串口通信基礎(chǔ)知識課件

Confidential串口信號串口流控串口效能串口保護串行通信基礎(chǔ)知識Confidential串口信號串行通信基礎(chǔ)知識1Confidential串口信號RS-232RS-422/485Confidential串口信號RS-232RS-422/42Confidential串行通信的基本概念串行通信資料是一個bit

一個bit地送出,且每個bit表示不是0就是11

bitConfidential串行通信的基本概念串行通信資料是一個3Confidential234567812345678并行通信的基本概念

一次發(fā)送和接收多個Bit,

傳輸一次就可以完成

一個

Byte的容量。傳輸?shù)男矢?/p>

1bit11bit1bit1bit

1bit

1bit

1bit

1bitConfidential212并行通信的基本概念11bit14串行通信并行通信通信距離遠近搞干擾能力高低傳輸速度慢快成本低高Confidential串行通信

VS

并行通信串行通信并行通信通信距離遠近搞干擾能力高低傳輸速度慢快成本低5數(shù)據(jù)幀長度

如果N,

8,

1:

數(shù)據(jù)幀長度為

10

位

如果E,

7,

2:

數(shù)據(jù)幀長度為

10

位

Confidential串行通訊數(shù)據(jù)格式

起始位:

總是

“1”

數(shù)據(jù)位:

5,

6,

7,

8

位

校驗:

None,

Odd,

Even,

Space,

Mark

停止位:

1,

1.5(數(shù)據(jù)位

=5),

2

位15,

6,

7,

81,

1.5,

21Unit:

bitDataStartParityStop數(shù)據(jù)幀長度串行通訊數(shù)據(jù)格式15,6,7,81,1.56ConfidentialRS232由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制訂并發(fā)布工業(yè)標準，RS-232標準在1962年發(fā)布，保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容。RS-232-C

接口（又稱EIA

RS-232-C

）是目前最常用的一種串行通訊接口。RS-232

作用:

在串行通訊時，要求通訊雙方都采用統(tǒng)一的標準接口，使不同的設備進行通訊。ConfidentialRS232由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制7RXD、TXD、GND

三條線。

Confidential

DB25RS-232-C

發(fā)展

用于串行通訊的標準。

?

規(guī)定采用一個25

個腳的DB-25

連接器

?

對連接器的每個引腳的信號加以規(guī)定

?

對各種信號的電平加以規(guī)定。

IBM

將RS232

簡化成了DB-9

連接器

工業(yè)控制的RS-232

一般只使用DB9RXD、TXD、GND三條線。 DB25DB98電氣特性、邏輯電平

EIA-RS-232C對電氣特性、邏輯電平和各種信號線功能

都作了規(guī)定。?????在TxD和RxD上：邏輯1=-3V～-15V

邏輯0=+3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V信號無效（斷開，OFF狀態(tài)，負電壓)=-3V～-15V

Confidential電氣特性、邏輯電平?在TxD和RxD上：邏輯1=-3V～-19……ConfidentialUART并行TTL5V

0VRS-232

信號傳輸收發(fā)器D0D7StopParityStart

DataData

Start

Parity

Stop0V5VRS-232+12V

-12VStopParityStart

DataData

Start

Parity

Stop-12V+12VTxRx……ConfidentialUART并行TTL5VRS-2310ConfidentialRS-232信號傳輸及信號波形ConfidentialRS-232信號傳輸及信號波形11ConfidentialRS-232

接口信號定義：TXD、RXD、RTS、CTS、DTR、DSR、DCD、RI、GND（Female/Male定義相反）最高速率：115200bpsConfidentialRS-232接口信號定義：TXD、12典型應用:

PC

+

交叉電纜

+

PC短接DCD信號和DSR

信號，確保所有應用程序工作，比如架裝服務器的控制臺端口。

ConfidentialRS-232

連接類型

I

RS-232

信號接線DTE

信號

TxD

RxD

RTS

CTS

DTR

DSR

DCD

GND

DTE信號

TxD

RxD

RTS

CTS

DTR

DSRDCDGND典型應用:PC+交叉電纜+PCRS-232連接類13RS-232

連接類型

II

RS-232

信號典型應用:

PC

+

直連電纜

+

ModemDCE

設備上的DCD信號一般用作輸出信號

Confidential接線DTE

信號

TxD

RxD

RTS

CTS

DTR

DSR

DCD

GND

DCE

信號

RxD

TxD

CTS

RTSDSR

DTRDCDGNDRS-232連接類型II典型應用:PC+直連電纜14Confidential串口信號RS-232RS-422/485Confidential串口信號RS-232RS-422/415ConfidentialRS-232

VS

RS-422RS-232通信距離短RS-232通信速率低提出RS-422定義了一種平衡通信接口，數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式，它使用二對雙絞線，將一對中一根定義為A，另一根定義為BConfidentialRS-232VSRS-422RS16ConfidentialRS-422電氣特性發(fā)送驅(qū)動器A、B之間的電壓差?

正電平在+200mv～+6V，是一個邏輯狀態(tài)?

負電平在-200mv～-6V，是另一個邏輯狀態(tài)ConfidentialRS-422電氣特性發(fā)送驅(qū)動器A、B17ConfidentialRS-422信號收、發(fā)端通過平衡雙絞線將Txd+與Rxd+

、Rxd-與Txd-對應相連?

