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时间:2020-09-05
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1、串行通信与现场总线技术2012-02-09串行通信现场总线技术目录接口:针对设备而言,两个不同系统(或设备,程序)交接并通过它彼此作用的部分。在计算机系统中,CPU和外部通信有两种通信方式:并行通信和串行通信。并行通信,即数据的各位同时传送;串行通信,即数据一位一位顺序传送。下图为这两种通信方式的示意图。串行通信串行通信的分类按照串行数据的时钟控制方式,串行通信可分为同步通信和异步通信两类。1.异步通信(AsynchronousCommunication)在异步通信中,被接收端一帧一帧地接收。发送端和接收端可以由各自独立的时数据通常是以字符为单位
2、组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送,每一帧数据均是低位在前,高位在后,通过传输线时钟来控制数据的发送和接收,这两个时钟彼此独立,互不同步。在异步通信中,接收端是依靠字符帧格式来判断发送端是何时开始发送,何时结束发送的。字符帧格式是异步通信的一个重要指标。1)字符帧(CharacterFrame)字符帧也叫数据帧,由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等4部分组成,如图所示。图1异步通信的字符帧格式(a)无空闲位字符帧;(b)有空闲位字符帧(1)起始位:位于字符帧开头,只占一位,为逻辑0低电平,用于向接收设备表示发送端开始发送一帧信息。(
3、2)数据位:紧跟起始位之后,用户根据情况可取5位、6位、7位或8位,低位在前高位在后。(3)奇偶校验位:位于数据位之后,仅占一位,用来表征串行通信中采用奇校验还是偶校验,由用户决定。(4)停止位:位于字符帧最后,为逻辑1高电平。通常可取1位、1.5位或2位,用于向接收端表示一帧字符信息已经发送完,也为发送下一帧作准备。在串行通信中,两相邻字符帧之间可以没有空闲位,也可以有若干空闲位,这由用户来决定。2)波特率(baudrate)异步通信的另一个重要指标为波特率。波特率为每秒钟传送二进制数码的位数,也叫比特数,单位为b/s,即位/秒。波特率用于表征
4、数据传输的速度,波特率越高,数据传输速度越快。但波特率和字符的实际传输速率不同,字符的实际传输速率是每秒内所传字符帧的帧数,和字符帧格式有关。通常,异步通信的波特率为9600~115200b/s。异步通信的优点是不需要传送同步时钟,字符帧长度不受限制,故设备简单。缺点是字符帧中因包含起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。2.同步通信(SynchronousCommunication)同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式,一次通信只传输一帧信息。这里的信息帧和异步通信的字符帧不同,通常有若干个数据字符在同步通信中,同步字符可以采用统一的标准
5、格式,也可以由用户约定。图2同步通信的字符帧格式(a)单同步字符帧格式;(b)双同步字符帧格式串行通信的制式在串行通信中数据是在两个站之间进行传送的,按照数据传送方向,串行通信可分为单工(simplex)、半双工(halfduplex)和全双工(fullduplex)三种制式。串行通信的接口电路串行接口电路的种类和型号很多。能够完成异步通信的硬件电路称为UART,即通用异步接收器/发送器(UniversalAsychronousReceiver/Transmitter);能够完成同步通信的硬件电路称为USRT(UniversalSychronou
6、sReceiver/Transmitter);既能够完成异步又能同步通信的硬件电路称为USART(UniversalSychronousAsychronousReceiver/Transmitter);从本质上说,所有的串行接口电路都是以并行数据形式与CPU接口,以串行数据形式与外部逻辑接口。它们的基本功能都是从外部逻辑接收串行数据,转换成并行数据后传送给CPU,或从CPU接收并行数据,转换成串行数据后输出到外部逻辑。RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,而不涉及接插件、电缆或协议,在此基础上用户可以建立自己的高
7、层通信协议。RS-232C接口RS-232C是使用最早、应用最多的一种异步串行通信总线标准。它是美国电子工业协会(EIA)1962年公布,1969年最后修定而成的。其中,RS表示RecommendedStandard,232是该标准的标识号,C表示最后一次修定。RS-232C主要用来定义计算机系统的一些数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备(DCE)之间的电气性能。RS(recommededstandard)代表推荐标准例如单片机与PC机的通信也是采用该种类型的接口。由于单片机本身有一个全双工的串行接口,因此该系列单片机用RS-232C串行接口
8、总线非常方便。RS-232C串行接口总线适用于:设备之间的通信距离不大于15m,传输速率最大为20kb/s。1. RS-232C信息格式
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