各种通信协议

串行通信基础知识MOXA产品知识Preparedby:彭洪波Date:9-10-2009Confidential议程串行通信基础知识MOXA产品知识Confidential串行通信基础知识Confidential串口信号串口流控串口效能串口保护串行通信基础知识Confidential串口信号RS-232RS-422/485Confidential串行通信的基本概念串行通信资料是一个bit一个bit地送出,且每个bit表示不是0就是11bitConfidential并行通信的基本概念一次发送和接收多个Bit,传输一次就可以完成一个Byte的容量。传输的效率高12345678123456781bit1bit1bit1bit1bit1bit1bit1bitConfidential串行通信VS并行通信串行通信并行通信通信距离远近搞干扰能力高低传输速度慢快成本低高Confidential起始位:总是“1”数据位:5,6,7,8位校验:None,Odd,Even,Space,Mark停止位:1,1.5(数据位=5),2位数据帧长度如果N,8,1:数据帧长度为10位如果E,7,2:数据帧长度为10位串行通讯数据格式15,6,7,81,1.5,21Unit:bitDataStartParityStopConfidentialRS232由电子工业协会（EIA）制订并发布工业标准，RS-232标准在1962年发布，保证不同厂家产品之间的兼容。RS-232-C接口（又称EIARS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。RS-232作用:在串行通讯时，要求通讯双方都采用统一的标准接口，使不同的设备进行通讯。ConfidentialRS-232-C发展用于串行通讯的标准。•规定采用一个25个脚的DB-25连接器•对连接器的每个引脚的信号加以规定•对各种信号的电平加以规定。IBM将RS232简化成了DB-9连接器工业控制的RS-232一般只使用RXD、TXD、GND三条线。DB25DB9Confidential电气特性、逻辑电平EIA-RS-232C对电气特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。•在TxD和RxD上：逻辑1=-3V～-15V•逻辑0=+3～＋15V•在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上：•信号有效（接通，ON状态，正电压）＝+3V～+15V•信号无效（断开，OFF状态，负电压)=-3V～-15VConfidentialUART并行TTL0V5VRS-232信号传输收发器D0D7……DataStopParityStartDataStartParityStop0V5VRS-232-12V+12VDataStopParityStartDataStartParityStop-12V+12VTxRxConfidentialRS-232信号传输及信号波形ConfidentialRS-232接口信号定义：TXD、RXD、RTS、CTS、DTR、DSR、DCD、RI、GND（Female/Male定义相反）最高速率：115200bpsConfidentialRS-232信号典型应用:PC+交叉电缆+PC短接DCD信号和DSR信号，确保所有应用程序工作，比如架装服务器的控制台端口。RS-232连接类型ITxDRxDRTSCTSDTRDSRDCDGNDTxDRxDRTSCTSDTRDSRDCDGND接线DTE信号DTE信号ConfidentialRS-232连接类型IIRS-232信号典型应用:PC+直连电缆+ModemDCE设备上的DCD信号一般用作输出信号TxDRxDRTSCTSDTRDSRDCDGNDRxDTxDCTSRTSDSRDTRDCDGND接线DTE信号DCE信号Confidential串口信号RS-232RS-422/485ConfidentialRS-232VSRS-422RS-232通信距离短RS-232通信速率低提出RS-422定义了一种平衡通信接口，数据信号采用差分传输方式，它使用二对双绞线，将其中一对定义为A，另一对定义为BConfidentialRS-422电气特性发送驱动器A、B之间的电压差•正电平在+200mv～+6V，是一个逻辑状态•负电平在-200mv～-6V，是另一个逻辑状态ConfidentialRS-422信号收、发端通过平衡双绞线将Txd+与Rxd+、Rxd-与Txd-对应相连•大于+200mV的电平时输出正逻辑电平•小于-200mV时输出负逻辑电平MOXA定义B为信号正A为信号负|A-B|200mvConfidentialRS-422特性RS-422传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到1200米（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输方式，被命名为TIA/EIA-422-A标准。平衡传输方式长度：1200米速度：10M节点：2、10(广播)线缆类型：4线或8线(带握手信号)+GNDConfidentialRS-422优势与不足RS-422优势•传输距离远•传输速率高•不易受到干扰RS-422不足•点对多点方式只能单向通讯ConfidentialRS485EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准•多点双向通讯能力•增加发送器的驱动能力和冲突保护特性•扩展了总线共模范围•命名为TIA/EIA-485-A标准由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀，所以在通讯工业领域，仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。