大于+200mV的電平時輸出正邏輯電平?

小于-200mV時輸出負邏輯電平MOXA定義

B為信號正A為信號負|A-B|>200mvConfidentialRS-422信號收、發(fā)端通過平衡雙絞18ConfidentialRS-422

特性RS-422傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長到1200米（速率低于100kb/s時），并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-422是一種單機發(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸方式，被命名為TIA/EIA-422-A標準。平衡傳輸方式長度：1200米速度：10M節(jié)點：2、10(廣播)線纜類型：4線或8線(帶握手信號)+GNDConfidentialRS-422特性RS-422傳輸速19ConfidentialRS-422

優(yōu)勢與不足RS-422優(yōu)勢?

傳輸距離遠?

傳輸速率高?

不易受到干擾RS-422不足?

點對多點方式只能單向通訊ConfidentialRS-422優(yōu)勢與不足RS-42220RS485

EIA又于1983年在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標準????多點雙向通訊能力增加發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護特性擴展了總線共模范圍命名為TIA/EIA-485-A標準由于EIA提出的建議標準都是以“RS”作為前綴，所以在通訊工業(yè)領(lǐng)域，仍然習慣將上述標準以RS作前綴稱謂。平衡傳輸方式長度：1200米速度：10M節(jié)點：32、256(加中繼器)線纜類型：2線+GND

ConfidentialRS485?多點雙向通訊能力由于EIA提出的建議標準都是以“21(B+Noise)–(A+Noise)>0.2V高(B+Noise)–(B+Noise)<-0.2V低……ConfidentialUART并行TTLRS-422/485

信號

差分信號

5V收發(fā)器D0D7DataStopParity

0VStartRS-422/485DataStopParityStartTxBTxA(B+Noise)–(A+Noise)>0.2V高(B+No22ConfidentialRS485信號定義4-WireTxDA(-)

TxDB(+)

RxDB(+)

RxDA(-)

GND2-WireDataB(+)

DataA(-)

GNDConfidentialRS485信號定義4-WireTxD23Confidential2線與4線傳輸Confidential2線與4線傳輸24信號TxA接線120Ω120Ω信號RxATxBRxBRxATxARxBTxBGNDGNDConfidential接線：

4

線全雙工優(yōu)勢1.

抗干擾能力強2.

傳輸距離長

(可達

1.2公里)3.

支持點對點和多站通訊方式RS-422

信號信號接線信號TxBRxBRxATxARxBTxBGNDGND25ConfidentialRS-422

拓撲結(jié)構(gòu)

I

點對點Moxa

CI-134Tx+(B)Tx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Tx+(B)Tx-(A)PLCConfidentialRS-422拓撲結(jié)構(gòu)IMoxa26ConfidentialRS-485

信號RS-422的增強方式與

RS-422兼容接線?

點對點?

2

線半雙工，菊鏈式連接?

4

線全雙工，菊鏈式連接ConfidentialRS-485信號RS-422的增強27RS-4224-線RS-4852-線RS-485傳輸類型全雙工全雙工半雙工連接類型點對點多站多站數(shù)據(jù)流控無RTS控制或ADDC控制RTS控制或ADDC控制可連接設備數(shù)32節(jié)點32節(jié)點32節(jié)點ConfidentialRS-422

vs.

RS-485RS-4224-線RS-4852-線RS-485傳輸類型全雙28RS-485

拓撲結(jié)構(gòu)

I

點對點Moxa

CI-134PLCData-(A)Data-(A)Data+(B)

120ΩData+(B)

120Ω

終端電阻ConfidentialRS-485拓撲結(jié)構(gòu)IMoxaCI-134PLCDat29RS-485

拓撲結(jié)構(gòu)

II

2

線半雙工

Data+(B)

120Ω

Data-(A)

Moxa

CI-134120ΩPLC#1PLC#2PLC#3PLC#31……Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data-(A)

最大1.2公里，32節(jié)點ConfidentialRS-485拓撲結(jié)構(gòu)II120ΩPLCPLCPLCPLC30特點1.距離可達1.2公里2.抗干擾能力強3.低接線成本4.同一總線可連接32個節(jié)點，使用中繼器最多可達256個節(jié)點優(yōu)點1.低成本缺點1.用戶自定義軟件協(xié)議2.軟件開發(fā)相對復雜3.軟件處理碰撞ConfidentialRS-485

拓撲結(jié)構(gòu)

II2

線半雙工特點1.距離可達1.2公里優(yōu)點1.低成本缺點1.用戶自定義軟31RS-485

拓撲結(jié)構(gòu)

III

4

線全雙工

Tx+(B)

Tx-(A)

Rx+(B)Rx-(A)120Ω120ΩPLC#1PLC#2PLC#3PLC#31……DE-211Note:1.

Tx-(A)2.

Tx+(B)3.

Rx-(A)4.

