RS232 RS485 串口 電平標(biāo)準(zhǔn)
后來(lái)IBM的PC機(jī)將RS232簡(jiǎn)化成了DB-9連接器,從而成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。而工業(yè)控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三條線。
EIA-RS-232C對(duì)電氣特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。在TxD和RxD上:邏輯1(MARK)=-3V~-15V邏輯0(SPACE)=+3~+15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上:信號(hào)有效(接通,ON狀態(tài),正電壓)=+3V~+15V信號(hào)無(wú)效(斷開(kāi),OFF狀態(tài),負(fù)電壓)=-3V~-15V以上規(guī)定說(shuō)明了RS-232C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)邏輯電平的定義。對(duì)于數(shù)據(jù)(信息碼):邏輯“1”(傳號(hào))的電平低于-3V,邏輯“0”(空號(hào))的電平高于+3V;對(duì)于控制信號(hào);接通狀態(tài)(ON)即信號(hào)有效的電平高于+3V,斷開(kāi)狀態(tài)(OFF)即信號(hào)無(wú)效的電平低于-3V,也就是當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V時(shí),電路可以有效地檢查出來(lái),介于-3~+3V之間的電壓無(wú)意義,低于-15V或高于+15V的電壓也認(rèn)為無(wú)意義,因此,實(shí)際工作時(shí),應(yīng)保證電平在-3V~-15V或+3V~+15V之間。
25芯
1 屏蔽地線2 發(fā)送數(shù)據(jù) TXD3 接收數(shù)據(jù) RXD4 發(fā)送請(qǐng)求RTS5 發(fā)送清除 CTS6 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 DSR7 信號(hào)地 SG8 載波檢測(cè) DCD9 發(fā)送返回(+)10 未定義11 數(shù)據(jù)發(fā)送(-)12~17 未定義18 數(shù)據(jù)接收(+)19 未定義20數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 DTR21 未定義22 振鈴 RI23~24 未定義25 接收返回(-)
針腳 信號(hào) 定義 作用
1 DCD 載波檢測(cè) Received Line Signal Detector(Data Carrier Detect)
2 RXD 接收數(shù)據(jù) Received Data
3 TXD 發(fā)送數(shù)據(jù) Transmit Data
4 DTR 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 Data Terminal Ready
5 SGND 信號(hào)地 Signal Ground
6 DSR 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 Data Set Ready
7 RTS 請(qǐng)求發(fā)送 Request To Send
8 CTS 清除發(fā)送 Clear To Send
9 RI 振鈴提示 Ring Indicator
缺點(diǎn)(1)接口的信號(hào)電平值較高,易損壞接口電路的芯片,又因?yàn)榕cTTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。(2)傳輸速率較低,在異步傳輸時(shí),波特率為20Kbps;因此在CPLD開(kāi)發(fā)板中,綜合程序波特率只能采用19200,也是這個(gè)原因。(3)接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式,這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾,所以抗噪聲干擾性弱。(4)傳輸距離有限,最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50英尺,實(shí)際上也只能用在15米左右。
注:51單片機(jī)的串口是全雙工的,并不是說(shuō)在單向傳輸?shù)臅r(shí)候,一根傳數(shù)據(jù)另一根傳時(shí)鐘。
RS485通訊接口
RS485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯,+2V~+6V表示“0”,- 6V~- 2V表示“1”。RS485有兩線制和四線制兩種接線,四線制是全雙工通訊方式,兩線制是半雙工通訊方式。
RS485和RS232一樣都是基于串口的通訊接口,數(shù)據(jù)收發(fā)的操作是一致的,但是它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中通訊模式卻有著很大的區(qū)別,RS232接口為全雙工數(shù)據(jù)通訊模式,而RS485接口為半雙工數(shù)據(jù)通訊模式,數(shù)據(jù)的收發(fā)不能同時(shí)進(jìn)行,為了保證數(shù)據(jù)收發(fā)的不沖突,硬件上是通過(guò)方向切換來(lái)實(shí)現(xiàn)的,相應(yīng)也要求軟件上必須將收發(fā)的過(guò)程嚴(yán)格地分開(kāi)。
由于PC機(jī)默認(rèn)的只帶有RS232接口,有兩種方法可以得到PC上位機(jī)的RS485電路:
(1)通過(guò)RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路將PC機(jī)串口RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS485信號(hào),對(duì)于情況比較復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境最好是選用防浪涌帶隔離柵的產(chǎn)品。
(2)通過(guò)PCI多串口卡,可以直接選用輸出信號(hào)為RS485類型的擴(kuò)展卡。
RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò),一般是兩線制(以前有四線制接法,只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式,現(xiàn)很少采用),多采用屏蔽雙絞線傳輸。這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個(gè)結(jié)點(diǎn)。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式,即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。很多情況下,連接RS-485通信鏈路時(shí)只是簡(jiǎn)單地用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來(lái)。RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座,與智能終端RS485接口采用DB-9(孔),與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9(針)。
RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺,實(shí)際上可達(dá)1219米,另外RS-232接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器,即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)镽S485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò),一般只需二根連線(一般叫AB線),所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。
Uart這里指的是TTL電平的串口;RS232指的是RS232電平的串口。
TTL電平是3.3V的,而RS232是負(fù)邏輯電平,它定義+5~+12V為低電平,而-12~-5V為高電平。
Uart串口的RXD、TXD等一般直接與處理器芯片的引腳相連,而RS232串口的RXD、TXD等一般需要經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換(通常由Max232等芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換)才能接到處理器芯片的引腳上,否則這么高的電壓很可能會(huì)把芯片燒壞。
我們平時(shí)所用的電腦的串口就是RS232的,當(dāng)我們?cè)谧鲭娐饭ぷ鲿r(shí),應(yīng)該注意下外設(shè)的串口是Uart類型的還是RS232類型的,如果不匹配,應(yīng)當(dāng)找個(gè)轉(zhuǎn)換線(通常這根轉(zhuǎn)換線內(nèi)有塊類似于Max232的芯片做電平轉(zhuǎn)換工作的),可不能盲目地將兩串口相連。
串行接口
串行接口簡(jiǎn)稱串口,也稱串行通信接口或串行通訊接口(通常指COM接口),是采用串行通信方式的擴(kuò)展接口。
總述
串口通信的兩種最基本的方式:同步串行通信方式和異步串行通信方式。同步串行是指SPI(Serial Peripheral interface)的縮寫(xiě),顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。SPI總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口,它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息,TRM450是SPI接口。異步串行是指UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),通用異步接收/發(fā)送。UART是一個(gè)并行輸入成為串行輸出的芯片,通常集成在主板上。UART包含TTL電平的串口和RS232電平的串口。 TTL電平是3.3V的,而RS232是負(fù)邏輯電平,它定義+5~+12V為低電平,而-12~-5V為高電平。串行接口按電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議來(lái)分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。RS-232-C、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定,不涉及接插件、電纜或協(xié)議。電平標(biāo)準(zhǔn)
數(shù)字信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)在常用的電平標(biāo)準(zhǔn)有TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL、PECL、LVPECL、RS232、RS485等,還有一些速度比較高的LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL等。下面簡(jiǎn)單介紹一下各自的供電電源、電平標(biāo)準(zhǔn)以及使用注意事項(xiàng)。
一、TTL電平
TTL電平信號(hào)被利用的最多是因?yàn)橥ǔ?shù)據(jù)表示采用二進(jìn)制規(guī)定,+5V等價(jià)于邏輯"1",0V等價(jià)于邏輯"0",這被稱做TTL(晶體管-晶體管邏輯電平)信號(hào)系統(tǒng),這是計(jì)算機(jī)處理器控制的設(shè)備內(nèi)部各部分之間通信的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。TTL集成電路的全名是晶體管-晶體管邏輯集成電路(Transistor-Transistor Logic),
Vcc:5V;VOH>=2.4V;VOL<=0.5V;VIH>=2V;VIL<=0.8V。
因?yàn)?.4V與5V之間還有很大空閑,對(duì)改善噪聲容限并沒(méi)什么好處,又會(huì)白白增大系統(tǒng)功耗,還會(huì)影響速度。所以后來(lái)就把一部分“砍”掉了。也就是后面的LVTTL。 LVTTL又分3.3V、2.5V以及更低電壓的LVTTL(Low Voltage TTL)。
3.3V LVTTL: Vcc:3.3V;VOH>=2.4V;VOL<=0.4V;VIH>=2V;VIL<=0.8V。
2.5V LVTTL: Vcc:2.5V;VOH>=2.0V;VOL<=0.2V;VIH>=1.7V;VIL<=0.7V。
TTL使用注意:TTL電平一般過(guò)沖都會(huì)比較嚴(yán)重,可能在始端串22歐或33歐電阻;
TTL電平輸入腳懸空時(shí)是內(nèi)部認(rèn)為是高電平。要下拉的話應(yīng)用1k以下電阻下拉。
TTL電平長(zhǎng)距離傳輸不了,抗干擾不行,衰減也大。
長(zhǎng)距離傳輸過(guò)程只能用RS232電平或者485電平,后者更遠(yuǎn),在發(fā)送部分將TTL轉(zhuǎn)換后,傳輸,接收部分再將傳輸電平轉(zhuǎn)換為TTL電平。
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