串口通信協(xié)議詳解
對單一設備的控制操作比較方便,但是要實現(xiàn)對多個設備的控制就不那么簡單了。它需要的時序、接口標準、通信協(xié)議等相互配合,才能夠?qū)崿F(xiàn)相互之間的通信。最近開始了《智能化車位指示管理系統(tǒng)》的設計,才體會到設計者的艱辛。設計既是體力勞動,又是腦力勞動。說他是體力勞動是因為在這期間有很多重復性的工作,至于腦力勞動那是不言而喻。作為一個菜鳥級的設計人員來說,多多借鑒前人設計思路不愧是一個“捷徑”,畢竟站得高看得遠嘛!
串口是計算機上一種非常通用設備通信的協(xié)議。大多數(shù)計算機包含兩個基于RS232的串口。串口同時也是儀器儀表設備通用的通信協(xié)議;很多GPIB兼容的設備也帶有RS-232口。同時,串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設備的數(shù)據(jù)。
一、RS-232串行接口標準
目前RS-232是PC機與通信工業(yè)中應用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。RS-232采取不平衡傳輸方式,即所謂單端通訊。收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號是相對于信號地。典型的RS-232信號在正負電平之間擺動,在發(fā)送數(shù)據(jù)時,發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平在+5~+15V,負電平在-5~-15V電平。當無數(shù)據(jù)傳輸時,線上為TTL,從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束,線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在+3~+12V與-3~-12V。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上雙絞線上的分布電容,其傳送距離最大為約15米,最高速率為20Kbps。RS-232是為點對點(即只用一對收、發(fā)設備)通訊而設計的,其驅(qū)動器負載為3kΩ~7kΩ。所以RS-232適合本地設備之間的通信。
二、RS-422串行接口標準
RS-422標準全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”,它定義了接口電路的特性。實際上還有一根信號地線,共5根線。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動器比RS232更強的驅(qū)動能力,故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點,最多可接10個節(jié)點。即一個主設備(Master),其余為從設備(Salve),從設備之間不能通信,所以RS-422支持點對多的雙向通信。接收器輸入阻抗為4k,故發(fā)端最大負載能力是10&TImes;4k+100Ω(終接電阻)。RS-422四線接口由于采用單獨的發(fā)送和接收通道,因此不必控制數(shù)據(jù)方向,各裝置之間任何必須的信號交換均可以按軟件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一對單獨的雙絞線)實現(xiàn)。
RS-422的最大傳輸距離為4000英尺(約1219米),最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能達到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s。
RS-422需要一終接電阻,要求其阻值約等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻,即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸電纜的最遠端。
三、RS-485串行接口標準
由于RS-485是從RS-422基礎上發(fā)展而來的,所以RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式,二線制可實現(xiàn)真正的多點雙向通信。
而采用四線連接時,與RS-422一樣只能實現(xiàn)點對多的通信,即只能有一個主(Master)設備,其余為從設備,但它比RS-422有改進, 無論四線還是二線連接方式總線上可多接到32個設備。
RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的,RS-485是-7V至+12V之間,而RS-422在-7V至+7V之間,RS-485接收器最小輸入阻抗為12k,RS-422是4k;RS-485滿足所有RS-422的規(guī)范,所以RS-485的驅(qū)動器可以用在RS-422網(wǎng)絡中應用。
RS-485與RS-422一樣,其最大傳輸距離約為1219米,最大傳輸速率為10Mb/s。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,在100kb/s速率以下,才可能使用規(guī)定最長的電纜長度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s。
RS-485需要2個終接電阻,其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時可不需終接電阻,即一般在300米以下不需終接電阻。終接電阻接在傳輸總線的兩端