Rx+(B)12

34

最大1.2公里，32節(jié)點ConfidentialRS-485拓撲結(jié)構(gòu)IIIRx-(A)120Ω120ΩP32特點1.距離可達1.2公里2.抗干擾能力強3.同一總線可連接32個節(jié)點，使用中繼器最多可達256個節(jié)點優(yōu)點1.無碰撞發(fā)生2.易于編程缺點1.接線成本比2線制RS-485高ConfidentialRS-485

拓撲結(jié)構(gòu)

III4

線全雙工特點1.距離可達1.2公里優(yōu)點1.無碰撞發(fā)生缺點1.接線成本33ConfidentialRS-422

&

RS-485接線RS-422可支持10個節(jié)點，RS-485可支持32個節(jié)點拓撲一般采用總線型結(jié)構(gòu),不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡在構(gòu)建網(wǎng)絡時應注意以下幾點:１、采用雙絞線作總線,將各個節(jié)點串接起來如下的連接方式:a,b,c

為錯誤連接;d,e,f為正確連接方式.２、注意總線阻抗匹配,否則就會發(fā)生信號的反射ConfidentialRS-422&RS-485接線R34ConfidentialRS-485

數(shù)據(jù)流方向控制什么是數(shù)據(jù)流方向控制

??

在一個時間只允許一個設備發(fā)送?

如果流控信號時序不對，整個RS-485

網(wǎng)絡將不能正常工作流控的方式?

1.

傳統(tǒng)的RTS控制-

內(nèi)部電路使用

RTS信號來決定發(fā)送和接收-

無數(shù)據(jù)發(fā)送時，RTS信號處于清除狀態(tài)，此時收發(fā)器處于監(jiān)聽模式-

當有數(shù)據(jù)發(fā)送時設置RTS信號，

同時斷開監(jiān)聽模式-

當數(shù)據(jù)發(fā)送完成之后清除RTS信號，轉(zhuǎn)回監(jiān)聽模式-

RTS

狀態(tài)由用戶軟件控制ConfidentialRS-485數(shù)據(jù)流方向控制什么是數(shù)35ADDC

(自動數(shù)據(jù)流控)

ADDC?

2線RS-485通過硬件準確的切換數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)

ADDC?是我們的專利技術(shù)

1.

沒按鍵時,

處于監(jiān)聽狀態(tài);

(數(shù)據(jù)接收狀態(tài))

2.

判斷當前頻率是否有信號?

(檢查線路上是否有數(shù)據(jù))

3.

確認當前頻率空閑,

按鍵講話對方可以聽到;

(線中上沒有數(shù)據(jù),

切換狀態(tài)到數(shù)據(jù)發(fā)送)4.

話講完后,

松開按鍵,

回到監(jiān)聽狀態(tài);

(數(shù)據(jù)接收狀態(tài))

ConfidentialABADDC(自動數(shù)據(jù)流控)4.話講完后,松開按鍵,回到36ConfidentialADDC

(自動數(shù)據(jù)流控)當使用2線RS485時,最重要的就是要確認數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài).由于RS485-2W界面的一些限制,只有一個節(jié)點(在一根2線RS485總線上)可以在任何時候傳輸信號.這個要傳輸數(shù)據(jù)的節(jié)點必須把數(shù)據(jù)發(fā)送打開,在數(shù)據(jù)發(fā)送完之后關(guān)閉.有兩種方法可以切換數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài).一種是通過軟件人為用RTS信號控制,另一種是用ADDCADDC可以通過硬件準確地切換數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài),有效地把用軟件控制的復雜時序控制簡單化.ConfidentialADDC(自動數(shù)據(jù)流控)當使用2線37ADDCNoADDC操作方式硬件判斷線路上是否有數(shù)據(jù)軟件處理數(shù)據(jù)流向CPU點用率不占用占用軟件復雜度無高通信效能高低ConfidentialADDC

vs

No

ADDCADDCNoADDC操作方式硬件判斷線路上是否有數(shù)據(jù)軟件處理38接口RS-232RS-422RS-485最大距離(標準)準)15M@9600bps1.2公里@9600bps1.2公里@9600bps最大距離(Moxa實驗室測量結(jié)果果))100M@38400bps50M@57600bps20M@115200bps*C168H,28AWGUL24641.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*CP-114I,28AWGUL2464,直通電纜，點對點方式1.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*DE-211,AWG28直通電纜,多站方式，32節(jié)點Confidential傳輸距離距離

–

EIA標準/

實測性能接口RS-232RS-422RS-485最大距離15M1.239類型RS-232RS-422RS-4854線RS-4852線信號類型單端差分差分差分通訊方式全雙工全雙工全雙工半雙工距離15M@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps信號定義TxD,RxD,RTS,CTS,DTR,DSR,DCD,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDDataA,DataB,GND接線成本高(8線)中等(5線)中等(5線)低(3線)連接設備數(shù)兩臺兩臺或十臺32臺32臺抗干擾能力弱強強強故障診斷容易難難難ConfidentialRS-232

&

RS-422

&

RS-485

比較類型RS-232RS-422RS-4854線RS-4852線40Confidential電氣參數(shù)表Confidential電氣參數(shù)表41Confidential串口流控流控硬件流控軟件流控Confidential串口流控流控硬件流控42ConfidentialFlow

Control使對方設備暫停數(shù)據(jù)發(fā)送的方法數(shù)據(jù)還沒處理完暫停發(fā)送數(shù)據(jù)ConfidentialFlowControl使對方設備暫43ConfidentialFlow

Control流控是用來在兩個數(shù)據(jù)傳輸速度不同的設備中控制數(shù)據(jù)流量的技術(shù)（如PLC和RS-232界面連接）。流控的數(shù)據(jù)流控制功能確保2臺設備互相通訊，避免數(shù)據(jù)丟失。軟件方法:XON/XOFF硬件方法:RTS/CTSConfidentialFlowControl流控是用來在44優(yōu)點1.無數(shù)據(jù)丟失2.減少軟件控制工作3.適合于二進制數(shù)據(jù)和ASCII數(shù)據(jù)缺點1.接線成本相對較高2.與RS-422和RS-485的軟件不兼容應用技巧選擇16C550C芯片，使用硬件流控，確保100%數(shù)據(jù)不丟失PC

2

RTSCTS

Rx

TxPC

1

RTS

CTS

Tx

Rx*

RTSstop

to

transmit

data.