平衡传输方式长度：1200米速度：10M节点：32、256(加中继器)线缆类型：2线+GNDConfidential(B+Noise)–(A+Noise)0.2V高(B+Noise)–(B+Noise)-0.2V低RS-422/485信号差分信号UART并行TTL0V5V收发器D0D7……DataStopParityStartRS-232DataStopParityStartTxBTxAConfidentialRS485信号定义4-WireTxDA(-)TxDB(+)RxDB(+)RxDA(-)GND2-WireDataB(+)DataA(-)GNDConfidential2线与4线传输Confidential接线：4线全双工优势1.抗干扰能力强2.传输距离长(可达1.2公里)3.支持点对点和多站通讯方式RS-422信号信号接线信号TxARxATxBRxBRxATxARxBTxBGNDGND120Ω120ΩConfidentialRS-422拓扑结构I点对点MoxaCI-134Tx+(B)Tx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Rx+(B)Rx-(A)Tx+(B)Tx-(A)PLCConfidentialRS-485信号RS-422的增强方式与RS-422兼容接线•点对点•2线半双工，菊链式连接•4线全双工，菊链式连接ConfidentialRS-4224-线RS-4852-线RS-485传输类型全双工全双工半双工连接类型点对点多站多站数据流控无RTS控制或ADDC控制RTS控制或ADDC控制可连接设备数32节点32节点32节点RS-422vs.RS-485ConfidentialRS-485拓扑结构I点对点MoxaCI-134PLCData+(B)Data-(A)Data+(B)Data-(A)120Ω120Ω终端电阻ConfidentialRS-485拓扑结构II2线半双工MoxaCI-134Data+(B)Data-(A)120Ω120ΩPLC#1PLC#2PLC#3PLC#31……Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data+(B)Data-(A)最大1.2公里，32节点ConfidentialRS-485拓扑结构II2线半双工特点1.距离可达1.2公里2.抗干扰能力强3.低接线成本4.同一总线可连接32个节点，使用中继器最多可达256个节点优点1.低成本缺点1.用户自定义软件协议2.软件开发相对复杂3.软件处理碰撞ConfidentialRS-485拓扑结构III4线全双工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)1234最大1.2公里，32节点ConfidentialRS-485拓扑结构III4线全双工特点1.距离可达1.2公里2.抗干扰能力强3.同一总线可连接32个节点，使用中继器最多可达256个节点优点1.无碰撞发生2.易于编程缺点1.接线成本比2线制RS-485高ConfidentialRS-422&RS-485接线RS-422可支持10个节点，RS-485可支持32个节点拓扑一般采用总线型结构,不支持环形或星形网络在构建网络时应注意以下几点:１、采用双绞线作总线,将各个节点串接起来如下的连接方式:a,b,c为错误连接;d,e,f为正确连接方式.２、注意总线阻抗匹配,否则就会发生信号的反射ConfidentialRS-485数据流方向控制什么是数据流方向控制?•在一个时间只允许一个设备发送•如果流控信号时序不对，整个RS-485网络将不能正常工作流控的方式•1.传统的RTS控制-内部电路使用RTS信号来决定发送和接收-无数据发送时，RTS信号处于清除状态，此时收发器处于监听模式-当有数据发送时设置RTS信号，同时断开监听模式-当数据发送完成之后清除RTS信号，转回监听模式-RTS状态由用户软件控制ConfidentialADDC(自动数据流控)ADDC™2线RS-485通过硬件准确的切换数据收发状态ADDC™是我们的专利技术1.没按键时,处于监听状态;(数据接收状态)3.确认当前频率空闲,按键讲话对方可以听到;(线中上没有数据,切换状态到数据发送)2.判断当前频率是否有信号?(检查线路上是否有数据)4.话讲完后,松开按键,回到监听状态;(数据接收状态)ABConfidentialADDC(自动数据流控)当使用2线RS485时,最重要的就是要确认数据收发状态.由于RS485-2W界面的一些限制,只有一个节点(在一根2线RS485总线上)可以在任何时候传输信号.这个要传输数据的节点必须把数据发送打开,在数据发送完之后关闭.有两种方法可以切换数据收发状态.一种是通过软件人为用RTS信号控制,另一种是用ADDCADDC可以通过硬件准确地切换数据收发状态,有效地把用软件控制的复杂时序控制简单化.ConfidentialADDCvsNoADDCADDCNoADDC操作方式硬件判断线路上是否有数据软件处理数据流向CPU点用率不占用占用软件复杂度无高通信效能高低Confidential接口RS-232RS-422RS-485最大距离(标准)15M@9600bps1.2公里@9600bps1.2公里@9600bps最大距离(Moxa实验室测量结果)100M@38400bps50M@57600bps20M@115200bps*C168H,28AWGUL24641.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*CP-114I,28AWGUL2464,直通电缆，点对点方式1.4KM@9600bps1.1KM@38400bp*DE-211,AWG28直通电缆,多站方式，32节点传输距离距离–EIA标准/实测性能ConfidentialRS-232&RS-422&RS-485比较类型RS-232RS-422RS-4854线RS-4852线信号类型单端差分差分差分通讯方式全双工全双工全双工半双工距离15M@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps1.2KM@9600bps信号定义TxD,RxD,RTS,CTS,DTR,DSR,DC