智能仪表--第六章--总线与通信系统课件

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第六章 总线与通信系统,6.1 通用接口总线GP-IB,GP-IB（General Purpose Interface Bus):由美国HP公司研制，经美国电气电子工程师学会（IEEE)改进，以IEEE-485标准推荐。,一、基本特性,GP-IB标准接口系统分为接口和总线两部分：,接口：由相关接口芯片和逻辑电路组成，是智能仪表的组成部分。,总线：为一条多芯电缆，用来连接相关仪器设备，传输各种信息。,接口部分,听者/讲者/控者,计算机,接口部分,听者/讲者,仪器A,接口部分,听者/讲者,仪器E,IFC,ATN,EOI,REN,SRQ,接,口,管,理,线,DAV,NRFD,NDAC,挂,钩,线,DIO1-DIO8,数据总线,仪器接口部分,仪器功能部分,GP-BI标准接口总线系统的3中角色,1.讲者：发出信息的设备,2.听者：接受信息的设备,3.控者：总线系统工作的管理设备,通信过程中，任何时刻只能有一个讲者，但可以同时有多个听者，听者和讲者的身份由控者根据需要进行安排。,二、总线结构,仪器功能 接口功能,接口功能 仪器功能,接口消息,仪器消息,GP-IB总线上传送的消息为“接口消息”和“仪器消息”,接口消息：在相关设备的接口部分中间传送，用来协调各个设备的角色（控制命令和地址码）。,仪器消息：在相关设备的功能部分之间传送，实现系统的实际功能（测试数据）。,GP-IB总线为24芯电缆，8根逻辑地线和16根信号线：,1.8条数据线：双向数据线，用来传输仪器消息和大部分接口信息。,2.3条挂钩线：,DAV：数据有效线，低电平表示数据有效，由讲者设置。,NRFD:数据接收未就绪线，低电平表示听者尚未全部准备就绪。,NDAC：数据未收到线，低电平表示听者尚未全部读取数据。,三、3线挂钩原理,当控者已将讲者和若干听者安排就绪后，通信过程如下：,1.听者使NRFD为高电平，表示已经准备就绪，可以接收数据。,2.讲者检测到NRFD为高电平后，将数据放到数据线上，将DAV设为低电平表示数据有效。,3.听者检测到DAV为低电平后，将NRFD设置为低电平，表示开始接收数据。,4.听者在读取并保存数据过程中一直维持NDAC为低电平直到接收过程结束。,5.讲者检测到NDAC为高电平后，将DAV置高电平，表示数据线上的数据不再有效。,6.听者检测到DAV为高电平后，将NDAC置低电平。接收下一字节数据前将NRFD置高电平。,接口消息：接口功能完成的载体，分为单线消息（通过三根挂钩线和五根接口管理线传送）和多线消息（通过8根数据线传送）。,五、GP-IB接口芯片,8291A接口芯片：实现除控制功能以外的其他所有功能。,8292接口芯片：仅实现控制功能，与8291A接口芯片配合使用。,8293接口芯片：实现总线收发器功能，可提高驱动能力，与8291A及8292配合使用可增加总线上挂接设备的数量。,RS-232最简单连接方式,功,能,电,路,通,信,接,口,功,能,电,路,通,信,接,口,TXD,TXD,RXD,RXD,GND,GND,51系列单片机TTL电平可通过MAX232接口芯片进行转换。,TLI6C554扩展接口芯片可实现多路串行通信。,6.3其他总线与通信技术简介,一、通用串行总线USB,USB(Universal Serial Bus)由INTEL、IBM、MICROSOFT等七家公司1995年制定。,USB2.0数据传输速率可达120240Mb/S使用4针插头作为标准插头，采用菊花链形式连接外设，不损失带宽。,特点：,使用方便,速度快,连接灵活,独立供电,支持多媒体,二、系统结构,USB采用四芯电缆，其中两根为数据传送串行通道，另外两根为电源。,每个USB 系统只有一个主机，在软件系统中包括以下三层,1 USB总线接口：处理电器层与协议层互连,2 USB 系统：用控制器管理主机与USB设备之间的数据传输。,3 USB客户软件：位于软件结构的最高层，负责处理特定USB设备驱动器。,三、数据流传输,USB规定了4种不同的数据传输方式：,等时传输方式：用来连接需要连续传送数据且对数据的正确性要求不高而对时间敏感的外部设备。,中断传输方式：传送的数据量小，但这些数据需要即使处理以达到实时处理效果。,3.控制传输方式：用来处理主机到USB设备的数据传输，包括设备控制指令、设备查询和确认命令。,4.批传输方式：用来传输要求正确无误的数据。,四、接口芯片,Cypress公司的CY7C68013芯片,Motorola公司的MC68HC908JB8芯片,Philips公司的PDIUSBD12芯片,当今比较流行的现场总线有：,基金会现场总线FF(Foundation Fieldbus),过程现场总线（Profibus）,LonWorks,CAN(Control Area Network),HART,CAN总线可使用多种物理介质：双绞线、光纤，信号采用差分电压传送；两条信号线被称为CAN-H,CAN-L，静态电压2.5V，此时状态为逻辑1，CAN-H高于CAN-L为逻辑0，此时CAN-H为3.5V，CAN-L为1.5V,特点：,1 CAN总线网络上任意一个节点均可在任意时刻主动向网络上的其他节点发送信息，不分主从，通信灵活，可方便构成分布式测控系统。,2 网络上的节点可分成不同的优先级，以满足不同的实时要求。,3 采用非破坏性仲裁技术，根据优先级决定数据发送顺序，,4 具有点对点，一点对多点及全局广播传送接収数据的能力。,三、工业以太网,具有相同的通信协议，Ethernet和TCP/IP容易集成到企业管理网络，能在同一总线上运行不同的传输协议，允许使用不同的物理介质和构成不同的拓扑结构，具有相当高的传输速率100Mb/S，符合IEEE802.3标准。,四、蓝牙技术,是一种近距离无线通信标准，1998年由爱立信、英特尔、诺基亚、东芝、IBM五大公司组成的利益集团SIG（Special Internet Group)联合制定,蓝牙技术工作在全球通用的2.4GHZ ISM频段，最大传输距离10m，采用即插即用概念，支持点对点、一点对多点的无线通信。,五、电力载波通信,利用现有电力线通过载波方式将模拟或数字信号进行高速率传输,思科、英特尔、惠普、松下、夏普等13家公司组成家庭插电联盟（Home plug power line alliance),常用芯片：,1 ST7536/ST7537/ST7538,2 SSCP300,3 PLT-22,4 PL2000,