Confidential硬件流控優(yōu)點1.無數(shù)據(jù)丟失缺點1.接線成本相對較高應用技巧選擇16C45優(yōu)點1.接線成本低2.適合各種通訊方式,包括RS-422/485缺點1.結(jié)果與兩個設備的處理速度有關(guān)，不能杜絕數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象發(fā)生。2.結(jié)果與兩個設備的FIFO大小有關(guān)3.性能相對較低4.不適合二進制數(shù)據(jù)傳輸應用技巧1.確保兩個設備的FIFO大小相同2.當發(fā)生數(shù)據(jù)丟失時，先降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈?。Confidential軟件流控TxRx

X4.

停止發(fā)送PC

1

RxPC

21.

Xon3.

Xoff2.

開始發(fā)送Tx優(yōu)點1.接線成本低缺點1.結(jié)果與兩個設備的處理速度有關(guān)，不能46硬件流控軟件流控方式硬件線路軟件數(shù)據(jù)做法RTS/CTSXoff/Xon效率高低可靠性高低Confidential硬件流控

vs

軟件流控MOXA的產(chǎn)品都支持硬件流控和軟件流控.硬件流控軟件流控方式硬件線路軟件數(shù)據(jù)做法RTS/CTSXof47Confidential串口效能FIFOMU860ThroughputConfidential串口效能FIFOMU860Throu48ConfidentialFIFO

FIFO(先進先出)串口數(shù)據(jù)收發(fā)的緩沖區(qū)DataDataDataCPUDataDataDataCPUDataDataDataDataDataDataData16Byte

FIFO128Byte

FIFO占用CPU的頻率大不一樣ConfidentialFIFODataDataDataCP49ConfidentialFIFOFIFO是用來描述緩存的特定術(shù)語，

FIFO緩存根據(jù)數(shù)據(jù)接收的順序來發(fā)送數(shù)據(jù)，并用來降低處理芯片UART(如用在串口通訊的16C550C)的負載First

In

Last

OutConfidentialFIFOFIFO是用來描述緩存的特定50ConfidentialUART(MU860)UART芯片控制串口通訊設備的數(shù)據(jù)傳送與接收。它把RS-232/422/485中的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)傳給PCMU

860-自主研發(fā)的專用串口通信芯片集成8Port

URAT

&

PCI

BridgeConfidentialUART(MU860)UART芯片控51Confidential0%20%40%60%80%100%

超級引擎MU860

高數(shù)據(jù)吞吐率

128Byte

FIFO

CPU

Loading

16byte

FIFO

64byte

FIFO128byte

FIFOConfidential0%20%40%60%80%100%52ConfidentialThroughput(數(shù)據(jù)吞吐量)吞吐量是指數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，它是一段時間內(nèi)實際上傳輸了多少字符的標準。吞吐量的提升要依靠于CPU、內(nèi)存、相互通訊的設備的效能，測量方法也同樣依靠操作系統(tǒng)的效能。吞吐量通常的單位也是bps（位每秒）。Moxa的Universal

PCI(8port)超過700

Kbps數(shù)據(jù)吞吐量，效能全球第一Moxa的Universal

PCI(4port)超過800

Kbps數(shù)據(jù)吞吐量，效能全球第一ConfidentialThroughput(數(shù)據(jù)吞吐量)吞53CP-132UV2SUNIXPCI4037AMulti-I/OAdapterJPPCI2RS232SerialCard9600bps953Bytes/s@0%959Bytes/s@0%959Bytes/s@30%115200bps11405Bytes/s@0%11361Bytes/s@2%11518Bytes/s@31%230400bps21886Bytes/s@0%22722Bytes/s@3%23040Bytes/s@31%460800bps43735Bytes/s@1%45445Bytes/s@16%46040Bytes/s@30%921600bps87376Bytes/s@26%74924Bytes/s@31%92145Bytes/s@31%Confidential卡片通信效能對比Throughput

(Bytes/s)

&

CPU

Usage

(average)注:

此測試中的數(shù)據(jù)源自

PCOMM

Pro

Performance

Analyzer程序;CP-132UV2SUNIXPCI4037AJPPCI2RS54Confidential接口保護ESDSurgeIsolation

ProtectionConfidential接口保護ESDSurgeIsolat55ConfidentialESD保護ESD

(Electro

Static

Discharge)

靜電放電現(xiàn)象ESD保護

即為靜電放電保護靜電無處不在,

防為上策ConfidentialESD保護ESD(Electro56Confidential1ms2ms0Surge

Protection

浪涌保護

浪涌(Surge

也叫突波),

是超出正常工作電壓的瞬間過電壓.

1000v5vConfidential1ms2ms0SurgeProte57ConfidentialSurge

Protection浪涌保護原理因閃電、靜電放電及其他形式產(chǎn)生的瞬間強電壓，或周圍磁場突變感應到信號連接線路的一種異常電壓，在接口接收處加保護措施以防止設備內(nèi)部元件燒壞.ESD

vs.

