通用串行端口的数据通信.ppt

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1、第4章 通用串行端口的数据通信,4.1 串行通信 4.2 EIA-232D的接口标准 4.3 EIA-485 4.4 EIA-485的端口连接 4.5 EIA-485的网络连接 4.6 485网络的主从式通信管理 习题,串口通信有效性方法： 1、采用轮训或者中断来检测、接收信息； 2、设置通信帧的起始、停止位； 3、建立连接握手信号； 4、对接收数据的确认、数据缓存以及错误检查。 4.1.1 串行通信帧的起始、停止位 起始位功能：是指线路由空闲状态即高电平转向低电平，以通知接收方准备接收数据。 停止位功能：是指发送方在数据传输结束时，用来通知接收方数据传输已结束。,4.1 串行通信,4.1.2

2、 连接握手 连接握手分为硬件和软件握手两种方式，是收发双方确认已建立连接关系的约定，以表示接收方已做好接收准备，可进入数据收发状态。4.1.3 确认 确认是指 接收者位表明数据已经收到而向发送着回复信息的过程。 4.1.4 中断 所谓通信中断是指当通信过程中一旦发生了不同事件，系统则需要根据状态变化停止执行现行程序而转向与状态相适应的应用程序。 Select Case MSComm1.CommEvent Case Is = comEvReceive . Case Is = comEvSend . End Select,4.1.5 轮询 所谓轮询是指通过周期性地获取特征获信号来读去数据或发现是否

3、有事件发生的工作过程。 4.1.6 差错检验 串行通信中差错检验主要是指冗余数据校验、奇偶校验、校验和字节、循环冗余校验和。 1、冗余数据校验 是指发送着对每个报文重复发送两次，由接收者根据这两次接收到的数据是否一致来判断本次通信的有效性。 2、奇偶校验 是指串行通信中使用奇偶校验位来进行错误检查。 3、校验和字节 是指对每个报文中的所有字节进行数学或逻辑运算，并将运算结果形成的差错检验字节作为报文的组成部分发送给接收方。接收端则按相同的运算方法进行计算，以判断收发双方数据是否一致。,EIA-232-D是由美国电子工业协会EIA制定的物理接口标准。它定义了数据终端设备（DTE）与数据通信设备（

4、DCE）之间的物理接口。它具有机械、电气、功能和过程四个特性。 4.2.1 接口的机械特性 EIA-232规定使用DB25的插头或插座 作为连接器，它对连接器的尺寸及每个 插针的排列位置均有明确的定义，并定 义了22条与外界连接的信号线。其中阳 性插头DB-25-P用于与DTE相连，阴性 插座DB-25-S用于与DCE相连。,4.2 EIA-232-D的接口标准,4.2.2 接口的电气特性 EIA-232采用负逻辑电平： 数据线：逻辑“1” -5-15V ；逻辑“0” +5+15V。 控制线：逻辑“1” -5-15V OFF ；逻辑“0” +5+15V ON。 注： EIA-232逻辑电平与T

5、TL电平不兼容，若要实现TTL电路的连接，需进行电平转换。如采用MAX232芯片。,4.2.3 接口的功能特性,4.2.4 过程特性 过程特性规定了数据终端设备DTE与数据通信设备DCE之间控制信号与数据信号的发送时序、应答关系及操作过程。,4.2.6 EIA-232-D端口的直接连接 在近地连接的数据传输中，两个DTE可直接通过电缆连接亦即“零Modem”交叉互连方案。,4.3.1 EIA-485的技术参数 EIA-485采用一对平衡差分线路传输信号，即能抑制噪声又能克服节点间接地电平差异的影响。 最大传输距离：1200m（100Kbps） 最大传输速度：10Mbps（距离12m） 驱动器最

6、小输出：1.5 驱动器最大输出： 6 最大驱动器、接收器数量：32 4.3.2 EIA-485的内部电路,4.3 EIA-485,4.4.1 EIA-485的半双工连接 使用MAX485芯片即可实现EIA-485半双工通信，其特点： (1)、EIA-485能驱动32个负载，且总负载不低于54； (2)、EIA-485接口必须加接120总线终端电阻，当该值与电缆特征阻抗相等时，可削弱或消除信号的反射； (3)、接口芯片需有限流及过热关闭功能； (4)、通信线路存在总线竞争，需要对网络的控制权进行管理。,4.4 EIA-485端口连接,4.4.2 EIA-485全双工连接 使用MAX488芯片可实

