第2章 虚拟仪器硬件接口及总线技术ppt课件.ppt

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1、第2章虚拟仪器硬件接口及总线技术教学内容GPIB通用接口总线VXI总线PCI总线PXI总线LXI总线串行接口并行总线虚拟仪器通用硬件平台的构成方式2.1串行通讯接口在数据传输速率要求不太高的场合下，通常利用串行接口来实现仪器设备之间的通讯。RS-232接口修订版RS-232C是在1969年由美国电子工业协会(EIA)公布的串行通信标准，该标准定义了9针或25针的SUB-D插头作为连接器。对数据交换来说，这两种插头具有完全相同的特性，不过，目前25针连接器已经很少有人使用了。RS-232串行接口一般

2、使用9针的Sub-D连接器，也称为COM口，多数PC机主板提供两个COM口，分别成为COM1和COM2。9针COM口和通过串行电缆和串行仪器或设备的9口接头连接。可实现半双工或全双工信号传输。RS-232C标准给出了数据信号和控制信号的电平及其变化范围，限定了传输电缆的长度（小于15m），规定了串行数据传速率范围（0～20kbps）。RS-232C标准可以满足大多数PC点对点（PTP）通讯的基本要求，覆盖了PC机所使用的波特率范围（50～9600bps）。两台RS-232仪器之间所能达到的传输距离

3、取决于所使用的电缆和波特率。由于允许使用高电压和大的电压允差（逻辑1：-3～-12；逻辑0：+3～+12），这一距离可跨越几十米之远。RS-422接口串行接口RS-422是利用差分传输方式来增大通讯距离和可靠性的，它在发送端使用2根信号线发送同一信号(2根线的极性相反)，在接收端对这两根线上的电压信号相减得到实际信号。在这两根信号线中，用-2～-6V的电压编码表示逻辑1，而用+2～+6V的电压编码表示逻辑0。这种差分传输方式可以有效地抑制共模干扰，增大通讯距离。在数据传输速率为10Mbps时，最远

4、传输距离可达1200m。与RS-232一样，RS-422也可以实现全双工通讯。RS-485接口其电器标准与RS-422完全相同，其差异在于：当RS-485线路空闲(即不传送信号)时，线路处于高阻(或挂起)状态，允许被其它设备占用，也即具有RS-485接口的仪器设备可以连成网络。如果仅仅是两个仪器设备进行点对点的远距离通讯，使用RS-422接口与使用RS-485接口的效果是一样的，不过，RS-485仅能实现半双工通讯方式。RS-485和RS-422总线最多可支持32个节点，但如果使用特制的485芯片

5、，则可支持128个或256个节点，甚至400个节点。由于RS-485和RS-422具有诸多优点，现已被大量采用。由于普通计算机很少直接配置RS-485或RS-422通讯接口，因此，必须使用RS-232/RS-485或者RS-232/RS-422接口转换器，才能建立PC的远距离数据采集与控制系统。基于RS-485网络的远程数据采集系统RS-485数据采集模块带有以太网接口的工业控制主板现场控制室RP485-2I服务器RS485485/232接口RSP485Hub-S52RP485-2IRP485-2

6、IUSB串行接口（UniversalSerialBus）简称USB，是目前电脑上应用较广泛的接口规范。USB接口特点是速度快、连接简单、支持热插拔、不需要外接电源，传输速度12Mbps，新的高速USB2.0可达480Mbps；电缆最大长度5米。USB电缆还分屏蔽和非屏蔽两种，屏蔽电缆传输速度可达12Mbps，价格较贵，非屏蔽电缆速度为1.5Mbps，但价格便宜；USB通过串联方式最多可串接127个设备。最新的规格是USB3.0。CAN总线CAN（ControllerAreaNetwork）是控制器

7、局域网的简称，主要用于各种过程（设备）的监测与控制。CAN最初是由德国的Bosch公司为汽车监测与控制系统而设计的，目前已不再局限于汽车行业。由于CAN总线本身的独到之处，国际上越来越多的大公司采用了这一工业数据通讯技术，并已形成了国际标准（ISO11898）。下图是利用虚拟串口软件，通过PC-CAN接口卡和CAN-RS232转换器、CAN-RS485和CAN-USB转换器等设备，可以在一条普通双绞线上连接建立多达2048个串口设备，其通讯距离可达10km甚至更远。CAN-bus虚拟串口网络串口设

8、备1，2，…CAN—/RS-232CAN—RS-485转换器CAN—USBPC-CAN接口卡基于CAN-bus分布式远程测量与控制系统串行通讯接口（总线）的性能指标名称性能指标RS-232CRS-422RS-485USBCAN传输形式Bit串行全双工、点对点Bit串行全双工、点对点Bit串行半双工、多点Bit串行点对点Bit串行多点、多宿主数据传输率（bps）20k10M10M12M480M1M/40m最远传输距离（m）1512001200510k抗干扰能力一般强强一般较强PC标准