EFTESD(靜電保護)：這是一個發(fā)生在時間很短，但電壓很高電流較小的異常情況EFT(連續(xù)性恒定異常電壓保護)

:

這是一種受到一段恒定連續(xù)電壓的干擾保護,電壓不及ESD高,但時間較長.所以能量也很大.ConfidentialSurgeProtection原理58浪涌保護ESD保護抗沖擊電壓低高抗沖擊時間長短出現(xiàn)沖擊的機率少多成本高低Confidential浪涌保護

vs

ESD保護注:

我們的絕大多數(shù)產(chǎn)品的串口都支持15KV的ESD保護.浪涌保護ESD保護抗沖擊電壓低高抗沖擊時間長短出現(xiàn)沖擊的機率59發(fā)光器件感光器件DataData光電隔離保護

用光的方式把信號隔離開

光電隔離元件

光信號

PCB

BoardConfidential發(fā)光器件感光器件DataData光電隔離保護 PCBBoa60Confidential光電隔離保護

-

Isolation

Protection原理由于電線兩端的地電壓不同，長距離連接的通訊設備會因電壓不匹配而造成損壞．隔離保護會在線的兩端使用光電隔離元件來保護兩端的設備不被損壞．Surge

Protection

vs.

IsolationSurge

:

瞬間異常電壓引起的損壞Isolation

:

兩端共地不良,EMI及紋波干擾引起的損壞.Confidential光電隔離保護-Isolation61光電隔離的作用

消除兩端設備間因地電壓差造成的放電RS-485

2線光電隔離

PC的GND電平為

60VGND電平為

0V

1000m

Confidential光電隔離的作用RS-4852線光電隔離 PC的GND電62光電隔離的作用

隔離干擾信號

光電隔離RS-485

2線

Confidential大率功電機強電光電隔離的作用 光電隔離大率功電機強電63ConfidentialMOXA光電隔離器ConfidentialMOXA光電隔離器64ConfidentialThanks!ConfidentialThanks!65Confidential串口信號串口流控串口效能串口保護串行通信基礎(chǔ)知識Confidential串口信號串行通信基礎(chǔ)知識66Confidential串口信號RS-232RS-422/485Confidential串口信號RS-232RS-422/467Confidential串行通信的基本概念串行通信資料是一個bit

一個bit地送出,且每個bit表示不是0就是11

bitConfidential串行通信的基本概念串行通信資料是一個68Confidential234567812345678并行通信的基本概念

一次發(fā)送和接收多個Bit,

傳輸一次就可以完成

一個

Byte的容量。傳輸?shù)男矢?/p>

1bit11bit1bit1bit

1bit

1bit

1bit

1bitConfidential212并行通信的基本概念11bit169串行通信并行通信通信距離遠近搞干擾能力高低傳輸速度慢快成本低高Confidential串行通信

VS

并行通信串行通信并行通信通信距離遠近搞干擾能力高低傳輸速度慢快成本低70數(shù)據(jù)幀長度

如果N,

8,

1:

數(shù)據(jù)幀長度為

10

位

如果E,

7,

2:

數(shù)據(jù)幀長度為

10

位

Confidential串行通訊數(shù)據(jù)格式

起始位:

總是

“1”

數(shù)據(jù)位:

5,

6,

7,

8

位

校驗:

None,

Odd,

Even,

Space,

Mark

停止位:

1,

1.5(數(shù)據(jù)位

=5),

2

位15,

6,

7,

81,

1.5,

21Unit:

bitDataStartParityStop數(shù)據(jù)幀長度串行通訊數(shù)據(jù)格式15,6,7,81,1.571ConfidentialRS232由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制訂并發(fā)布工業(yè)標準，RS-232標準在1962年發(fā)布，保證不同廠家產(chǎn)品之間的兼容。RS-232-C

接口（又稱EIA

RS-232-C

）是目前最常用的一種串行通訊接口。RS-232

作用:

在串行通訊時，要求通訊雙方都采用統(tǒng)一的標準接口，使不同的設備進行通訊。ConfidentialRS232由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制72RXD、TXD、GND

三條線。

Confidential

DB25RS-232-C

發(fā)展

用于串行通訊的標準。

?

規(guī)定采用一個25

個腳的DB-25

連接器

?

對連接器的每個引腳的信號加以規(guī)定

?

對各種信號的電平加以規(guī)定。

IBM

將RS232

簡化成了DB-9

連接器

工業(yè)控制的RS-232

一般只使用DB9RXD、TXD、GND三條線。 DB25DB973電氣特性、邏輯電平

EIA-RS-232C對電氣特性、邏輯電平和各種信號線功能

都作了規(guī)定。?????在TxD和RxD上：邏輯1=-3V～-15V

邏輯0=+3～＋15V在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：信號有效（接通，ON狀態(tài)，正電壓）＝+3V～+15V信號無效（斷開，OFF狀態(tài)，負電壓)=-3V～-15V

Confidential電氣特性、邏輯電平?在TxD和RxD上：邏輯1=-3V～-174……ConfidentialUART并行TTL5V

0VRS-232

信號傳輸收發(fā)器D0D7StopParityStart

DataData

Start

Parity

Stop0V5VRS-232+12V

-12VStopParityStart

DataData

Start

Parity

Stop-12V+12VTxRx……ConfidentialUART并行TTL5VRS-2375ConfidentialRS-232信號傳輸及信號波形ConfidentialRS-232信號傳輸及信號波形76ConfidentialRS-232