7、现全双工EIA-485连接。在多节点全双工连接中，一个节点既可在一条通路上向所有其它节点发送信息，又可在另一条通路上接收来自其它节点的信息。,4.4.3 EIA-232与EIA-485端口的转换 1、转换芯片：MAX232、MAX485 2、信号线：TXD、RXD、RTS 3、收发控制：当RTS为高电平时，MAX485处于接收状态；当RTS为低电平时，MAX485处于发送状态。,T2IN,4.5 EIA-485网络连接,4.5.1 网络的机械电气接口 EIA-485仅规定了物理层的接口规范，因此，它只能作为工业数据通信标准的组成部分，在实际应用中，必须自定义通信协议对通信中的链路连接、网络控制

8、权问题进行规范。如IEEE-1118通用主从协议、PROFIBUS总线。 4.5.2 网络拓扑 工业数据通信中，485网络采用总线型或树形拓扑结构。 4.5.3 网络接地 EIA-485规范建议在每个节点的信号地与接地线之间应串接一个100/0.5W的电阻，以限制接地线中的电流，保护元器件不至于出现过电流。,4.5.4 电气隔离 所谓隔离是指将电气信号转变为电、磁、光及其它物理量作为中间量，使两侧的电流回路相对隔离又能实现信号的传递。它的实质是为了削弱电气噪声对信号传输的影响，它包括信号隔离（光耦、继电器）与电源隔离（变压器）。 4.5.5 屏蔽与接地 有效的屏蔽能阻止电磁干扰对导线上通信信号

9、的影响。它可分为电场屏蔽、电磁屏蔽和磁场屏蔽。 1、电场屏蔽 是抑制电路间由于分布电容的耦合而产生的电场干扰。 2、电磁屏蔽 是抑制高频电磁场对电路的影响，包括电磁感应干扰和电磁辐射干扰。 3、磁场屏蔽 是抑制低频磁场对电路的影响。,4.6 485网络的主从式通信管理,4.6.1 主从协议 1、网络连接 由主节点负责控制网络上的所有连接，本着机会均等的原则，主节点逐一轮询从节点，以实现严格的周期性报文传输。 2、网络控制权管理 由一个主节点对485总线的控制权进行管理，任一时刻只允许一个节点向总线发送报文，所有从节点只有在得到主节点许可的前提才能有发送报文的机会。从节点与从节点间不能直接通信。

10、 4.6.2 通用串行协议 通用串行协议是一种采用串行通信和主从式介质访问控制方式实现自控设备间通信的工业控制网络协议。 （一）、特点： 1、EIA-485接口，支持多点通信连接，每个网段最多32个节点；,2、主从式技术，构成单主控制网络； 3、报文结构简单、可靠； 4、通信速率。 （二）、报文结构 地址域04位表示地址 地址域57位表示报文类型： 000：标准报文 001：广播报文 010：镜像报文 1xx：特殊报文,4.6.3 Modbus 与 Modbus Plus ModBus通信协议采用主从式通信协议。 （一）、特点： 1、物理接口采用EIA-485规范； 2、主从式单主控制网络； 3、简洁的通信报文； 4、从机访问采用轮询机制； 5、广播通信。 （二）、报文格式 ModBus通信协议具有两种报文帧格式：ASCII和RTU。ASCII格式以“：”开始，以两个回车符结束； RTU格式以4T开始与结束。,ModBus通讯规约定义的功能码为1127，通过功能码告诉从机应执行什么动作。 MODBUS部分功能码,MODBUS协议帧结构,习题,1、试简要说明EIA-232D的特性，并详细说明其过程特性？ 2、试简要说明零Modem互连方案的工作原理，并绘出接线图。 3、如何将RS232转换为RS485接口？绘出其接线图。 4、什么是屏蔽？它分为哪几种屏蔽？,