTL/EIA电平转换器进行，如电平转换器进行，如MC1488，MC1489IC。7.3串行接口标准（续3）电气特1.电气特性41中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学控制信号电平：控制信号电平：（正逻辑！）（正逻辑！）有效（接通有效（接通ON状态）：状态）：+3V+15V无效（断开无效（断开OFF状态）：状态）：3V15V在在RTS、CTS、DSR、DTR、DCD线上传送线上传送7.3串行接口标准（续串行接口标准（续4）控制信号电平：（正逻辑！）7.3串行接口标准（续442中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学图图9。13是内部逻辑框图，从图可知道，一个是内部逻辑框图，从图可知道，一个MAX232芯片了连接两芯片了连接两对收对收/发线。发线。MAX232把把UASRT的的TxD和和RxD端端TTL/CMOS电平（电平（05V）转换成）转换成RS-232的电平（的电平（+10+10）。）。7.3串行接口标准（续串行接口标准（续5）图9。13是内部逻辑框图，从图可知道，一个43中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学RS-232T1OUTT2OUTRS-232R1INQ2INT1INT2INR1OUTR2OUTTTL/CMOSTTL/CMOS+5V+5VC1+5V +10VC1-倍增器倍增器 V+C2+变换器变换器 V-C2-+10V -10V+5V7.3串行接口标准（续串行接口标准（续6）RS-232T1OUTT2OUTRS-232R1IN44中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学2.机械特性机械特性包括信号对引脚的分配、插头的类型，来规包括信号对引脚的分配、插头的类型，来规定插头的形状及引脚安排。定插头的形状及引脚安排。（1）连接器分为：扁平电缆连接器分为：扁平电缆DB25针针多芯片电缆多芯片电缆DB9针针只用只用9个信号（个信号（2个数据线，个数据线，6个控制线，个控制线，1个地址如下图所示。个地址如下图所示。7.3串行接口标准（续串行接口标准（续7）2.机械特性 包括信号对引脚的分配、插头的类型，来规只45中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学1234DB-25型连接器型连接器5678911132522201814发送电流（发送电流（-）发送电流（发送电流（+）DCDGNDDSRCTSRTSRXDTXD（-）接收电流）接收电流（+）接收电流）接收电流123456789DSRRTSCTSRIDCDRXDTXDDTRGNDDB-9型连接器型连接器7.3串行接口标准（续串行接口标准（续8）DB-9型型9针，针，9针全用，如针全用，如下图。下图。1234DB-25型连接器5678911132522201846中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学 （2）电缆长度）电缆长度RS-232直接连接的最大物理距离直接连接的最大物理距离15M，通信速率，通信速率15m）1）需用）需用MODEM和专用电话线和专用电话线2）需用）需用29条信号线（在接口与条信号线（在接口与MODEM之间）之间）4.信号线的连接信号线的连接1）近距离连接（）近距离连接（15m）只用只用3条线（发送线条线（发送线TXD，接收线，接收线RXD，信号地线），信号地线）7.3串行接口标准（续串行接口标准（续10）TXDRXDTXDRXDA机B机7722334562045648中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学二、二、RS-422/RS-423接口标准接口标准1.特点特点：（1）采用平衡发送器和差动接收器，由于是双线传输，大大提）采用平衡发送器和差动接收器，由于是双线传输，大大提高了抗共模干扰的能力。高了抗共模干扰的能力。因为是两条传输线的电位差决定逻辑电平因为是两条传输线的电位差决定逻辑电平AA-BD+2V，表示，表示“0”7.3串行接口标准（续串行接口标准（续11）二、RS-422/RS-423接口标准7.3串49中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学C3M487MC3486BTTLRS-422A电平电平平衡发送器平衡发送器差动接收器差动接收器BAA（2）传输速率）传输速率10Mbps（15m时）时）90Mbps（1200m时）时）2.连接连接7.3串行接口标准（续串行接口标准（续12）C3M487MC3486BTTLRS-422A电平平衡发送器50中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学TTLRS-423A电平电平单端发送器单端发送器差动接收器差动接收器+-7.3串行接口标准（续串行接口标准（续13）2）RS-4231.连接：连接：TTLRS-423A电平单端发送器差动接收器+-7.3串行51中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学2.特点：特点：采用单端发送器和差动接收器，由于是差动接收器，提高采用单端发送器和差动接收器，由于是差动接收器，提高了抗了抗共模干扰能力。共模干扰能力。数传率：数传率：100Kbps/90m时时1Kbps/1200m时时逻辑逻辑“1”，4V6V逻辑逻辑“0”，-4V-6V7.3串行接口标准（续串行接口标准（续14）2.特点：7.3串行接口标准（续14）52中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学7.3串行接口标准（续串行接口标准（续15）三、三、RS-485接口标准接口标准1.特点特点：（1）兼容）兼容RS-422A，扩展，扩展RS-422A的功能；的功能；（2）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器驱动多个接收器，多）允许在电路中有多个发送器和允许一个发送器驱动多个接收器，多达达32个收个收/发器；发器；（3）搞干扰能力强，传送距离远，传输速率高。）搞干扰能力强，传送距离远，传输速率高。数传率：数传率：100Kbps 1.2Km 不用不用MODEM 9.6Kbps 15Km 10Mbps 15m7.3串行接口标准（续15）三、RS-485接口标准53中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学四、几种标准的比较四、几种标准的比较见书见书224，表，表9.5列出，列出，RS-232，423，422，485几种标准的几种标准的工作方式，直接传输最大距离，最大数传率等参数。工作方式，直接传输最大距离，最大数传率等参数。7.3串行接口标准（续串行接口标准（续16）四、几种标准的比较7.3串行接口标准（续16）54