接口信號定義：TXD、RXD、RTS、CTS、DTR、DSR、DCD、RI、GND（Female/Male定義相反）最高速率：115200bpsConfidentialRS-232接口信號定義：TXD、77典型應用:

PC

+

交叉電纜

+

PC短接DCD信號和DSR

信號，確保所有應用程序工作，比如架裝服務器的控制臺端口。

ConfidentialRS-232

連接類型

I

RS-232

信號接線DTE

信號

TxD

RxD

RTS

CTS

DTR

DSR

DCD

GND

DTE信號

TxD

RxD

RTS

CTS

DTR

DSRDCDGND典型應用:PC+交叉電纜+PCRS-232連接類78RS-232

連接類型

II

RS-232

信號典型應用:

PC

+

直連電纜

+

ModemDCE

設備上的DCD信號一般用作輸出信號

Confidential接線DTE

信號

TxD

RxD

RTS

CTS

DTR

DSR

DCD

GND

DCE

信號

RxD

TxD

CTS

RTSDSR

DTRDCDGNDRS-232連接類型II典型應用:PC+直連電纜79Confidential串口信號RS-232RS-422/485Confidential串口信號RS-232RS-422/480ConfidentialRS-232

VS

RS-422RS-232通信距離短RS-232通信速率低提出RS-422定義了一種平衡通信接口，數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式，它使用二對雙絞線，將一對中一根定義為A，另一根定義為BConfidentialRS-232VSRS-422RS81ConfidentialRS-422電氣特性發(fā)送驅(qū)動器A、B之間的電壓差?

正電平在+200mv～+6V，是一個邏輯狀態(tài)?

負電平在-200mv～-6V，是另一個邏輯狀態(tài)ConfidentialRS-422電氣特性發(fā)送驅(qū)動器A、B82ConfidentialRS-422信號收、發(fā)端通過平衡雙絞線將Txd+與Rxd+

、Rxd-與Txd-對應相連?

大于+200mV的電平時輸出正邏輯電平?

小于-200mV時輸出負邏輯電平MOXA定義

B為信號正A為信號負|A-B|>200mvConfidentialRS-422信號收、發(fā)端通過平衡雙絞83ConfidentialRS-422

特性RS-422傳輸速率提高到10Mb/s，傳輸距離延長到1200米（速率低于100kb/s時），并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。RS-422是一種單機發(fā)送、多機接收的單向、平衡傳輸方式，被命名為TIA/EIA-422-A標準。平衡傳輸方式長度：1200米速度：10M節(jié)點：2、10(廣播)線纜類型：4線或8線(帶握手信號)+GNDConfidentialRS-422特性RS-422傳輸速84ConfidentialRS-422

優(yōu)勢與不足RS-422優(yōu)勢?

傳輸距離遠?

傳輸速率高?

不易受到干擾RS-422不足?

點對多點方式只能單向通訊ConfidentialRS-422優(yōu)勢與不足RS-42285RS485

EIA又于1983年在RS-422基礎(chǔ)上制定了RS-485標準????多點雙向通訊能力增加發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護特性擴展了總線共模范圍命名為TIA/EIA-485-A標準由于EIA提出的建議標準都是以“RS”作為前綴，所以在通訊工業(yè)領(lǐng)域，仍然習慣將上述標準以RS作前綴稱謂。平衡傳輸方式長度：1200米速度：10M節(jié)點：32、256(加中繼器)線纜類型：2線+GND

ConfidentialRS485?多點雙向通訊能力由于EIA提出的建議標準都是以“86(B+Noise)–(A+Noise)>0.2V高(B+Noise)–(B+Noise)<-0.2V低……ConfidentialUART并行TTLRS-422/485

信號

差分信號

5V收發(fā)器D0D7DataStopParity

0VStartRS-422/485DataStopParityStartTxBTxA(B+Noise)–(A+Noise)>0.2V高(B+No87ConfidentialRS485信號定義4-WireTxDA(-)

TxDB(+)

RxDB(+)

RxDA(-)

GND2-WireDataB(+)

DataA(-)

GNDConfidentialRS485信號定義4-WireTxD88Confidential2線與4線傳輸Confidential2線與4線傳輸89信號TxA接線120Ω120Ω信號RxATxBRxBRxATxARxBTxBGNDGNDConfidential接線：

4

線全雙工優(yōu)勢1.

抗干擾能力強2.

傳輸距離長

(可達

1.2公里)3.

支持點對點和多站通訊方式RS-422

信號信號接線信號TxBRxBRxATxARxBTxBGNDGND90ConfidentialRS-422

拓撲結(jié)構(gòu)

I

點對點Moxa

CI-134Tx+(B)Tx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Tx+(B)Tx-(A)PLCConfidentialRS-422拓撲結(jié)構(gòu)IMoxa91ConfidentialRS-485

信號RS-422的增強方式與

RS-422兼容接線?

點對點?

2

線半雙工，菊鏈式連接?

4

線全雙工，菊鏈式連接ConfidentialRS-485信號RS-422的增強92RS-4224-線RS-4852-線RS-485傳輸類型全雙工全雙工半雙工連接類型點對點多站多站數(shù)據(jù)流控無RTS控制或ADDC控制RTS控制或ADDC控制可連接設備數(shù)32節(jié)點32節(jié)點32節(jié)點ConfidentialRS-422

vs.

RS-485RS-4224-線RS-4852-線RS-485傳輸類型全雙93RS-485

拓撲結(jié)構(gòu)

I

點對點Moxa

CI-134PLCData-(A)Data-(A)Data+(B)

120ΩData+(B)

120Ω

終端電阻ConfidentialRS-485拓撲結(jié)構(gòu)IMoxaCI-134PLCDat94RS-485

拓撲結(jié)構(gòu)

II

2

線半雙工

Data+(B)

120Ω

Data-(A)

Moxa

CI-134120ΩPLC#1PLC#2PLC#3PLC#31……Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data-(A)

最大1.2公里，32節(jié)點ConfidentialRS-485拓撲結(jié)構(gòu)II120ΩPLCPLCPLCPLC95特點1.距離可達1.2公里2.抗干擾能力強3.低接線成本4.同一總線可連接32個節(jié)點，使用中繼器最多可達256個節(jié)點優(yōu)點1.低成本缺點1.用戶自定義軟件協(xié)議2.軟件開發(fā)相對復雜3.軟件處理碰撞ConfidentialRS-485

拓撲結(jié)構(gòu)

II2

線半雙工特點1.距離可達1.2公里優(yōu)點1.低成本缺點1.用戶自定義軟96RS-485

拓撲結(jié)構(gòu)

III

4

線全雙工

Tx+(B)

Tx-(A)

Rx+(B)Rx-(A)120Ω120ΩPLC#1PLC#2PLC#3PLC#31……DE-211Note:1.

Tx-(A)2.

Tx+(B)3.

Rx-(A)4.

Rx+(B)12

34

最大1.2公里，32節(jié)點ConfidentialRS-485拓撲結(jié)構(gòu)IIIRx-(A)120Ω120ΩP97特點1.距離可達1.2公里2.抗干擾能力強3.同一總線可連接32個節(jié)點，使用中繼器最多可達256個節(jié)點優(yōu)點1.無碰撞發(fā)生2.易于編程缺點1.接線成本比2線制RS-485高ConfidentialRS-485

拓撲結(jié)構(gòu)

III4

線全雙工特點1.距離可達1.2公里優(yōu)點1.無碰撞發(fā)生缺點1.接線成本98ConfidentialRS-422

&

RS-485接線RS-422可支持10個節(jié)點，RS-485可支持32個節(jié)點拓撲一般采用總線型結(jié)構(gòu),不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡在構(gòu)建網(wǎng)絡時應注意以下幾點:１、采用雙絞線作總線,將各個節(jié)點串接起來如下的連接方式:a,b,c

為錯誤連接;d,e,f為正確連接方式.２、注意總線阻抗匹配,否則就會發(fā)生信號的反射ConfidentialRS-422&RS-485接線R99ConfidentialRS-485

數(shù)據(jù)流方向控制什么是數(shù)據(jù)流方向控制

??

在一個時間只允許一個設備發(fā)送?

如果流控信號時序不對，整個RS-485

網(wǎng)絡將不能正常工作流控的方式?

1.

傳統(tǒng)的RTS控制-

內(nèi)部電路使用

RTS信號來決定發(fā)送和接收-

無數(shù)據(jù)發(fā)送時，RTS信號處于清除狀態(tài)，此時收發(fā)器處于監(jiān)聽模式-

當有數(shù)據(jù)發(fā)送時設置RTS信號，

同時斷開監(jiān)聽模式-

當數(shù)據(jù)發(fā)送完成之后清除RTS信號，轉(zhuǎn)回監(jiān)聽模式-

RTS

狀態(tài)由用戶軟件控制ConfidentialRS-485數(shù)據(jù)流方向控制什么是數(shù)100ADDC

(自動數(shù)據(jù)流控)

ADDC?

2線RS-485通過硬件準確的切換數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)

ADDC?是我們的專利技術(shù)

1.

沒按鍵時,

處于監(jiān)聽狀態(tài);

(數(shù)據(jù)接收狀態(tài))

2.

判斷當前頻率是否有信號?

(檢查線路上是否有數(shù)據(jù))

3.

確認當前頻率空閑,

按鍵講話對方可以聽到;

(線中上沒有數(shù)據(jù),

切換狀態(tài)到數(shù)據(jù)發(fā)送)4.

話講完后,

松開按鍵,

回到監(jiān)聽狀態(tài);

(數(shù)據(jù)接收狀態(tài))

ConfidentialABADDC(自動數(shù)據(jù)流控)4.話講完后,松開按鍵,回到101ConfidentialADDC

(自動數(shù)據(jù)流控)當使用2線RS485時,最重要的就是要確認數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài).由于RS485-2W界面的一些限制,只有一個節(jié)點(在一根2線RS485總線上)可以在任何時候傳輸信號.這個要傳輸數(shù)據(jù)的節(jié)點必須把數(shù)據(jù)發(fā)送打開,在數(shù)據(jù)發(fā)送完之后關(guān)閉.有兩種方法可以切換數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài).一種是通過軟件人為用RTS信號控制,另一種是用ADDCADDC可以通過硬件準確地切換數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài),有效地把用軟件控制的復雜時序控制簡單化.ConfidentialADDC(自動數(shù)據(jù)流控)當使用2線102ADDCNoADDC操作方式硬件判斷線路上是否有數(shù)據(jù)軟件處理數(shù)據(jù)流向CPU點用率不占用占用軟件復雜度無高通信效能高低ConfidentialADDC

vs

No

ADDCADDCNoADDC操作方式硬件判斷線路上是否有數(shù)據(jù)軟件處理103接口RS-232RS-422RS-485最大距離(標準)準)15M@9600bps1.2公里@9600bps1.2公里@9600bps最大距離(Moxa實驗室測量結(jié)果果))100M@38400bps50M@57600bps20M@115200bps*C168H,28AWGUL24641.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*CP-114I,28AWGUL2464,直通電纜，點對點方式1.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*DE-211,AWG28直通電纜,多站方式，32節(jié)點Confidential傳輸距離距離

–

EIA標準/

實測性能接口RS-232RS-422RS-485最大距離15M1.2104類型RS-232RS-422RS-4854線RS-4852線信號類型單端差分差分差分通訊方式全雙工全雙工全雙工半雙工距離15M@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps信號定義TxD,RxD,RTS,CTS,DTR,DSR,DCD,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDTxA,TxB,RxA,RxB,GNDDataA,DataB,GND接線成本高(8線)中等(5線)中等(5線)低(3線)連接設備數(shù)兩臺兩臺或十臺32臺32臺抗干擾能力弱強強強故障診斷容易難難難ConfidentialRS-232

&

RS-422

&

RS-485

比較類型RS-232RS-422RS-4854線RS-4852線105Confidential電氣參數(shù)表Confidential電氣參數(shù)表106Confidential串口流控流控硬件流控軟件流控Confidential串口流控流控硬件流控107ConfidentialFlow

Control使對方設備暫停數(shù)據(jù)發(fā)送的方法數(shù)據(jù)還沒處理完暫停發(fā)送數(shù)據(jù)ConfidentialFlowControl使對方設備暫108ConfidentialFlow

Control流控是用來在兩個數(shù)據(jù)傳輸速度不同的設備中控制數(shù)據(jù)流量的技術(shù)（如PLC和RS-232界面連接）。流控的數(shù)據(jù)流控制功能確保2臺設備互相通訊，避免數(shù)據(jù)丟失。軟件方法:XON/XOFF硬件方法:RTS/CTSConfidentialFlowControl流控是用來在109優(yōu)點1.無數(shù)據(jù)丟失2.減少軟件控制工作3.適合于二進制數(shù)據(jù)和ASCII數(shù)據(jù)缺點1.接線成本相對較高2.與RS-422和RS-485的軟件不兼容應用技巧選擇16C550C芯片，使用硬件流控，確保100%數(shù)據(jù)不丟失PC

2

RTSCTS

Rx

TxPC

1

RTS

CTS

Tx

Rx*

RTSstop

to

transmit

data.

Confidential硬件流控優(yōu)點1.無數(shù)據(jù)丟失缺點1.接線成本相對較高應用技巧選擇16C110優(yōu)點1.接線成本低2.適合各種通訊方式,包括RS-422/485缺點1.結(jié)果與兩個設備的處理速度有關(guān)，不能杜絕數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象發(fā)生。2.結(jié)果與兩個設備的FIFO大小有關(guān)3.性能相對較低4.不適合二進制數(shù)據(jù)傳輸應用技巧1.確保兩個設備的FIFO大小相同2.當發(fā)生數(shù)據(jù)丟失時，先降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈?。Confidential軟件流控TxRx

X4.

停止發(fā)送PC

1

RxPC

21.

Xon3.

Xoff2.

開始發(fā)送Tx優(yōu)點1.接線成本低缺點1.結(jié)果與兩個設備的處理速度有關(guān)，不能111硬件流控軟件流控方式硬件線路軟件數(shù)據(jù)做法RTS/CTSXoff/Xon效率高低可靠性高低Confidential硬件流控

vs

軟件流控MOXA的產(chǎn)品都支持硬件流控和軟件流控.硬件流控軟件流控方式硬件線路軟件數(shù)據(jù)做法RTS/CTSXof112Confidential串口效能FIFOMU860ThroughputConfidential串口效能FIFOMU860Throu113ConfidentialFIFO

FIFO(先進先出)串口數(shù)據(jù)收發(fā)的緩沖區(qū)DataDataDataCPUDataDataDataCPUDataDataDataDataDataDataData16Byte

FIFO128Byte

FIFO占用CPU的頻率大不一樣ConfidentialFIFODataDataDataCP114ConfidentialFIFOFIFO是用來描述緩存的特定術(shù)語，

FIFO緩存根據(jù)數(shù)據(jù)接收的順序來發(fā)送數(shù)據(jù)，并用來降低處理芯片UART(如用在串口通訊的16C550C)的負載First

In

Last

OutConfidentialFIFOFIFO是用來描述緩存的特定115ConfidentialUART(MU860)UART芯片控制串口通訊設備的數(shù)據(jù)傳送與接收。它把RS-232/422/485中的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)傳給PCMU

860-自主研發(fā)的專用串口通信芯片集成8Port

URAT

&

PCI

BridgeConfidentialUART(MU860)UART芯片控116Confidential0%20%40%60%80%100%